關于電力系統二次回路狀態的檢修

靳穎超

鄭州祥和集團有限公司 河南 鄭州 450000

1 二次回路狀態檢修特點

1.1 針對性強

區別于計劃檢修只以時間為檢修依據，不考慮設備的運行狀態與健康狀況“一刀切”的檢修方式。二次回路狀態檢修以狀態檢修數據為依據，檢修目的明確，針對性強，可實現電氣設備全壽命周期管理。

1.2 經濟性好

檢修任務以電氣設備運行工況為依據，對檢修周期可根據實際情況適當縮短或延長，極大程度上降低了檢修事故與維護成本，同時還使供電可靠性因設備檢修停運時間的減少而得到提升。

1.3 智能化運營與管理

可實時預覽電氣設備當前與歷史狀態，并預測其狀態發展趨勢，如若利用互聯網技術將狀態數據連接，還可遠程管理狀態監測，判斷設備故障，同時將檢修時間、方式與重點項目智能生成。

2 狀態檢修系統構建

把握設備當前所處狀態為繼電保護設備及二次回路狀態檢修的關鍵所在，而用何種概念定義設備狀態則為檢修系統的難點與重點問題。在我國目前的檢修體制中，雖然對設備評價指標給予了相應規定，但是對設備的真實健康狀況仍然難以合理、全面地反映。因此，基于現有條件的應用，本文對繼電保護設備及二次回路提出更加合理與全面的狀態檢修體系[1]。

2.1 系統業務應用

所謂繼電保護設備及二次回路狀態的檢修，其包含設備狀態監測、狀態診斷與檢修決策3層含義，本質是在電氣二次設備臺賬與運行檢修基礎數據與狀態監測的基礎上，以設備狀態量監測與分析診斷結果為依據，對檢修項目與間隔時間科學、合理安排的一種檢修方式。

（1）設備狀態監測。作為狀態檢修任務實施的基礎，設備狀態監測通過對設備運行過程中各類狀態數據的實時收集，以此服務于設備狀態評價與診斷工作。

（2）設備狀態診斷。基于設備狀態監測數據的應用，同時結合設備狀態當前與歷史信息，將設備狀態評價與診斷模型通過專家診斷系統與神經網絡技術合理建立，以此準確判斷繼電保護設備的健康狀況；

（3）設備檢修策略。在對設備健康狀況準確判斷后，針對其中存在的問題，為真正達到“應修必修，修必修好”的目的，合理決策檢修方式，以此對檢修試驗工作起到指導作用。

繼電保護設備及二次回路狀態檢修體系為一個動態循環過程，其以信息收集、整理以及綜合分析為核心內容（同時也是難點所在），在設備運行過程中，利用合適的方法對所產生的能夠表征設備健康狀況的各類狀態因素信息進行綜合分析，可對設備運行檢修試驗工作的開展形成有效的指導。對于設備狀態信息的整理，目前最常用的方法是基于設備信息的分析，提取并抽象出標準化狀態量（表征設備健康狀態），并且為使表征設備健康狀態的各類因素均包含于狀態量中，提取與抽象過程必須以現場運行檢修經驗和專家論證結果為依據；與此同時，為全面掌握設備的健康狀況，還必須在綜合分析狀態量后合理建立算法模型，目前較為通用的有模糊評價模型、神經網絡模型與決策樹模型。不同模型均有各自的特點與不足，基于實用性考慮，決策樹模型對實際應用效果表現最好，其具體是根據專家意見，將各狀態量的指標權重綜合分析得出，然后對設備健康狀態采用加權評分的方式做出量化性評價。由于單一算法必然會存在局部漏洞與不足，因此為提升評價結果的準確性，模型建立應采用多種方法配合的方式，以此對彼此間不足之進行互相彌補。

