電力系統(tǒng)電氣二次設(shè)備檢修技術(shù)措施分析

劉立遠(yuǎn)，劉義搏

（國(guó)電南瑞科技股份有限公司變電技術(shù)分公司，江蘇 南京 210000）

引言

電力系統(tǒng)的狀態(tài)檢修以一次裝置為主，其技術(shù)主要是以各種傳感器和檢測(cè)技術(shù)為基礎(chǔ)，二次設(shè)備的成本要比一次設(shè)備低得多，而且回路的復(fù)雜程度也很高，很少有人能完成狀態(tài)檢修，只提出了二次設(shè)備的狀態(tài)檢修，二次設(shè)備是一個(gè)整體，并不只是一個(gè)系統(tǒng)，由于有些回路還沒有監(jiān)控手段，無(wú)法進(jìn)行實(shí)時(shí)的技術(shù)分析和判斷[1]。因此，從目前的使用狀況來(lái)看，大部分的保護(hù)都沒有達(dá)到狀態(tài)維護(hù)的要求。

1 狀態(tài)檢修綜述

狀態(tài)檢修，又稱預(yù)知維修，如圖1所示。美國(guó)杜邦公司首次提出，根據(jù)設(shè)備目前的運(yùn)行情況，對(duì)設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)控，確定設(shè)備的運(yùn)行情況，確定設(shè)備是否需要檢修。狀態(tài)檢修的目的在于縮短停機(jī)時(shí)間、提高可靠性、增加可用系數(shù)、延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命、降低維修成本、提高設(shè)備使用性能和增加經(jīng)濟(jì)效益。狀態(tài)檢修是以設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)為基礎(chǔ)，依據(jù)監(jiān)測(cè)與診斷的結(jié)果，對(duì)檢修時(shí)間和項(xiàng)目進(jìn)行規(guī)劃，包括設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)、設(shè)備診斷和檢修決策。狀態(tài)監(jiān)控是狀態(tài)維護(hù)的基礎(chǔ)，狀態(tài)監(jiān)控是設(shè)備診斷的基礎(chǔ)。

圖1 狀態(tài)檢修系統(tǒng)

狀態(tài)檢修可以簡(jiǎn)單地界定為：基于對(duì)設(shè)備狀態(tài)的監(jiān)控、分析和診斷，合理安排維修時(shí)間和項(xiàng)目目標(biāo)維修模式。其包含三個(gè)層面的含義，即：設(shè)備狀況監(jiān)控、設(shè)備故障診斷和檢修決策。狀態(tài)監(jiān)控是設(shè)備狀態(tài)維護(hù)的重要依據(jù)，設(shè)備故障診斷是基于狀態(tài)監(jiān)測(cè)，結(jié)合設(shè)備的歷史數(shù)據(jù)，運(yùn)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、專家系統(tǒng)等技術(shù)對(duì)設(shè)備的健康進(jìn)行判定[2]。

2 電氣二次裝置的狀態(tài)檢查

2.1 二次電氣狀態(tài)檢查概述

二次電氣主要由繼電器保護(hù)、自動(dòng)裝置、故障錄波、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控和遠(yuǎn)動(dòng)等組成。其正常、可靠的運(yùn)行是保證電網(wǎng)安全、供電設(shè)備安全的根本條件。在實(shí)際運(yùn)行中，由于二次電氣引起的系統(tǒng)失效，保護(hù)不當(dāng)?shù)脑虬ūＷo(hù)人員、操作人員、各部門工作以及自然災(zāi)害等。由于計(jì)算機(jī)在繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置中的廣泛使用，提高了繼電保護(hù)的可靠性和定值的整定的靈活性。而推廣一次設(shè)備檢修、不停電檢修技術(shù)，則會(huì)使檢修設(shè)備造成的斷電時(shí)間縮短。這就給二次設(shè)備的檢修帶來(lái)了新的需求，在檢修體制、檢修方法和檢驗(yàn)項(xiàng)目、制定檢修周期等方面，必須進(jìn)行二次設(shè)備的檢修，以確保二次設(shè)備的安全運(yùn)行，滿足電力發(fā)展的需求[3]。電氣二次裝置的狀態(tài)檢查是指利用二次裝置的運(yùn)行與維修數(shù)據(jù)，利用設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)控技術(shù)和設(shè)備的自我診斷技術(shù)，對(duì)二次設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行準(zhǔn)確的評(píng)估，根據(jù)狀態(tài)評(píng)估的結(jié)果，合理安排檢修時(shí)間和檢修項(xiàng)目，如圖2所示。

圖2 設(shè)備狀態(tài)評(píng)價(jià)算法模圖

2.2 二次檢修狀況監(jiān)控的內(nèi)容

狀態(tài)監(jiān)控是狀態(tài)檢修的基礎(chǔ)。對(duì)二次裝置的運(yùn)行進(jìn)行可靠性監(jiān)控，并對(duì)其進(jìn)行壽命估算。其結(jié)構(gòu)系統(tǒng)如圖3所示。

