繼電保護狀態檢修實際應用研究與優化

白惠琳

關鍵詞： 繼電保護 狀態檢修 技術手段 檢修思路 評估方案

伴隨電力設備智能化趨勢的來臨，電網規模也在逐漸擴大，對應所使用的電網運行技術水平相較以往有了明顯提升，這也使電力系統對保證其運行安全性的二次系統與其他保護裝置的依賴性逐漸增強。但從部分區域的繼電保護檢修情況來看，定期檢修依舊是所應用的主要檢修模式，該種方式隨著電網規模的擴大、技術水平的提升，已然無法滿足維持電力系統穩定與安全運行的實際需求。因此，在明確二次設備應用實際狀態的前提下，制訂切實可行的繼電保護狀態檢修方案具有極為重要的現實意義。

1 繼電保護設備狀態檢修定義

所謂繼電保護設備狀態檢修，簡單來說就是具有預防屬性的檢修工作，基于在線監測系統能夠對設備的實時運行情況進行健康狀況的診斷，從而判斷出設備是否有檢修必要，包括需要檢修的具體項目等。執行狀態檢修任務時應從設備運行的實際情況出發，從而制訂切實解決故障的方案，保證診斷的準確性。從這一點來看，狀態檢修的意義在于增加保護設備運行實際，從而縮減用于檢修的人力成本與經濟成本。由于完善狀態保護手段的支持，在保證設備正常運行的情況下，最大限度地縮短系統的停運時間，是有效減輕繼電保護工作量的關鍵因素，為提高設備可利用性、維持電網運行穩定性提供完備條件。

2 繼電保護設備狀態檢修技術手段

隨著技術的更新與發展，電網目前普遍采取不停電檢修技術，再加上一次設備狀態檢修技術的實際落實，極大地縮短了停電時間[1]。正因如此，傳統的繼電保護設備狀態檢修技術儼然已經無法滿足當下的檢修標準，這也是推行新式狀態檢修技術的主要原因。對設備狀態檢修的依據在于狀態監控信息，聯系過往設備的運行狀況與檢修記錄，即可在計算機網絡技術的支持下完成二次回路、保護裝置健康情況的診斷任務，還能制訂對應的檢修方案，明確需要檢修的項目與實踐[2]。

近年來，隨著故障信息子站、保護故障錄波等多項設備功能的逐漸完善，繼電保護狀態檢修的整體技術水平也在不斷提升，一系列的先進技術的支持是保證狀態檢修工作有效性的前提條件，例如在線監測技術、壽命估計技術等。

2. 1 故障診斷與在線檢測

狀態檢修的時間取決于設備的實際情況，并非固定。在使用計算機網絡技術時，不僅需要配合微機保護模擬量測量技術，還需要整合動作報告、開關量檢測等信息，聯系這些信息對狀態檢修范圍做科學分析，并將所獲信息反饋至總機。而總機將結合需求數據做綜合性的分析診斷，從而制定出相應檢修策略[3]。由于檢修整體科學性的提升，從而將人工時間大大縮短。故障診斷技術的應用基于設備的自我診斷功能，由保護裝置先行診斷內部模塊問題，包括電源插件板、CPU板等，還可根據線路運行邏輯對電壓互感器的斷線情況予以監測，從而保證了回路斷線與直線回路絕緣監測的有效性[4]。基于微機保護技術能夠對設備異常情況進行初步分析，所獲得的分析數據將為后續的二次設備運行狀態評估提供必要的依據條件。

2. 2 二次設備生命周期管理

設備的整個運行周期均離不開二次設備檢修過程，其也是確保二次設備運行效果的重要基礎。針對二次設備的生命周期進行完整的狀態檢修，將進一步明確二次設備的壽命管理范圍，包括所有的設備動作行為[5]。需要注意的是，對二次設備的生命周期進行預測需要依托于整理的設備監測數據，配合微機即可分析出設備此時的運行情況，完成狀態評估工作，估算出設備的生命周期，獲得二次設備剩余壽命的相關數據，從而以此數據為前提制定出對應的狀態檢修策略。

2. 3 抗干擾技術

狀態檢修的前提為設備狀態監測，但該環節中重要的監控裝置，在實際使用過程中極易受各類電磁條件的干擾，繼而對狀態監控裝置所獲得的信息采集有效性造成不良影響。要想達到預期的設備檢修目的，關鍵在于明確監測狀態的正確性與實時性，這也是啟動抗干擾手段的主要原因[6]。以某地鋪設等電位接地電網為例，其目的在于防護高頻電磁的干擾；在二次回路中，所設置的屏蔽層接地同樣是為了保護室內電纜的運行狀態。應注意的是，直流無須接地，而交流必須接地，共用情況下電纜芯一旦短路，則此時的直流回路將產生接地故障，繼而對設備的正常運行狀態造成不良影響。在電纜鋪設環節，應提高對走線路徑的重視，盡量避開避雷針接地點與高壓高頻大電流設備[7]。

