智能變電站繼電保護狀態(tài)檢修策略研究

李虹

摘要：近年來，隨著電網(wǎng)快速建設，越來越多的智能變電站投入運行。區(qū)別于傳統(tǒng)變電站中的保護裝置，智能站的繼電保護裝置有著很大改變，其運行維護手段也不能一概而論。目前，將狀態(tài)檢修應用于一次設備方面的研究和實踐成果頗豐。在借鑒此經(jīng)驗的基礎上，提出了智能站繼電保護裝置的狀態(tài)檢修策略，可以為智能變電站繼電保護裝置狀態(tài)檢修工作的開展提供了理論支持和實踐基礎。

關鍵詞：智能變電站;繼電保護;狀態(tài)檢修

1 前言

狀態(tài)檢修是將設備狀態(tài)監(jiān)測相結合，獲取有關信息量，對狀態(tài)量進行監(jiān)測，從而針對設備故障情況進行反應，依據(jù)狀態(tài)量的變化情況，對設備的最優(yōu)檢修周期進行確定。所以，對電氣設備的故障特點進行掌握，科學實施故障在線監(jiān)測技術，這是電氣設備狀態(tài)檢修有效完成的關鍵所在。

2 建立狀態(tài)指標集

在智能變電站中，保護裝置的運行狀態(tài)受到了來在不同層面的多個因素影響，而且每個影響因素的影響力存在明顯差異，并在其中占有不同的比例。考慮到智能變電站在實際中存在投運時間短、投運數(shù)量少等情況，關于繼電保護裝置狀態(tài)檢修方面的經(jīng)驗極其欠缺，且整個行業(yè)內沒有一個統(tǒng)一的切合實際的檢修規(guī)范。本文在常規(guī)變電站繼電保護狀態(tài)檢修的基礎上，結合智能變電站實際運行情況、繼電保護裝置的技術特點和運行狀態(tài)，建立了智能變電站繼電保護裝置狀態(tài)檢修的狀態(tài)指標集。該狀態(tài)指標集主要包括兩個方面：

（1）歷史運行數(shù)據(jù)

歷史運行數(shù)據(jù)包含下面五個方面，即裝置投運時間、裝置家族性缺陷情況、裝置隨機性缺陷情況、裝置平均無故障時間和裝置正確動作率。

（2）實時運行數(shù)據(jù)

實時運行數(shù)據(jù)采自裝置當前運行狀態(tài)下的各類數(shù)據(jù)，可直接有效的反應當前觀測裝置的運行狀態(tài)。考慮智能變電站中的技術特點、數(shù)字化程度和通信規(guī)約，實時運行數(shù)據(jù)包含下面七個方面，即裝置外觀良好情況、裝置目前運行環(huán)境（溫濕度）、裝置絕緣和互感器絕緣情況、裝置采樣精度、裝置通信狀態(tài)、裝置通道延遲和裝置差流檢查情況。

3 確定智能站繼電保護狀態(tài)檢修策略

建立狀態(tài)指標集可以發(fā)現(xiàn)其中包含了眾多指標，且不同指標之間關聯(lián)性不強。目前，應用較多的多狀態(tài)指標模型主要為比例失效模型和模糊評價模型，二者之間各有各的優(yōu)劣，從下面四個指標上選取最優(yōu)模型。

（1）模型計算精度：模糊評價模型主要使用了模糊數(shù)學理論，在判斷中會受到經(jīng)驗導向的作用，主觀性較強，極其容易接收專家經(jīng)驗的不良影響，結果有時會出現(xiàn)較大偏差。但是，比例失效模型是基于統(tǒng)計學原理的模型，模型中使用了大量的歷史客觀數(shù)據(jù)。基于這些歷史數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)分析產(chǎn)生的結果具有較強的客觀性和可靠性，不像模糊評價模型一樣受到專家經(jīng)驗的不良影響，精度較高。

（2）模型計算速度：模糊評價模型的計算方法運用到了權重集理論，即層次分析法和主成分分析法。計算中各類關系矩陣較為麻煩，且建立狀態(tài)指標的隸屬函數(shù)需要使用專家經(jīng)驗，計算速度較慢。而比例失效模型的計算過程中，運用到了極大似然估算法，在初值不太好的情況下可能出現(xiàn)不收斂的情況。雖然計算方法相較于模糊評價模型較快，但是出現(xiàn)不收斂的情況勢必會影響計算結果。