圖3 二次回路在線監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2.3 二次裝置的運(yùn)行狀況監(jiān)測(cè)方法

相對(duì)于一次電氣，二次電氣的狀態(tài)監(jiān)控并不過分依賴于傳感器。因此，對(duì)二次設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)控，不僅在技術(shù)上，而且在經(jīng)濟(jì)上也比較方便。傳統(tǒng)的保護(hù)狀況監(jiān)控難以達(dá)到既能充分利用已有的方法，又不需要額外的投入。該保護(hù)裝置內(nèi)部的各個(gè)模塊都具備自我診斷的能力，可以對(duì)設(shè)備的電源、CPU、輸入/輸出接口、A/D轉(zhuǎn)換及存儲(chǔ)器等進(jìn)行監(jiān)控和檢查。

3 次變電二次維修中的幾個(gè)問題

3.1 回路監(jiān)測(cè)問題

在監(jiān)測(cè)系統(tǒng)問題中，表1采用了某省2015年監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，其中間隔層的缺陷率最高，其次是與調(diào)度或集控站通信缺陷數(shù)量較多。遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)缺陷所占比重雖然不大，但是運(yùn)用木桶原理分析，遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)缺陷造成的影響遠(yuǎn)大于監(jiān)控系統(tǒng)其它任何部件的故障。表2為該省繼電保護(hù)缺陷。隨著狀態(tài)監(jiān)控技術(shù)的不斷發(fā)展，由設(shè)備的電纜和繼電氣構(gòu)成二次回路，這一構(gòu)成結(jié)構(gòu)具有分散的特點(diǎn)，只能通過監(jiān)控線路和繼電氣接觸來(lái)進(jìn)行監(jiān)控，既增加了監(jiān)控的難度，又增加了監(jiān)控費(fèi)用。

表1 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)缺陷數(shù)據(jù)

表2 繼電保護(hù)缺陷表

3.2 EMI問題

在二次裝置的系統(tǒng)中，存在著大量的微電子器件和集成電路，其電磁干擾會(huì)影響到狀態(tài)維修，導(dǎo)致取樣信號(hào)失真，自動(dòng)裝置失效，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致元器件損壞。在進(jìn)行狀態(tài)維修時(shí)，應(yīng)首先進(jìn)行干擾檢測(cè)，確認(rèn)二次裝置的兼容性，并對(duì)二次裝置中的敏感元件和干擾進(jìn)行監(jiān)控。比如，由于變壓器保護(hù)接線存在著較大的更新空間，以及避雷器和線路的位置與配電網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)不一致，從而導(dǎo)致了一定的失效風(fēng)險(xiǎn)。

3.3 狀態(tài)檢修問題

由于我國(guó)農(nóng)村地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展較慢，電力系統(tǒng)使用的設(shè)備沒有達(dá)到預(yù)期的要求，造成了農(nóng)村配網(wǎng)的低效運(yùn)行。二次設(shè)備檢修一般是在一次設(shè)備故障檢修后進(jìn)行，因此，要對(duì)二次裝置進(jìn)行檢查，以確保二次裝置的安全運(yùn)行，進(jìn)一步提高檢修效率和降低費(fèi)用。

4 變電二次維修技術(shù)問題的解決方法

4.1 對(duì)設(shè)備維修的關(guān)注

檢修管理是調(diào)整經(jīng)營(yíng)方式的途徑，它將徹底改變傳統(tǒng)變電二次檢修產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式，以競(jìng)爭(zhēng)推動(dòng)變革，以改革創(chuàng)造效益。目前，由于二次設(shè)備的故障與插頭的故障密切相關(guān)，所以在解決二次故障時(shí)，應(yīng)采用插頭替換的方法來(lái)解決，這就需要提高設(shè)備的硬件質(zhì)量，并加大二次設(shè)備的維修和管理，對(duì)經(jīng)常發(fā)生的故障進(jìn)行分析，并加強(qiáng)設(shè)備的維修管理，以確保狀態(tài)監(jiān)測(cè)工作的有效開展。

4.2 完善檢修體系

從環(huán)境保護(hù)的角度進(jìn)行戰(zhàn)略調(diào)整，反映了電力二次檢修項(xiàng)目的安全發(fā)展趨勢(shì)。檢修管理模式可以為變電站二次檢修項(xiàng)目的安全管理提供參考。二次檢修是分階段進(jìn)行的，首先要對(duì)二次設(shè)備的初始狀態(tài)有一個(gè)全面的認(rèn)識(shí)，然后對(duì)它的工作情況進(jìn)行分析，根據(jù)工作情況來(lái)確定檢修流程。在二次檢修之前，必須掌握設(shè)備的實(shí)際使用狀況，并建立完善的內(nèi)部監(jiān)督體系，把電氣設(shè)備的檢驗(yàn)和管理工作落實(shí)到每位職工的手中，并明確其管理職責(zé)和權(quán)限。此外，在二次設(shè)備的檢修中，通過對(duì)二次設(shè)備的狀態(tài)信息進(jìn)行分析和處理，以便制定科學(xué)、合理的維護(hù)方案，縮短檢修周期。