2.2 系統功能分析

繼電保護設備及二次回路狀態檢修系統在結構組成主要包括基礎標準管理、設備管理、監測告警、運行管理、狀態評價管理、狀態檢修管理與決策分析管理7大業務模塊，其總體功能定義為：通過對反映繼電保護設備健康狀況的特征參數（如相關基礎資料和設備實時/歷史運行數據）的獲取與處理，對其當前健康狀況進行綜合評價，并針對狀態劣化與趨勢不良的設備將告警消息及時發布，然后對故障原因通過模擬進行分析，最后利用綜合優化檢修策略模型分析，將設備檢修決策建議提出。

（1）基礎標準管理。為整個狀態檢修工作高效化與標準化實施的基礎，使狀態檢修工作涉及的各類基本項實現了標準化與規范化。

（2）設備管理。為設備狀態檢修試驗管理的基礎與對象，通過繼電保護設備主體數據庫的建立，在便于設備統一管理的同時規范了管理過程，使設備技術參數與基本信息實現了標準化管理。

（3）監測告警。以狀態量指標變化為依據，通過設備各項運行指標信息數據的實時收集與提供，為設備狀態評價及發展趨勢分析給予了有力支撐，使設備運行過程實現了實時監控。

（4）運行管理。通過設備運行過程中各項數據（如在監測信息、異常記錄信息、不良工況信息以及家族性缺陷信息等）的實時收集，為設備狀態全面評價提供數據支撐，實現了設備運行、檢修、試驗校驗數據的管理維護功能。

（5）狀態評價管理。基于反映繼電保護設備或二次回路運行狀態的各項指標數據，系統以繼電保護設備狀態特征量與狀態評價相關導則標準為依據，自動通過狀態評價模型分析或人工干預進行分析評價，以此將設備總體健康狀態等級得出。需要注意的是，由于組成繼電保護設備的回路與零部件較多，基于設備數據分散的考慮，因此以間隔為分析單元進行評價，進而得出保護間隔運行狀態等級。

如下圖1所示，以優化算法模型進行設備狀態評價，將設備基本信息、運行信息、參數信息與狀態評價標準利用關系運算庫靈活、有效、全面地建立關系模型，以此將設備運行狀態通過復雜的邏輯運算得出。

圖1 設備狀態評價算法模型圖

圖中A、B、C分別代表設備的運行數據項，M、N為設備狀態，其中M1代表良好，M2代表正常，M3代表注意，M4代表異常，M5代表嚴重。模型中采用樹狀結構對設備狀態量由頂層向底層逐次進行定義，而狀態判斷與分析則從底層向頂層進行，以此將設備的綜合狀態得出。

2.3 檢修管理內容

（1）故障診斷。將設備不良狀態（即M3注意、M4異常與M5嚴重狀態）通過評價得出后，以此為依據對設備故障原因與位置采用狀態診斷法進行診斷，為狀態恢復或故障處理提供參考。

（2）檢修策略。基于狀態評價結果，系統在對風險進行綜合評估后，結合設備狀態與風險度建立二維關系模型，以保護設備健康運行為目的，綜合優化出檢修等級、時間以及次序等安排。

（3）檢修計劃。根據檢修策略信息，系統通過與相關一次設備檢修計劃的結合，同時以生產計劃數學計算模型為依據，將保護設備的檢修計劃自動生成。

2.4 決策分析

如下圖2所示，在設備連續運行狀態下，以運行時間與狀態評價參數為依據，通過數據挖掘與統計技術的運用，基于設備狀態發展規律的總結，以此預測其發展趨勢，判斷在未來某一時間點的運行狀態，為設備管理人員與檢修人員提供重要性參考依據。

圖2 設備狀態預測模型圖

模型中Ⅰ、Ⅱ表示設備實際運行時間區間，Ⅲ表示設備預測運行時間區間。曲線實指設備在Ⅰ、Ⅱ區間的不良運行狀態趨勢和在Ⅲ區間的不良運行狀態，由此即可將設備在后期的運行狀態趨勢預測出來[2]。

3 結束語

電力系統二次回路以監測、保護、調節與控制一次回路為主要作用，其雖然不直接參與電能生產、變化、傳輸以及分配等工作，但對電力系統運行安全與供應質量具有直接性影響，為智能變電站發展與推廣的關鍵因素。