繼電保護設備差異化運維方法研究

（深圳供電局有限公司，廣東 深圳 518000）

繼電保護設備差異化運維方法研究

劉子俊 李 艷 黃福全 陳智遠

（深圳供電局有限公司，廣東 深圳 518000）

隨著電網規模的快速增長，供電企業在原有設備和人力資源的條件下，“一刀切”的傳統設備管理模式已不適用。在供電企業實現精益化管理的背景下，要求在保障電網設備安全穩定運行的基礎上，實現設備有針對性、差異化運維。本文分析了繼電保護設備運維管控風險，提出了一種實現保護設備差異化運維管理的實用化方法。

繼電保護；差異化運維；措施庫

1 前言

“十二五”時期是我國經濟快速發展和經濟轉型的攻堅時期，電力系統建設將達到前所未有的規模，并向發展規模和發展質量并重的方向轉變。在此背景下，無論是國家電網還是南方電網公司均要求整體管理向精益化發展。要求在評估設備運行狀態的基礎上，充分考慮設備所涉及的電網風險、運行風險和運維作業風險，合理安排運維工作和運維周期，實現不同設備之間，設備不同運行階段，不同運行風險下有差異的維護，達到風險控制和成本控制最優，最終實現精益化管理。

1 繼電保護傳統運維風險管控模型

設備運行時，存在各類型風險，主要包括電網風險、設備自身運行風險和作業風險，而其中設備自身運行風險將使正常運行設備狀態發生變化，即存在概率P使設備保持在正常運行狀態，稱為設備的可靠度，并存在概率P%使設備轉移至異常狀態，稱為設備的風險度。其中可靠度與風險度之和為100%。當保護設備處于于異常狀態時，由于保護內部或外部原因，存在一定的概率K使保護拒動或誤動，從而造成電網和設備的損失。這里K即包括設備自身因素，也包括了外部電網因素，主要是電網運行方式下，尤其在電網“N-1”方式下，電網損失的風險更大。另外根據人們對風險的認識程度，可以分為已知風險和未知風險，其中從對已知風險的認識，開展運維。

圖1 設備差異化運維管控模型

傳統設備運維工作，以提高設備可靠性、降低設備運行風險為目的；在規定的周期內通過一系列規定的運維手段對設備進行檢查維護；未考慮電網、設備及人手等多重因素，且固化手段無針對性、效率較低。從另一維度看，設備風險包括了基準風險與特殊風險，基準風險指設備正常運行時普遍存在的運行風險，特殊風險指由于設備健康狀況、運行年限、或運行方式等原因使設備存在顯著的運行風險。由于特殊風險與基準風險下設備運行狀態轉移的概率P，和異常狀態下導致不正確動作概率K差異較大，且特殊風險之間又存在不同，同一運維手段未能有針對的化解或降低風險。

2 繼電保護設備差異化運維管控

2.1 一、二次設備運行特點差異

由于一、二次設備運行具有自身特點，一、二次設備從正常到失效，即正常狀態到到故障狀態的變化過程存在很大的差異。無論一次設備還是二次設備，從正常到失效，均經歷了注意狀態和異常狀態兩個過程。注意狀態是指設備出現了個別異常特征，但該異常特征不影響設備運行，應安排計劃進行處理，異常狀態是指設備異常特征明顯，不立即處理將會導致設備故障（失效），即進入故障狀態，極有可能導致事故事件的發生。

一次設備，尤其是主變、主電纜從出現異常特征，即進入注意狀態，其過程一般較緩慢，是一個漸變過程，而進入異常狀態也是一個緩慢漸變的過程。上述過程如能采用日常巡維或在線監測的手段一般能夠及時發現。與一次設備不同的是，由于二次設備，特別是微機保護，由于使用大量電子元器件，設備從正常狀態進入注意狀態到異常狀態是一個非常迅速的過程。通常情況下，一般從正常狀態直接進入嚴重狀態，即故障失效，過程中注意狀態和異常狀態不明顯，一般不超過1分鐘。由此可見，二次設備運維更注重的是事前檢查和事前檢修，即注重檢查裝置信號，檢查插件運行年限，提前更換超期插件，檢查裝置邏輯，回路接線等。而與一次設備不同，日常巡視通常僅能發現處于失效狀態的二次裝置和插件。另外，一次設備由于價值高，且保護系統能夠對故障設備進行快速隔離，因此相對一次主設備故障對電網的危害，運維中更關注的是主設備價值本身。而二次設備雖然價值低，投資一般是一次設備的1-2%，但因二次設備，尤其是繼電保護、安自設備誤動或拒動將直接導致電網安全事故事件，因此運維中更關注的是系統風險。

2.2 繼電保護差異化運維管控模型

繼電保護設備應進行差異化運維管理。重點關注系統風險，按照安全生產風險管理體系思想，辨識繼電保護設備及其二次回路失效對電網產生的風險，通過繼電保護設備及其二次回路的具體運維情況，評估保護設備運維狀態，按照風險產生原因或危害后果對風險主要維度進行解耦，分析當前狀態下保護裝置對系統運行構成的潛在威脅，并結合設備生命周期情況給出的具體運維策略。更加關注措施的針對性，根據每項風險具體情況，在策略庫中使用針對性具體策略，防止一刀切的運維模式。更加關注運維策略實施效果，通過策略實際效果跟蹤，不斷調整完善策略，形成PDCA閉環管理。簡化分類，規范化，提高運維效率。

