淺析繼電保護狀態檢修信息系統構建

王效崢　姚海濱

摘 要：本文根據設備狀態檢修機制發展歷程，以及原繼電保護計劃檢修存在的弊端進行歸納，提出一種繼電保護設備狀態檢修信息系統，該系統從狀態監測、分析診斷、檢修決策、專家輔助等子系統進行分析。同時本文也對狀態檢修目前存在關鍵注意點總結，在繼電保護狀態檢修未來的前景在技術上作一些展望。

關鍵詞：狀態檢修；狀態監測；分析診斷；檢修決策

一、狀態檢修的基本思想

狀態檢修是以設備當前的實際工作狀況為依據，通過高科技狀態監測手段，識別故障的早期征兆，對故障部位、故障嚴重程度及發展趨勢做出合理判斷，從而確定設備部件的最佳檢修時機，其決策流程如下。

步驟1：在線監測觀察記錄設備的狀態。 步驟2：對在線監測數據進行分析、診斷、預測，確定設備有無故障及缺陷。若無故障轉到步驟1，有繼續下一步。 步驟3：將預測的設備故障個數、設備的可靠性，以及故障發生可能的損失等數據作為依據，判斷故障設備的嚴重程度，確定設備是否需要檢修。如需要則制定檢修方案，若不需要轉到步驟2。 步驟4：根據設備故障的程度大小，制定設備狀態檢修方案，決定最優檢修時間點檢修項目及工期。

從上述設備狀態檢修的基本思想流程和決策流程可知，狀態檢修的本質就是在電氣設備狀態監測的基礎上，根據監測的設備狀態數據進行分析診斷，并按最終結果科學安排最優檢修時間點、檢修項目及工期，從而構成保護狀態檢修系統。可以看出，狀態檢修主要包括三方面子系統。 1.保護設備狀態監測子系統。 2.保護設備分析診斷子系統。 3.保護設備狀態檢修決策子系統。

二、保護設備狀態監測子系統

狀態監測是保護設備狀態檢修的基礎。為此必須建立保護狀態監測系統，該系統應具有如下功能。 1.實時對保護設備及相關回路環節的接口監測、信息采集。主要實現裝置、相關二次回路、跳合閘等關鍵信息的采集，如保護的電流、電壓大小及相角、功率方向、差動保護各側電流相位及差流等，這是繼電保護實現狀態檢修的基礎。 2.及時完成各接口設備之間信息傳輸。主要采用抗干擾的光纖作為媒介進行傳輸。 3.準確對監測信息數據進行集成分析、管理。主要應用在保護連接片變位時產生報文管理；實時對保護運行定值進行核對；保護裝置自檢及硬件異常報警管理；及時準確完成在系統有故障時將故障時間、故障類型、故障相別、測距等自動上傳管理；操作回路異常告警管理等。

三、保護設備分析診斷子系統

要對保護設備進行準確的診斷，必須具備如下條件。 1.數據庫的建立。該庫的數據主要來源于3.1保護設備狀態監測系統。 2.知識庫的建立。該庫的知識具有對設備運行狀態分析與預測故障的作用，如保護設備的有關配置標準、檢驗規程、技術導則、保護設備在歷年來呈現的故障概率、平時收集的相關專家分析的文獻及經驗。保證生產管理系統中設備參數管理等、參數、試驗數據正確。 3.保護預警功能。可以實現保護及二次回路報警，如核對保護運行定值發現錯誤及時報警、保護裝置自檢及硬件異常報警、操作回路異常告警等。 4.繼電保護現場缺陷分析庫建立。如類似設備平時出現缺陷要進行總結分類，建立缺陷分析庫為設備分析診斷作參考。

