继电保护状态检修实际应用的研究

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继电保护状态检修实际应用的研究 4020字 投稿：宋蕋蕌

全文1页 共4020字

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　　【摘要】本文就有关继电保护状态检修的实施探索这一话题进行了探讨。充分地分析了继电保护状态检修存在的问题，切实加强继电保护状态安全运行，对维护好继电保护状态检修管理工作，完善继电保护状态检修操作的系统监管，有着深远的影响。

　　【关键词】继电保护；状态检修；故障监测；备品备件
　　1.状态检修研究现状
　　检修是为了保证设备的可靠运行，同时提高运行效率及降低运行成本。所以对保护进行检修的主要目的是为了提高改善保护的可靠性。状态检修也不例外。谈到保护构成器件复杂，很难确定保护劣化信息，所以引入一些评估方法来研究继电保护的状态检修。
　　可靠性(reliability)是指元件、设备或系统在预定时间内，在规定的条件下完成规定功能的能力。保护的可靠性主要指在该保护规定的范围内发生了保护应该动作的故障时，它应该正确动作，而在任何其他的保护不应该动作的情况下，则不应该误动作。
　　由于保护系统由大量电子元器件构成，构成回路比较复杂，在实际维修过程中不可能全部对元器件损坏进行量化分析，所以继电保护可靠性研究主要针对保护可靠性的评估指标及计算模型展开，内容涉及构成环节失效数据的统计和处理，系统可靠性的定量评估，运行维护及可靠性与经济成本参数的关系等方面。
　　但是无论是研究保护的稳态可靠度或者从运行方面来预测短期内保护的实时风险，都需要对保护可能出现的各种状态从故障概率和故障后果两方面进行定量评估
　　2.在线监测技术研究
　　2.1 在线监测技术研究现状
　　与电气一次设备不同的是电气二次设备的状态监测对象不是单一的元件，而是一个单元或一个系统。监测的是各元件的动态性能，微机保护和微机自动装置的自诊断技术的发展为保护设备的状态监测奠定了技术基础。
　　实施保护设备状态检修应监测：交流测量系统，包括CT、PT二次回路绝缘良好、回路完整，测量元件的完好；直流系统，包括直流动力、操作及信号回路绝缘良好、回路完整；逻辑判断系统：包括硬件逻辑判断回路和软件功能。
　　保护装置本身容易实现状态监测，但由于电气二次回路是由若干继电器和连接各个设备的电缆所组成，要通过在线监测继电器触点的状况回路接线的正确性等则很难，这可能是保护迟迟未能有效地推进状态检修的主要原因之一。
　　电气二次操作回路是对电气一次设备进行操作控制的电路，是继电保护的一个重要组成部分。在继电保护设备要求进行状态检修的情况下，作为继电保护出口控制回路操作箱均采用硬件式结构，即由继电器直接在220V强电回路中通过二次线联接而成，接线繁杂，不具备自检、在线监测、数据远传等功能。
　　虽然在综自站中该回路一部分硬接点可通过综自设备（如测控设计）进行上传监控，但要求二次回路继电器输出接点增多使接线复杂化可靠性下降，同时联接电缆也增多。
　　继电保护设备状态检修实施的重要基础就是在设备状态特征量的采集上不能有盲区，显然，对保护设备实行状态检修而言，现有的二次控制回路操作箱达不到要求。
　　而利用美国SEL提供的数字仿真式继电保护平台可以有效地设计微机操作箱，成功解决了电气二次回路状态检修问题，可为实现保护系统完整的状态监测，为继电保护实行状态检修创造必要的条件。
　　2.2 在线监测存在的问题
　　由于目前各地在线监测系统应用水平参差不齐，给生产运行管理带来了不少麻烦，尤其是一些不成熟的产品在运行时经常误报故障，成为在线监测技术推广应用的巨大阻碍。这一方面反映了在线监测产品生产应用的不规范，也反映了用户在线监测设备的运行管理尚无明确的管理要求。
　　微机保护装置的性能已非常稳定，近几年在我区范围内，由于保护装置性能不稳定引起的误动基本上没有出现过，所发生的保护误动作基本上是保护装置外部原因引起的。
　　当前使用的CPU芯片性能已非常稳定，因此在我们的检验工作中，没有必要对其CPU的正确性进行很详细的校验。而应对继电保护设备实行状态检修，也就是说只要保护装置不告警，就不用进行检修。当然，这要有一个逐步完善的过程，需要大量的配套工程，但这是一种发展趋势。
　　3.状态检修故障监测技术
　　3.1 状态监测的方法
　　数字式保护装置本身具备状态检修的实施基础，状态检修范畴不能仅局限在装置本身，因为作为电网安全屏障的继电保护除装置本身，还包含直流回路、交流回路、操作控制回路等，为了使状态检修比较有可能在实际应用中得到推广，对于保护的状态监测环节还应包含交流回路、直流回路、操作回路等，保护的状态检修也必须作为一个系统性的问题来考虑。
　　因此电气二次设备的状态监测对象主要有：直流操作、信号系统；交流测量系统；通信系统；屏蔽接地系统；逻辑判断系统等。直流系统包括直流动力、操作及信号回路绝缘良好、回路完整；交流测量系统包括TA、TV二次回路绝缘良好、回路完整，测量元件完好；逻辑判断系统包括硬件逻辑判断回路和软件功能。
