湖北電網繼電保護狀態評價系統研制及應用

胡 偉，周虎兵，吳 迪，李 鵬，王 晉，王利敏

（1.國網湖北省電力公司電力科學研究院，湖北 武漢 430077；2.國網湖北省電力公司調度控制中心，湖北 武漢 430077；3.中國電力科學研究院繼電保護研究所，北京 100192）

湖北電網繼電保護狀態評價系統研制及應用

胡 偉1，周虎兵2，吳 迪2，李 鵬1，王 晉1，王利敏2

（1.國網湖北省電力公司電力科學研究院，湖北 武漢 430077；2.國網湖北省電力公司調度控制中心，湖北 武漢 430077；3.中國電力科學研究院繼電保護研究所，北京 100192）

為提高湖北電網繼電保護狀態評價工作效率，提高裝置的利用率與可靠性，全面掌握繼電保護裝置狀態，研制了湖北電網繼電保護狀態評價系統。該系統利用巡視數據、繼電保護統計分析及運行管理系統和生產管理系統中繼電保護缺陷及動作數據對繼電保護裝置狀態進行評價，生成班組、工區、地調以及省調繼電保護狀態評價報告。省檢修公司、武漢公司、宜昌公司和黃岡公司4個變電站的實例應用表明該系統能夠正確評價變電站繼電保護裝置運行狀態，評價結果為運維單位制定繼電保護檢修決策提供依據，避免漏檢和過度檢修，提高了系統供電的經濟性和可靠性。

狀態評價；狀態檢修；評價報告；變電站；繼電保護

0 引言

隨著電網規模的大力發展，保護裝置數量不斷增加，而由于人才培養周期原因使得繼電保護檢驗人員難以按照裝置增加的規律而相應增加，加上許多線路停電難、停電時間短，造成繼電保護裝置檢修完成率相對較低，繼電保護技術人員長期處于超負荷工作狀態，既影響了保護裝置檢修質量又增加了發生誤碰、誤接線、誤整定等事故風險[1-3]。

目前保護裝置基本采用定期檢修的方式，保護裝置的定期檢修雖然試驗項目齊全，可以在檢修期間全面發現問題，消除隱患，但定期檢修不是根據設備的實際運行狀況、單純按規定時間間隔進行檢修的方式，難以及時分析運行中未到檢修時間的保護裝置存在潛在安全隱患，影響設備的安全運行和電網的可靠供電[4-5]。與定期檢修相比，狀態檢修根據裝置實際運行情況發現設備存在的缺陷并及時處理，提高了裝置安全運行的可靠性；延長了裝置檢修周期，減少了設備停電時間和操作次數，提高了設備的可用率[6]；提高了裝置檢修的效率，節約了大量的人力物力。

繼電保護裝置狀態檢修策略的制定依賴于設備狀態評價結果，評價結果的準確性和及時性對狀態檢修工作的開展有重要的指導作用。目前，各省公司都在積極開展繼電保護狀態評價系統建設工作，各省公司結合自身系統的特點，依據國網行業標準，并應用依據數據庫的模型構建狀態評價系統。為了提高湖北電網繼電保護狀態檢修工作效率，保證狀態檢修工作的順利開展，本文針對湖北電網的特點，研制了湖北電網繼電保護狀態評價系統，該系統獲取繼電保護統計分析及運行管理系統（Relay protection statisticalanalysis and operation management system,RPSAOMS）和生產管理系統（Production Management System，PMS）數據庫中繼電保護裝置基本信息、缺陷信息、動作信息等信息并結合繼電保護裝置巡視數據通過數據融合從而有效地評價裝置狀態，生成狀態評價報告，有關結果可用于電力調控和運維檢修相關部分，用以調度和檢修的輔助決策。該系統在用戶角色定義、流程管控、評價結果統計和評價報告等方面做了大量優化工作，大大提高了系統用戶界面的友好性和評價報告質量。

1 系統描述

繼電保護狀態評價系統是基于繼電保護裝置本體和二次回路運行信息而開發的一套評估繼電保護裝置運行狀態的硬件和軟件系統。該系統應用保護裝置和二次回路的檢測型狀態量、可靠性狀態量、失效風險狀態量和改進型狀態量來評估裝置運行狀態[7-8]，從而提高裝置技術狀態的管理水平。

繼電保護狀態評價系統根據對應裝置的狀態評估所需關注項的數據項目和試驗內容，實現了狀態評價表的生成功能，能夠輔助設備評價人員準確、高效地完成設備評價工作，極大地提高了檢修人員進行設備評價工作的效率。

系統具有以下性能：(1)可靠性：系統保證長期安全地運行，硬件、軟件及信息資源滿足可靠性設計要求。(2)安全性：系統具有必要的安全保護和保密措施，滿足系統及相關信息的安全保護和保密性要求。(3)容錯性：系統具有較高的容錯能力，有較強的抗干擾性。(4)可擴充性：系統的硬、軟件具有擴充升級的余地，不可因擴充、升級或改型而使原有系統失去作用。(5)實用性：系統采用成熟而實用的技術，使建設的投入產出比最高，能產生良好的社會效益和經濟效益。(6)先進性：在實用的前提下，系統跟蹤計算機軟硬件技術、信息技術及網絡通信技術，使系統具有較高的性能指標。

