變電站檢修繼電保護設備常見問題分析及處理措施

王雪冰

（國網山西省電力公司嵐縣供電公司，山西 呂梁 033599）

電能是現代社會經濟發展和國家建設的重要能源，不論是企業生產，還是人們日常生活都離不開電能，保障電能穩定性及可靠性至關重要，一旦大面積停電必然會給人們正常生活帶來影響。

1 繼電保護設備狀態檢修的關鍵技術

為了保障整個供電系統及相關設備運行的可靠性及穩定性，狀態檢修必不可少，只有這樣才能提高設備可用率，保障設備可靠性。威布爾的浴盆曲線（Bathtub Curve）法（圖1）是對電力設備進行可靠性評估的最常用方法。

通過圖1曲線可以看出，故障階段大致可分為三種類型：第一類早期；第二類偶然；第三類損耗性。狀態檢修主要是為了提高設備可用率，降低設備的失效率，但定期檢修卻不能有效的達到這一目的。我們在計劃檢修的條件下進行多次的常規檢測，為狀態檢修工作的開展和落實積累實戰經驗。綜合考慮設備的本身情況，將一些較容易發生故障的設備視為重點檢測對象，然后再列出一些重點測試項目，在此基礎上綜合、合理、科學的對設備進行分析并做出評價。

圖1 浴盆曲線

要使狀態檢修得到推廣，需強化以下幾方面：

1.1 在線監測技術

在線監測技術是狀態檢修開展的基礎，通過在線監測技術能夠及時有效的發現設備缺陷并以此來確定何時進行檢修。

1.2 提高人員技術水準

變電站和發電廠的大范圍運用，使得很多設備的運行監測都能夠依靠計算機來進行，然而即使是再智能的計算機都依舊需要人來操作和控制。純計劃檢修和狀態檢修對操作人員的素質要求大不相同。操作人員如只進行純計劃檢修那么只需單個專業面知識即可。狀態檢修則有著很大差異，要求操作人員不僅具備專業知識，還要有獨立處理事故和解決事故的能力，這樣就可以在設備的運行或檢修等環節中降低由于人為原因造成的損失，從而保障企業效益。

1.3 有效的信息傳遞

要使狀態檢測的功能得到最大化發揮，使檢測工作落到實處，就需要對現場進行檢測，并將相關的后臺數據傳給分析人員從而確保及時掌握設備狀態并及時處理。檢測裝置通過數據接口和后臺分析檢修中心的局域網相連，從而使得檢修中心能夠及時獲取檢測所得到的數據。光纜是變電站的主要傳輸媒介，除此之外無線應用協議WAP（Wireless Aplication Protocol）也被采用來進行一些數字信號的傳輸。

2 繼電保護裝置最佳檢修周期

繼電保護裝置可靠性研究具有重要意義，對其研究和分析的目標是找出對繼電保護裝置可靠性造成影響的因素，便于確定維護時間和維護計劃及措施，來避免繼電保護裝置故障的發生。傳統的繼電保護裝置由于技術相對落后，內部并沒有設置檢測模塊，所以并不具備自我檢測功能，故障時也無法發出警報以及提示。對于這類繼電保護裝置要加強維護和檢修，若發現問題或故障必須立即處理，避免影響正常供電，造成更大的影響和損失。

繼電保護裝置可靠性分析方法有：故障樹、概率法、馬爾科夫模型法。

隨著科技的不斷發展，新型繼電保護系統自身不僅具備了自檢功能，更具有一定的自我修復功能，所以并不完全適用概率法進行分析，為了保障分析的科學性及合理性，選取馬爾科夫狀態模型法對繼電保護裝置故障發生幾率進行分析。

3 繼電保護設備的各種狀態

通常情況下，保護裝置主要有誤動、拒動這兩種故障類型。而究其產生原因則是多種多樣的，除了人為因素之外也存在裝置中硬件本身故障的因素［1］。應用自動檢測技術便能夠實時監控故障，進而降低設備故障率。