四、保護設備狀態檢修決策子系統

保護設備狀態檢修決策子系統是在上述分析診斷子系統基礎上進行設備檢修決策，查找故障點，確定設備檢修的時間、檢修工期。故障點的確定可以由以下步驟進行。

1.分析數據及異常報警報文。 2.根據監測到保護裝置硬件、運行定值、二次回路、設備運行參數的變化，查找故障點的位置。 3.再根據保護運行狀況結合電網的運行相關參數，進一步分析故障點的性質。 確定了故障點及性質后把需要進行檢修的保護等情況制定檢修方案、填寫檢修申請單，向生產管理系統送到相關部門審核批復后，立即根據批復方案進行檢修。

五、保護設備狀態檢修輔助決策子系統

檢修輔助決策子系統由專家分析系統、風險度評估系統等多系統組成。根據保護裝置及二次回路的報文信息，利用推理規則進行推理分析，同時結合經驗進行推斷來確定設備可能出現的故障部位。如以下依據可以作為診斷設備參考[1]。

1.同一變電站大部分設備及不同類型報文產生時間小于100ms為復位啟動。 2.同一變電站的同一保護裝置II、III段、重合閘等動作時間小于10ms為保護誤發報文。 3.同一變電站的同一保護裝置自檢報文兩個以上動作或復歸時間小于10ms為保護誤發報文。 4.同一變電站的同一電壓等級的保護裝置兩個及以上裝置報PT短線大于100ms為系統交流回路異常等等。

建立一個專家推理規則系統相當復雜，為了充分發揮檢修輔助決策子系統，還需要建立推理所需要的知識規則庫，并具有自學完善等人工智能功能，這方面的工作需有待于繼續開發和探索。

六、處理好狀態檢修與計劃檢修的關系

推行狀態檢修并不是否定原來的計劃檢修作用。面對眾多設備需要檢修，就有一種適應該形式的檢修機制，而狀態檢修是對設備在受控狀態下進行的有計劃的檢修，只不過它“計劃”的依據不是時間而是所掌握的對象設備的狀態。一方面從定期檢修轉變到狀態檢修要有一個循序漸進的過程；另一方面對那些在現有條件下無法準確預知設備狀態或者要付出高額代價的項目，一般仍宜采用傳統的定期檢修和故障檢修方式。

七、狀態檢修組織機構的建立

推行狀態檢修實施首先要在現有組織機構上進行，明確決策、管理、執行各層的責任。對應三個小組。 1.領導小組：全面負責保護設備狀態檢修的組織、計劃、決策、落實、指導、協調和檢查。 2.工作小組：根據狀態監測的數據、報文等信息決定設備檢修的具體準確時間點、檢修項目及工期。 3.診斷小組：承擔設備狀態檢修的日常工作，對設備進行分析、診斷。 在狀態檢修工作中發現問題，診斷小組必須立即進行相關設備異常分析，提交設備狀態報告和初步檢修建議，工作小組匯總初步信息和建議后，進行綜合分析，同時參考專家系統的建議，將得出的綜合檢修方案報領導小組進行檢修決策，隨著技術的逐步發展，工作小組和診斷小組的工作大部分可由計算機完成。

八、狀態檢修必須關注的問題

保護實施狀態檢修必須重點關注以下問題。

1.建立基于狀態檢修的數據庫，分析保護設備的可靠性、可用率、生命周期等關鍵指標。 2.廣泛運用各種在線監測系統、在線溫度監測技術、智能操作回路等，劃分保護系統的各環節，確保被監測設備不存在“盲點”。 3.建立基于設備狀態檢修的缺陷分析庫、事故分析案例庫等，必要時采用分類、分層、分區等方法總結同類設備長期存在的隱患重點區域。 4.通過對采用智能存在板、程序化功能自動測試手段將保護的檢驗盡量配合斷路器檢修時進行，減少人為因素對設備校驗影響。 5.將對于保護的檢驗重點從定值復核、保護功能邏輯的確認上轉移到回路與輔助設備的檢查。 6.要特別關注微機保護的干擾問題，尤其是開關站的就地保護。