2 系統實現原理

繼電保護狀態評價系統實現的核心功能是設備的狀態評價和檢修策略的制定。以國家電網企業標準《Q/GDW11285－2014繼電保護狀態評價導則》為評價依據，將各條評價依據細分、量化，建立一套科學實用的判據，在系統中形成以具體分值來評價設備運行狀態，用戶點擊指定設備的狀態評價按鈕，按照設定表單對設備的健康狀態進行評價，并得出相應分值。狀態評價結果可以導出為Excel文件及在線打印，并自動保存至歷史評價庫中。狀態評價結果產生的流程圖如圖 1所示。

圖1 繼電保護狀態評價流程圖Fig.1 Flow chart of relay protection status evaluation

按照圖1狀態評價結果產生流程設計湖北電網繼電保護狀態評價系統，該系統由基礎數據層、數據融合及模型處理層、功能應用層和前臺展是層構成。湖北電網繼電保護狀態評價系統功能架構如圖2所示。

1）基礎數據層包括PMS和SAOMS和巡視信息等數據源，其中PMS和SAOMS提供的數據包括保護裝置基本信息、缺陷信息和動作信息數據；巡視信息包括月巡視和年巡視數據。

2）數據融合及模型處理層將基礎數據按照狀態評價、狀態診斷、檢修策略及檢修計劃制定要求融合成所需求的數據。

圖2 湖北電網繼電保護狀態評價系統功能架構Fig.2 Function structure of relay protection system in Hubei power grid

3）功能應用層包括數據管理模塊、狀態評價及狀態診斷模塊、績效考評模塊、檢修決策及檢修計劃模塊、流程管控模塊、查詢統計模塊和系統管理模塊。狀態評價及狀態診斷模塊是本系統的核心該模塊依據國家電網公司企業標準繼電保護狀態評價導則和繼電保護狀態檢修檢驗規程建立，應用融合的數據按照標準進行分析計算，從而得到繼電保護的評價結果。檢修決策及檢修計劃根據狀態評價結果制定合理的檢修策略，并生成檢修計劃建議。

4）前臺展示層為用戶提供了專業應用界面，方便用戶日常辦公。

3 系統功能

該系統包括數據管理模塊、狀態評價及狀態診斷功能模塊、檢修決策及檢修計劃模塊、績效考評模塊、流程管控模塊、查詢統計模塊和系統管理模塊共7個功能應用模塊，各模塊詳細功能如下。

1）數據管理模塊

狀態檢修系統從繼電保護統計分析系統、OMS系統等獲取信息，對來源于不同系統的數據進行融合，根據狀態檢修業務需要進行必要的過濾、換算、組合等數據加工和處理過程，使其成為反映設備健康狀態的狀態量數據，供監測預警和狀態評價使用。

2）狀態評價及狀態診斷功能模塊

該模塊實現三項功能：狀態預警、狀態評價和狀態診斷。

狀態預警：通過實時監控狀態量指標變化，對于超出狀態評價導則和規程規定閾值范圍的劣化指標，根據不同的類別和登記及時向各級設備管理人員發布預警信息，同時啟動設備狀態診斷模塊，輔助分析故障部位和故障原因，判斷被監測設備的檢驗是否超周期；是否執行過相應反措；部分部件的輪換或修理是否超周期等。

狀態評價：依據繼電保護設備狀態評價體系和狀態評價相關導則標準，對反映設備健康狀態的各指標項數據進行分析評價，并最終得出設備總體健康狀態等級。繼電保護狀態評價分為原始資料評價、基礎狀態評價、運行巡視狀態評價、專業巡檢狀態評價、歷史運行狀態評價、可靠性評價等各單項評價及所有指標的綜合評價。

狀態診斷：根據狀態評價結果，系統對繼電保護設備的健康狀態進行診斷，將繼電保護設備劃分為正常、告警、異常等不同等級的狀態，作為檢修決策的依據。對于健康狀態明顯下降（可靠性下降狀態、缺陷狀態、危急狀態等）的設備，進行預警，并采用狀態診斷方法診斷設備可能存在的故障原因和故障部位，為故障處理或狀態恢復提供參考。對評價結果為異常的設備應有專題的狀態評價報告，并提出檢修和診斷性檢驗項目的建議。

3）檢修決策及檢修計劃模塊

檢修策略：繼電保護狀態檢修應根據狀態評價結果，綜合考慮狀態診斷的結果，綜合優化保護設備檢修次序、檢修時間和檢修等級安排，確定檢修時間、檢修項目等，制定關于完整的設備的檢修策略，最終將檢修策略的建議結果遞交設備管理人員或傳送到相關的外部生產管理系統進行實施安排。