4.3 完善監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

目前，為適應(yīng)各地電網(wǎng)二次檢修的需要，國(guó)內(nèi)電網(wǎng)二次檢修規(guī)模不斷擴(kuò)大。“質(zhì)量?jī)?yōu)先”是電力二次檢修的指導(dǎo)思想，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決安全隱患，對(duì)二次檢修的可持續(xù)運(yùn)行起到了保障作用。二次設(shè)備的檢修是建立在監(jiān)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上的，因此要對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，具體可以采用在線監(jiān)控技術(shù)。監(jiān)控系統(tǒng)不只是監(jiān)控某一部件，它還可以監(jiān)控某一子系統(tǒng)、子單元以及全部元器件，以獲得實(shí)時(shí)、高效的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，為評(píng)價(jià)設(shè)備的運(yùn)行提供科學(xué)依據(jù)。除了引進(jìn)技術(shù)，還需要健全監(jiān)督和管理體系，確保內(nèi)部運(yùn)作的規(guī)范化。

4.4 強(qiáng)化檢修力度

在新的控制平臺(tái)上，采用了檢修管理模式，加速二次檢修區(qū)的改造，通過智能系統(tǒng)，完善新的功能平臺(tái)，構(gòu)建更加網(wǎng)絡(luò)化的調(diào)度方案，使電力二次檢修的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)平臺(tái)得到最大程度的優(yōu)化。二次設(shè)備的檢修維護(hù)都需要在最短的時(shí)間內(nèi)完成，而傳統(tǒng)的檢修方式明顯無(wú)法滿足目前的設(shè)備維修需求。目前的檢修工作，以一次設(shè)備的檢修為主，二次設(shè)備的檢修僅圍繞一次設(shè)備進(jìn)行。因此，在檢修期間，要對(duì)設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行規(guī)范，以便為檢修工作的順利進(jìn)行打下基礎(chǔ)。

5 變電站二次維護(hù)體制的改革措施

5.1 檢修技術(shù)管理

經(jīng)過幾年的發(fā)展，無(wú)線監(jiān)控信息管理范圍得到了極大的擴(kuò)展，其監(jiān)測(cè)范圍也達(dá)到了3 Hz。隨著高端技術(shù)的不斷發(fā)展，波段刪除等功能得到了充分應(yīng)用，這方面的設(shè)施裝備也開始向微型化、智能化方向發(fā)展。與傳統(tǒng)的儀器相比，最新的儀器具有多種檢測(cè)效用，具有很高的延展性。由于采用了行業(yè)內(nèi)統(tǒng)一的信息傳遞標(biāo)準(zhǔn)，信息交流和監(jiān)控能力得到了極大的提高。經(jīng)過近幾年的高速發(fā)展，我國(guó)在這方面的發(fā)展水平取得了較大的進(jìn)展，但仍需要不斷引進(jìn)和學(xué)習(xí)先進(jìn)的無(wú)線電信息管理技術(shù)，以追趕先進(jìn)國(guó)家的發(fā)展速度。

5.2 二次線路管理

由于各種原因?qū)е伦冸娬径尉S修存在諸多問題，而維修管理模式實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目進(jìn)度的最優(yōu)管理，給現(xiàn)場(chǎng)維修和后期維護(hù)帶來(lái)了負(fù)面影響。檢修部門要堅(jiān)持“質(zhì)量檢修”的方針，加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)、材料調(diào)配、地質(zhì)勘察等工作，以確保二次維修工作的質(zhì)量性。在變電站二次維修中，采用多種平面布置形式，可以提高二次維修設(shè)備的穩(wěn)定性，并能有效防止結(jié)構(gòu)布置不合理帶來(lái)的安全隱患。

6 結(jié)語(yǔ)

電氣二次檢修直接影響到地區(qū)的電力需求和電網(wǎng)的調(diào)度以及運(yùn)營(yíng)。在信息技術(shù)革新的大背景下，電氣二次大檢修項(xiàng)目必須引進(jìn)一套維修管理體系，從多個(gè)角度提出變電站二次檢修的改革機(jī)制，確保電網(wǎng)正常運(yùn)行。同時(shí)，檢修人員要熟練掌握維修技術(shù)，深入剖析常見的電氣系統(tǒng)故障，掌握應(yīng)急處置和應(yīng)急處置技巧，避免因維修不當(dāng)而導(dǎo)致能源損耗。