繼電保護、安自裝置差異化運維是一個動態風險運維優化管控過程，如圖1所示。設備差異化運維通過設備狀態評價以及電網風險辨識，確定設備運行狀態屬性，根據運維策略措施庫制訂目前設備運行狀況下的最優運維措施，并形成運維措施單。通過運維措施管控關鍵風險，確保設備正常運行，減少電網、設備損失。

3 設備運維策略措施庫

設備運維策略措施庫是指設備各種運行狀態及運行方式條件下設備運維要求與風險管控措施的集合。設備運維策略措施庫以國標、行標、企標、網公司與公司運行管理規定、規范規范及運維方案為基礎，綜合歷史運維評估后匯總措施要求，包括作業項目、運維要求、風險措施和適用范圍，同時包括了屬性定義、措施檢索條件和措施來源，便于了解措施執行原因。繼電保護、安自裝置差異化運維策略措施庫每年組織運行單位修編。

4 繼電保護差異化運維管控過程及實現

4.1 運維管控過程

（1）依據年度運行方式，評估繼電保護、安自裝置的電網運行風險，梳理并發布基準風險下的繼電保護、安自裝置設備清單作為基準風險下設備重要度劃分依據。電網運行方式變更時，應及時調整并發布運行方式風險設備清單。

（2）實時跟蹤設備運行狀態，依據設備風險管控要求動態開展設備狀態評價。

（3）根據各間隔設備風險評估及狀態評價結果，識別設備狀態屬性，并根據設備狀態屬性從運維策略措施庫中梳理對應運行狀態下的運維要求和運行風險管控措施，并形成運維措施表，或通過信息系統自動生成。

（4）參照設備運維措施表中運維周期制定工作計劃并動態調整。并按照運維要求，在作業表單模板的基礎上制定對應的現場作業表單。

（5）按計劃落實設備運維工作，并做好運維記錄，每年定期開展成效評估，并上報反饋系統運行部。

（6）依據上期設備差異化運維成效評估結果，對本期度差異化策略措施庫進行討論修編。

4.2 繼電保護差異化運維實施應用

為使措施庫與實際應用相一致。需要制訂了一套邏輯語法，用于在屬性定義和措施檢索條件。通過自然的語言表達，更利于運維人員理解和使用，同時不需記憶復雜的代號，簡化屬性條件編碼管理，提高管理效率。主要特點如下：

（1）語法主要通過集合、范圍界定的統一描述方式進行表達，為條件和結果兩部分，滿足條件即執行結果。例如：

{值班模式：無人值班}&＜重要程度：關鍵設備，重要設備＞@{運維周期：每3天}；

符號“@”為賦值分隔符。分隔符前為條件表達式，分隔符后為結果表達式通過。前后兩部分兩部分表達式用法是一致的。另外也可用于表示范圍，例如：{措施編號：A001，B002}@{上次運維日期：2014-6-6}。

（2）并可通過多層嵌套實現任意條件組合，例如：{值班模式：無人值班}&{＜重要程度：關鍵設備，重要設備＞，{狀態評價：異常狀態}}

（3）可進行多重定義，便于檢索條件描述。例如：“關鍵設備”定義為“＜特維級別：I級特維，Ⅱ級特維，Ⅲ級特維＞”，其中“I級特維”定義為{系統風險：特大事故，重大事故，較大事故，電網失穩}。

語句解釋首先拆分并列條件式，然后再逐條拆分條件式的條件表達式和結果表達式條目，通過遞歸方式對條件表達式進行解釋，如果條件表達式為真則操作結果表達式的賦值結果，如果不為真則不操作賦值。

繼電保護差異化運維方遠期采用信息系統方式。系統化前，運維人員可利用差異化運維離線客戶端程序，導入系統運行部組織發布的最新差異化運維措施庫文件，以及運維人員自維護的設備間隔臺賬數據和設備運維數據。選擇需查詢運維策略措施單的設備間隔，程序將自動從計算設備間隔屬性條件，并從策略措施庫中梳理符合要求的運維措施，并提供下次運維建議。

結語

通過對電力設備運行損失模型研究，總結傳統運維中存在的弊端，并對一、二次設備失效模型進行探討，分析一、二次設備運行特點，提出了適用于繼電保護的差異化運維管理方法和思路。通過設備狀態評價和電網風險評估，以及特殊運行情況分析，辨識設備狀態屬性，通過策略措施庫中檢索符合屬性條件的措施，形成適用于現場運維的針對性的措施表。通過策略形成方法的語句表達及程序實現，驗證了差異化運維方法的可行性，在現實生產中指導并易于運維人員全面了解設備運行要求。

[1]輸變電設備差異化運維解決方案[J].中國科技信息，2012（24）：155-156.

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