我們選取馬爾科夫模型來對保護裝置可靠性進行深入分析，并利用狀態空間法來做進一步判斷，具體狀態空間模型見圖2。

P設備定期檢修的修復率為RDQ，則狀態9向狀態1的轉移率RDS＝γDRDQ；狀態9向狀態6的轉移率FFS＝（1－γD）γzRDQ。

另一方面，假設采用FD法對可靠性進行研究，就必須把各種可能發生的狀況及轉移關系都考慮在內［2］。運用狀態空間模型來分析可靠性時則需將所有情況列入考慮范圍。

在分析微機繼電保護系統運行可能出現的狀態時，需仔細考慮以下幾個實質性問題：

圖2 保護裝置狀態空間模型

a.維修、定期檢修P時，停運P；

b.設備的維修并不代表全部故障的排除；

c.一般情況下，都能夠將存在的故障成功修復，但是定期檢修并不能保證將所有潛在故障一并掃除，甚至可能出現原本完好的元件遭到破壞。

微機繼電保護裝置的自檢功能能夠發現b、c兩種問題，并且在發現問題及故障時，便能夠實時發出警報和提示，并將故障數據傳輸到調度中心，調度中心便可根據接收到的故障數據進行維護［3］。

微機繼電保護系統存在多種狀態，具體如圖2所示：該圖中，C是被保護元件：CL是鄰近C的元件；P是保護裝置：UP是C或者P的正常運行情況；DN是C或者P出現故障；ISO是C處于隔離狀態，由于檢修或者故障已經斷開系統；INS是P的定期檢修狀態；REP是P正進行維修［4］。狀態1是C、P均正常運行；狀態6是區外、反方向出現故障，但P已經正確反應；狀態7是P誤動導致完好的C被隔離；狀態8是擴大了故障范圍，也就是未發現P已經存在故障，其后C發生故障，兩者都無法運行，但是P無法正常運行就擴大了故障范圍，為及時采取后備保護將C隔離；狀態9是定期檢修繼電保護設備［5］。

3.1 繼電保護系統狀態的轉移率

以RP、RC表示P、C的修復率；以FP、FC表示P、C的硬件故障率；當P出現故障，C停運，其故障率是FPC；人為過失（P整定錯誤、接線錯誤）造成區外故障，P出現誤動的故障率是PQW；區外、反向故障時，P啟動無誤動；當C正常運行，那么P誤動轉移率是FSW；P定期修復率是RDQ；P啟動以至于最終的整組復歸，對應轉移率是RFG。

3.2 檢修因素對微機繼電保護可靠性模型的影響

通過分析不難看出影響微機繼電保護可靠性的因素很多，檢修因素就是其中最為關鍵的影響因素之一。判斷檢修因素的影響可通過檢修成功系數以及維修系數來判斷。檢修成功系數的定義是，定期檢修P時發現并及時排除的故障數，以yD表示；故障維修系數的定義是，成功修復P所出現故障的概率，以ya表示。在故障發生時，系統會做出相應反應，例如發出警報和信號，傳輸故障數據、進行故障提示等，這便于工作人員對故障點的辨別。那么設定故障維修系數yG為一個常數，當然這也是與實際生產相吻合的。

4 總 結

本文通過對狀態檢測及在線監測技術的分析，進一步對繼電保護設備可靠性進行了分析，對設備故障自檢維修系數進行了計算。最后通過分析和計算結果，對設備自檢系數進行判斷，了解系統可靠性和穩定性。研究結果表明該系數提高時，設備失效率較低，設備可靠性會明顯提高，但會增加維護工作量。計算出微機繼電保護設備的最佳檢修時間，使設備可靠性的動態評估成為現實，奠定了最終實現利用可靠性進行檢修的基礎。

［1］ 劉偉良，敖 非，李 剛，等.智能變電站檢修及數據異常處理機制與試驗驗證［J］.湖南電力，2013，（z1）：87－89.

［2］ 沈木星.220 kV／110 kV變電站檢修相關問題研究［J］.科技創新導報，2008，（35）：37－37.

［3］ 黃 松，陳欽柱，岳鑫桂，等.現代電力技術用于輸電線路故障行波電流測量的新型Rogowski線圈研究［J］.機電信息，2014，（3）：153－154.

［4］ 張 波，康文斌，盧恩澤，等.輸電線路直擊雷電流測量儀的設計與實現［J］.高壓電器，2012，48（2）：86－89.

［5］ 金 丹，徐春營，岳鑫桂，等.我國電力系統中在線輸電線路低頻失真校正技術［J］.電力系統自動化，2013，（22）：96－100.