試論當前電力繼電保護及故障診斷技術(shù)

何祖彬

（貴州省凱里供電局,貴州 凱里 556000）

1 故障診斷技術(shù)發(fā)展方向

故障診斷始于機械設(shè)備故障診斷，其全名是狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷。故障診斷的技術(shù)手段是采用智能診斷方法和人工智能。用計算機去做原來只有人才能做的智能任務是智能診斷方法和人工智能的目的。實現(xiàn)人工智能的重要形式是專家系統(tǒng)。智能診斷方法中的新興方法之一是基于案例分析的診斷方法。另外基于輸入輸出的數(shù)學診斷方法包括:基于概率統(tǒng)計的時序模型診斷方法、基于線性和非線性判別函數(shù)的模式識別方法、基于距離判據(jù)的故障診斷方法、基于模糊數(shù)學的診斷方法、基于可靠性分析和故障樹分析的診斷方法、小波分析法以及混沌分析與分形幾何法、灰色系統(tǒng)診斷方法人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等。診斷技術(shù)結(jié)合人工智能的應用隨著計算機等新技術(shù)的采用得到了迅猛的發(fā)展。它不僅可以大大減少出錯的可能的同時節(jié)省人力，還可以吸收多位專家的專業(yè)知識與經(jīng)驗，形成完善的知識庫，實現(xiàn)知識與經(jīng)驗共享。目前這個領(lǐng)域的研究主要沿著兩個方向展開:

第一是建立各種類型的專家系統(tǒng)。人們對基于知識的故障診斷系統(tǒng)進行了大量研究，然而，隨著研究的深入后發(fā)現(xiàn)專家系統(tǒng)的應用面臨許多實際困難，存在一些而需解決的問題。比如缺乏有效的診斷知識表達、不確定性知識的推理以及診斷知識獲取困難等就是較為嚴重的問題。專家系統(tǒng)(Es，Expert System)，實際是一個基于知識的計算機智能程序系統(tǒng)。在這個系統(tǒng)內(nèi)，儲存有某一領(lǐng)域人類專家大量的經(jīng)驗和知識，并能像專家一樣運用這些經(jīng)驗和知識，通過模擬人類專家的思維決策過程對信息進行推理和判斷，最后做出結(jié)論性的解答。專家系統(tǒng)作為一種擅長邏輯推理和符號的處理智能計算機程序系統(tǒng)，已經(jīng)成為電氣設(shè)備故障診斷技術(shù)的一個重要研究方向和熱點。

第二是建立人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ANN)。近年來重新興起的一種人工智能方法是ANN基本理論，它為克服專家系統(tǒng)的缺陷開辟了一條嶄新的途徑。它的并行處理能力、自學習功能倍受大家的青睞，其大規(guī)模并行處理能力可用于提高推理的速度，因而更適合于結(jié)構(gòu)復雜、故障機理不十分明顯的復雜設(shè)備的診斷。ANN在二次設(shè)備故障診斷方面主要用于兩類問題的處理。一類是以處理在線信號入手，進行信號的識別和分析，另一類是以離線數(shù)據(jù)為依據(jù)進行分類和診斷。國內(nèi)外科技工作者對ANN在故障診斷領(lǐng)域的應用表明:一方面，用ANN進行故障診斷是一種很有前途的方法，尤其在那些難以描述故障信號與故障類型之間的邏輯關(guān)系，以及無法利用專家經(jīng)驗進行明確表達的場合;另一方面，ANN診斷技術(shù)還有不少有待于完善的地方，主要體現(xiàn)在，現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)算法均存在不同程度的不足，從而制約著故障診斷準確度的提高。

2 電力故障診斷技術(shù)

故障診斷，就是通過設(shè)備運行或檢修時表現(xiàn)出的異?，F(xiàn)象，對設(shè)備異常的程度、原因做出判斷。常見的診斷方法可概括為綜合法和比較法。它包括下列內(nèi)容:

2.1 與設(shè)備歷年(次)試驗結(jié)果相比較

因為保護設(shè)備在投產(chǎn)后都進行過校驗，與投產(chǎn)時數(shù)據(jù)，年校時數(shù)據(jù)，上次校驗數(shù)據(jù)相比，如果有顯著性的差異，則常常說明裝置可能有缺陷。

2.2 與同類型同廠家設(shè)備試驗結(jié)果相互比較

因為對同一類型及同一廠家的設(shè)備而言其裝置結(jié)構(gòu)相同，在相同的運行和氣候條件下，其測試結(jié)果應大致相同。若懸殊很大，則說明裝置有可能有缺陷。