檢修計劃：結合狀態評價的結果，結合專家經驗，形成建議的檢修策略，制定檢修計劃。

4）績效考評模塊

績效考評是指綜合運用科學的標準、方法和程序，對企業實施繼電保護設備狀態檢修的體系運作的有效性、策略的適應性以及目標實現程度進行評價。包括績效考評標準體系的建立和實施。

5）流程管控模塊

基于信息可視化的流程管控，在數據錄入環節，執行數據錄入、數據校核、數據審核的流程；在狀態評價及風險評估環節，執行繼電保護自評、班組評價、班組審核、部門審核、局專責審核（220 kV以上設備）的流程；對于檢修策略及檢修計劃環節，執行檢修策略制定、檢修計劃編制、計劃審核、計劃提交、生產部門審核、計劃下達、計劃執行等流程；對績效考評施行考核評價、考核審核、考核確認等流程。

6）查詢統計模塊

該模塊實現狀態檢修相關數據的綜合查詢、統計功能，包括設備的基礎資料數據、設備巡視及巡檢的數據、設備的歷史運行情況數據、狀態評價的詳細指標得分情況及綜合得分情況、檢修策略及檢修計劃的制定及執行情況、績效考評的相關信息等。對所有的信息都提供綜合的查詢手段及多層次、多角度的統計結果。

7）系統管理模塊

該模塊可提供對各類導則信息的自定義及動態維護功能、對用戶權限管理功能和對任務及消息隊列的管理功能。

4 系統應用實例

按照以上設計采用Web訪問的方式部署湖北電網繼電保護狀態評價系統（又稱為繼電保護狀態檢修輔助決策系統），系統訪問界面如圖3所示。

圖3 繼電保護狀態評價系統訪問界面Fig.3 The access interface of relay protection status evaluation system

以省檢修公司、武漢公司、宜昌公司和黃岡公司4個變電站為例，完成了4個變電站116臺保護裝置（220 kV電壓等級設備77臺，500 kV電壓等級設備39臺）狀態評價，形成了各設備狀態評價報告、班組狀態評價報告、工區狀態評價報告、地調狀態評價報告和省調狀態評價報告，驗證了系統7項性能。其中詳細評價報告包含每一項扣分項和扣分原因，由于篇幅原因，給出設備狀態簡化報告，其中江夏站220 kV母線第一套保護WMH800A/P的評價得分為79分，評價狀態為注意狀態，具體各狀態量評價結果如表1所示。班組評價報告如表2所示，工區評價報告、地調評價報告和省調評價報告格式類似，省調狀態評價報告如表3所示。

表1 江夏220 kV 3號母線第1套母線保護狀態評價報告Tab.1 Evaluation report about the first bus protection of 220 kV No.3 in Jiangxia

5 結論

本文研制并構建了湖北電網繼電保護狀態評價系統，該系統利用PSM、SAOMS以及巡視數據，通過數據融合可有效評價保護裝置的狀態，可自動生成檢修班組、工區、地調和省調狀態評價報告，評價報告中狀態評價結果不僅使得管理部門能夠及時掌握保護裝置的運行狀態，而且為繼電保護狀態檢修提供了依據，從而實現了繼電保護狀態檢修，有效提高了裝置檢修效率，節約了大量的人力物力。

表2 江夏變電站繼電保護班組狀態評價報告Tab.2 State evaluation report of Jiangxia substation is generated by team

表3 湖北電網繼電保護省調評價報告Tab.3 State evaluation report of relay protection in Hubei power grid is generated by team

（References）

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Development and Application of Substation Relay Protection State Evaluation System in Hubei Power Grid

HU Wei1,ZHOU Hubing2,WU Di2,LI Peng1,WANG Jin1,WANG Limin2
(1.State Grid Hubei Electric Power Research Institute,Wuhan Hubei 430077,China;2.Dispatching Control Center of State Grid Hubei Electric Power Company,Wuhan Hubei 430077,China;3.Relay Protection Research Department of China Electric Power Research Institute,Beijing 100192,China)

In order to improve the efficiency of relay protection in Hubei province,improve the utilization and reliability of equipments,and comprehensively grasp the status of relay protection devices,the evaluation system of relay protection status of substation in Hubei province is devel?oped.The substation relay protection status is evaluated using the inspection data,defects and ac?tion data of relay protection statistical analysis and operation management system and production management system,and the relay protection status evaluation reports of team,work area,city-level scheduling and provincial dispatch are generated.The system is used in four substations of Wuhan company,Yichang company,Huanggang company and province maintenance company,and the appli?cation results show that the operation status of substation relay protection equipment can be correct?ly evaluated.So the operation and maintenance unit can reasonably develop the maintenance deci?sion of the substation relay protection equipment according to the evaluation report,avoid the missed inspection and overhaul,and improve the power supply economy and reliability.

status evaluation;state maintenance;evaluation report;substation;relay protection

TM77;TM73

A

1006-3986(2016)11-0023-05

10.19308/j.hep.2016.11.005

2016-10-17

胡 偉（1981），女，安徽安慶人，博士，工程師。