　　可以采用编码法、校验法、比较法、特征字法、监视定时器法等故障测试的方法，在保护装置中加载诊断程序，自动地对每一台设备和部件进行测试。保护装置内各模块都具有自诊断功能，对装置的CPU、电源、A/D转换、I/0接口、存储器等插件都能进行巡查诊断。
　　如使用看门狗监视软件或保护装置在线状态的自检；通过通信等方法在装置的多个CPU之间实现互相监视运行情况；嵌入式操作系统的任务之间也可以相互监视；对监视装置内部模拟量回路的通断与否可通过半周积分傅式算法等不同的算法计算并比较结果的办法；装置主备机之间的互相切换，互相监视等都可通过保护装置的自诊断实现。
　　3.2 二次设备的电磁抗干扰监测
　　由于大量高集成电路、微电子元件在电气二次设备中的应用广泛，电气二次设备对电磁干扰也越来越敏感，极易受到电磁干扰的影响。电磁干扰会造成二次误动或拒动、甚至元件损坏。在上节中我们也提到对干扰引起的事故，按常规试验方法无法发现，其正常运行时是毫无征兆，因此必须加强微机保护的抗干扰措施。 　　国际电工委员会(IEC)及国内有关部门对继电保护制定了电磁兼容(EMC)标准。但目前，对现场电磁环境的管理、监测没有合适的监测手段，也没有纳入运行检修范围。
　　二次设备状态检修的一项很重要的工作是对二次设备进行电磁兼容性考核试验。包括在微机保护装置附近不允许使用移动通讯设备(如手机)的管理；对不同厂站的敏感器件、耦合途径、干扰源要进行监测、管理；对二次设备屏蔽接地情况的定期进行检查。
　　3.3 故障诊断技术
　　故障诊断，就是通过设备运行或检修时表现出的异常现象，对设备异常的程度、原因做出判断。常见的诊断方法可概括为综合法和比较法。它包括下列内容：
　　3.3.1 与设备历年(次)试验结果相比较。因为保护设备在投产后都进行过校验，与投产时数据，年校时数据，上次校验数据相比，如果有显著性的差异，则常常说明装置可能有缺陷。
　　3.3.2 与同类型同厂家设备试验结果相互比较。因为对同一类型及同一厂家的设备而言其装置结构相同，在相同的运行和气候条件下，其测试结果应大致相同。若悬殊很大，则说明装置有可能有缺陷。
　　3.3.3 同一设备各相间的试验结果相互比较。因为同一设备，各相的运行情况应当基本一样，如果有一相试验结果与另两相比较差异明显，说明该相可能有缺陷。
　　3.3.4 与检验规程规定的允许偏差范围相互比较。对有些试验项目，检验规程规定了允许偏差范围，若测量偏差范围超过允许值，应认真分析，查找原因，或再结合其它试验项目来查找缺陷。
　　3.3.5 不同试验项目结果的综合。只有综合多参数判别的结果，才能得到全面、准确的结论。
　　由于设备故障与征兆之间关系的复杂性和设备故障的复杂性，形成了设备故障诊断是一种探索性的反复试验的特点。故障诊断过程是复杂的，这些数学诊断方法又各有优缺点，研究故障诊断的方法成为设备故障诊断技术这一学科的重点和难点。
　　故障诊断技术研究主要沿着两个方向展开：
　　(1)建立各种类型的专家系统即基于知识的计算机智能程序系统。人们对基于知识的故障诊断系统进行了大量研究，然而，随着研究的深入后发现专家系统的应用面临许多实际困难，存在一些鱼需解决的问题。比如缺乏有效的诊断知识表达、不确定性知识的推理以及诊断知识获取困难等就是较为严重的问题。
　　(2)建立人工神经网络(ANN)近年来重新兴起的一种人工智能方法是ANN基本理论，它为克服专家系统的缺陷开辟了一条崭新的途径。它的并行处理能力、自学习功能倍受大家的青睐，其大规模并行处理能力可用于提高推理的速度，因而更适合于结构复杂、故障机理不十分明显的复杂设备的诊断。
　　ANN主要用于处理两类问题：一类是以处理在线信号入手，进行信号的识别和分析；另一类是以离线数据为依据进行分类和诊断。
　　电气二次设备的状态检修的前提条件是在线监测与故障诊断技术的应用，只有通过各种手段准确、及时地掌握运行设备的实际状况，才能根据设备的参数变化趋势确定维修策略，确定最佳检修周期。
　　4.继电保护的备品备件管理技术
　　合理的备品备件对我们更好地实施状态检修有着很重要的作用。备品备件管理是设备管理的重要组成部分，科学合理的储存备件是生产连续进行的重要保证，合理的库存储备能在保证设备正常运转的前提下提高企业经济效益。
　　从现场实际来看，目前我们的备品备件的数量和类型的确定存在困难，一方面从节约经营成本考虑，需要我们尽量少备备品，另一方面为了有效缩短停电时间，特别是故障造成的停电时间，，又要求我们有足够的备品满足突发的各种情况。
　　目前我们确定备品备件的型号和数量时，还仅仅只是靠着生产工作经验进行估算。这种管理模式，仍然存在着一些问题：
　　一是企业备品备件的储备要占用大量的资金；二是为保证备品能随时可靠地投用，需要按特定条件进行仓储保管，并定期进行试验和保养；三是许多备品会因存放时间过长而造成老化或技术性淘汰，导一致报废损失。
　　5.结语
　　总之，随着数字化变电站技术的发展，新的要求会一直推动状态检修领域的持续进步，状态检修作为一种新型的检修策略，是企业发展的必然趋势。
　　参考文献
　　[1]苏松鸿.继电保护状态检修探讨[J].无线互联科技,2011(05).

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