2.3 同一設(shè)備各相間的試驗結(jié)果相互比較

因為同一設(shè)備，各相的運行情況應當基本一樣，如果有一相試驗結(jié)果與另兩相比較差異明顯，說明該相可能有缺陷。

2.4 與檢驗規(guī)程規(guī)定的允許偏差范圍相互比較

對有些試驗項目，檢驗規(guī)程規(guī)定了允許偏差范圍，若測量偏差范圍超過允許值，應認真分析，查找原因，或再結(jié)合其它試驗項目來查找缺陷。

2.5 不同試驗項目結(jié)果的綜合

只有綜合多參數(shù)判別的結(jié)果，才能得到全面、準確的結(jié)論。故障和征兆之間不存在簡單的一一對應關(guān)系造成了故障診斷的困難性。由于設(shè)備故障與征兆之間關(guān)系的復雜性和設(shè)備故障的復雜性，形成了設(shè)備故障診斷是一種探索性的反復試驗的特點。故障診斷過程是復雜的，這些數(shù)學診斷方法又各有優(yōu)缺點，研究故障診斷的方法成為設(shè)備故障診斷技術(shù)這一學科的重點和難點。因此不能采用單一的方法進行診斷，而應將多種方法結(jié)合起來應用，以期得到最正確最接近事實的診斷結(jié)果，這也是今后診斷方法發(fā)展的方向。

3 設(shè)備狀態(tài)評估

設(shè)備狀態(tài)評估主要指設(shè)備狀態(tài)的技術(shù)評估，根據(jù)設(shè)備運行工況、負荷數(shù)據(jù)、各類狀態(tài)檢測數(shù)據(jù)、缺陷信息、故障和事故信息、檢修數(shù)據(jù)等綜合狀態(tài)信息，依據(jù)規(guī)程標準、運行經(jīng)驗、設(shè)備廠家技術(shù)指標等判據(jù)，對設(shè)備的狀態(tài)信息進行量化評分，從而判斷評估設(shè)備的真實狀態(tài)。設(shè)備狀態(tài)一般可以分為四種:

3.1 正常狀態(tài)指設(shè)備資料齊全，運行及各種試驗數(shù)據(jù)正常，容許個別數(shù)據(jù)稍有偏差，只要變化趨勢穩(wěn)定沒有運行安全隱患的設(shè)備。

3.2 可疑狀態(tài)指存在不明原因的缺陷或某些試驗數(shù)據(jù)表明設(shè)備可能有異常，但仍有某些不確定因素無法定論的設(shè)備。

3.3 可靠性下降狀態(tài)指設(shè)備存在比較嚴重的缺陷，或試驗結(jié)果分析存在問題，且已基本確定隱患部位及原因，同時該隱患在短期內(nèi)不會發(fā)展成事故的設(shè)備。

3.4 危險狀態(tài)是指設(shè)備存在嚴重缺陷，或根據(jù)試驗數(shù)據(jù)，運行狀況表明隨時有發(fā)生事故的可能，要確定設(shè)備的狀態(tài)就要有合適科學的評估手段。

4 專家決策系統(tǒng)

狀態(tài)檢修中最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)是故障診斷專家系統(tǒng)，它以監(jiān)測到的設(shè)備狀態(tài)信息為基礎(chǔ)，運用專家?guī)熘写鎯Φ拇罅繉I(yè)知識和經(jīng)驗，提取反映繼電保護設(shè)備運行狀態(tài)的自檢信息、對用戶提出的該領(lǐng)域范疇內(nèi)的需要解決的問題，通過推理、判斷，得出設(shè)備是否存在故障，并進一步分析確定故障的位置、性質(zhì)及原因，得出分析結(jié)論，指導檢修計劃。

5 結(jié)束語

繼電保護設(shè)備對電網(wǎng)的穩(wěn)定運行起著重大的作用，是電力系統(tǒng)中重要的組成部分，繼電保護裝置的誤動或者拒動都會給電網(wǎng)運行帶來極大的影響。因此，目前運行維護人員的首要任務是提高繼電保護裝置動作的可靠性。而提高繼電保護裝置動作的可靠性的關(guān)鍵是對二次設(shè)備進行有效和及時的校驗維護。追求更高的系統(tǒng)可靠性和用戶滿意度，注重降低成本是電力系統(tǒng)一直以來努力的目標，降低成本的努力集中于降低運行和維護費用。

電網(wǎng)運行的基礎(chǔ)是供電設(shè)備的檢修。占企業(yè)經(jīng)營成本的一大部分支出為檢修技改費用，檢修質(zhì)量如何直接影響供電可靠性和電能質(zhì)量，直接關(guān)系到電網(wǎng)運行質(zhì)量。另外，隨著電網(wǎng)的發(fā)展，供電設(shè)備數(shù)量日益增多，迫使各電力公司更關(guān)注企業(yè)的利益，更注重企業(yè)資源的優(yōu)化配置，更注重追求企業(yè)利潤的最大化，特別是電力體制改革的全面推進，在設(shè)備的檢修費用成本日益增加的壓力下，革新檢修方式，采用更為先進的檢修管理手段己是迫在眉睫。

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