（3）模型計算結果：模糊評價模型運用的計算方法會導致其計算結果是一串離散閾值，沒有時間性，與現(xiàn)場的實際情況不符。而比例失效模型由于其計算方法，可以得到一個隨著時間不斷變化的動態(tài)閾值，于現(xiàn)場實際情況極其吻合，滿足設備狀態(tài)隨著時間不斷惡化的這一特性。

（4）模型應用平臺的開發(fā)潛力：考慮到模糊評價模型在計算精度、計算速度和計算結果中暴露出的問題，可以得出其平臺開發(fā)潛力不如比例失效模型的結論，比例失效模型的客觀性極其適合開發(fā)其應用平臺。

通過對比兩種模型這四個方面的優(yōu)劣，可以發(fā)現(xiàn)比例失效模型相較于模糊評價模型更適用于智能變電站繼電保護狀態(tài)檢修策略。

4 狀態(tài)檢修策略實施方案

可以將繼電保護裝置的檢修方式根據(jù)檢修的原理和原因分為下面著三類：

（1）故障后檢修（消缺）：旨在解決緊急故障和缺陷的緊急搶修;

（2）預防性檢修：根據(jù)以往的經(jīng)驗，按照固定的周期進行的檢修;

（3）狀態(tài)檢修：根據(jù)設備狀態(tài)的優(yōu)劣靈活安排的檢修。

目前故障后檢修和預防性檢修廣泛應用于各公司，但這兩種檢修方式都可能造成過度檢修或欠檢修。

從原理上講，狀態(tài)檢修其實算是預防性檢修的一部分。但是狀態(tài)檢修根據(jù)設備的狀態(tài)評價來確認檢修周期的原理更具有客觀性、靈活性和科學性。保護裝置自投運的那一刻開始，就受到各種各樣的指標的影響。根據(jù)圖1所示，設備經(jīng)過一段較長時間從良好狀態(tài)發(fā)展到正常狀態(tài)，進而進入注意狀態(tài)，到達注意狀態(tài)后，此時設備處于潛在故障P點。之后設備迅速劣化，由異常狀態(tài)、重大異常狀態(tài)一直到發(fā)生功能性故障F點。根據(jù)狀態(tài)檢修的原理，在進入注意狀態(tài)，即潛在故障F點處，就對設備進行檢修，可以大幅減少設備故障的可能性，增強了保護裝置的可靠性，減少了一旦設備發(fā)生故障帶來的損失。同時，狀態(tài)檢修可有效減少保護裝置發(fā)生拒動和誤動情況。

可以得到，智能變電站保護裝置狀態(tài)檢修方式由兩部分組成：故障后檢修+狀態(tài)檢修的組合模式。

在沒有故障和缺陷的情況下，監(jiān)視保護裝置的狀態(tài)，根據(jù)對保護裝置的狀態(tài)評價靈活安排狀態(tài)檢修的時間和任務。同時，需要弱化檢修周期這一概念。狀態(tài)檢修不來拘泥于固定的檢修周期，而是當保護裝置的狀態(tài)評價不達標時，對保護裝置進行檢修。如果保護裝置的狀態(tài)評價結果良好，則不需要浪費人力物力對其進行檢修。故對本文提出的狀態(tài)檢修的檢修周期進行如下規(guī)定：保護裝置無再擁有固定的檢修周期，安排適當周期的狀態(tài)巡視以獲得狀態(tài)評價所需的各項狀態(tài)指標。

將狀態(tài)檢修應用于智能變電站繼電保護裝置的檢修可有效減少人力物力的浪費，提高檢修效率，縮短停電時間，提高電網(wǎng)可靠性。

5 結論

本文建立了智能變電站繼電保護裝置狀態(tài)指標集，提出了智能站繼電保護裝置的狀態(tài)檢修策略，為智能變電站繼電保護裝置狀態(tài)檢修工作的開展提供了理論支持和實踐基礎。

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