此外，在保護裝置中，之所以其內部IO 回路使用光電耦合器，原因在于需要為設備提供保護條件，避免出現的電磁干擾影響到設備的運行狀態。電磁干擾抑制手段的應用，是提供給二次設備狀態檢修環境保障的基礎條件。

2. 4 傳感與信息采集處理

要想實現對二次設備的狀態檢修目標，收集大量的有效信息以進行后續的數據處理、分析與決策同樣關鍵。當下隨著技術的更新與進步，所使用的傳感器技術已經趨向于陣列化與集成化，各類先進智能化手段的融合應用，使得電力系統信息采集控制系統已經較為完善，其中具有代表性的部分為變壓器溫度測點[8]。電力系統中，傳感器技術的有效應用進一步提升了監控信息的應用有效性，保證了狀態信息采集的完整性與準確性。所搜集而來的狀態信息，既包含了數字量信息，也同樣包括了模擬量信息，具體需求的信息類型，需要根據網絡通信的實際要求確定，并在確定后傳輸至監控設備進行最終的數據處理，得出相應結論。

3 繼電保護設備狀態檢修基本思路

對于繼電保護設備來說，應充分發揮繼電保護設備的自檢功能優勢，聯系自身運行情況、二次回路情況以及在線監測相關數據，在以往檢修資料的共同配合下，對所使用的技術手段做全面分析，進而明確故障的具體類型與位置，其也是發現故障早期征兆的有效手段[9]。

隨后，即可評估故障隱患等級，確認檢修的最佳時機，以制訂合理檢修方案。在執行狀態檢修任務時，需要在正常監測電力設備的背景下，依據健康評定情況與檢測信息最終確定檢修時間，對二次設備的狀態進行監測、健康診斷以及策略決策是狀態檢修的這3 個主要環節，其中二次設備的狀態監測起到了基礎作用，也是提供設備診斷依據的前提條件。綜合各類繼電保護診斷信息與歷史記錄資料后，可基于專家系統技術手段評估設備的健康信息，并在科學的檢修方案安排下對存在隱患的設備做全方位地整改檢修，保證設備的正常運行狀態。

4 某供電公司變電所220 kV 系統繼電保護狀態檢修技術的實際應用

4. 1 流程安排

按照繼電保護狀態檢修的基本程序要求，其流程主要包括二次設備狀態信息采集、設備與回路健康評估、制定檢修策略、分配檢修任務、執行檢修任務、評價實行結果。

（1）搜集狀態信息。該任務一般由變電所工作人員承擔，需要進行動態更新，保證每月至少更新1 次。

變電所工作人員所搜集的資料類型包括檢修資料、原始資料以及其他關聯資料等，且需要負責收集與更新巡視資料。

（2）設備狀態評價與檢修決策。該任務的責任人主要為變電所工程師，且需要獲得檢修公司或當地的三級審批[10]。整個評價環節具有動態屬性，每年1 次，一般需要在7 月30 日前完成該工作。對狀態進行評價的基礎為狀態檢修輔助決策系統，從而形成針對各個環節、各個級別的完成評價報告，并出具相應檢修決策，給出檢修的具體建議。

（3）根據所卻行的許可范圍與調度管轄范圍，各個省份的電力調度對各個公司的狀態檢修報告做專業評審，整理形成對應的檢修意見。

（4）依照審批意見，各個檢修單位聯系各廠的實際情況制訂繼電保護狀態檢修方案。

（5）各個檢修公司與變電所內工作人員，需要制訂年度狀態檢修計劃，并給出具體方案，將檢修任務分解為周、月任務包，嚴格遵循計劃執行檢修任務[11]。在檢修過程中應以現場標準化為前提，并出具任務指導書，以確保檢修信息的更新及時性，直至將更新后獲得的信息加入繼電保護設備檢修數據庫中。

（6）各個檢修單位組織評估檢修績效，形成具體的評估報告，每年進行1 次，該任務的截止時間一般為每年的1 月底，所制訂的檢修計劃與年度評價均應在當年完成。各個省市所出具的檢修績效報告需要在出具后上報至國網，待到檢修全部結束后綜合評估最終的檢修效果，一般包含檢修模式合理性驗證、功能校驗、決策執行情況等，依據評價的具體結果發現其中的問題并給出問題的具體解決方案，從而對狀態檢修體系予以持續完善，為動態管理檢修體系的持續完善提供基礎條件。

4. 2 基礎信息收集

繼電保護設備、二次回路以及運行情況的搜集是狀態檢修的必要環節，尤其是應對所出現的設備缺陷與異常情況做詳細記錄與信息整理，從而完成對設備的狀態評估工作[12]。依據設備運行的具體情況與其重要程度，出具相應健康評估結果，并將此作為檢修依據以確保電力系統維持正常運行狀態。

（1）繼電保護二次設備的基礎信息包含了設備正式運行前的基本信息與后續的檢修材料，其也是設備狀態檢修的核心參考材料。運行前的資料搜集工作主要由建設單位給出，投運后由檢修與調度部門共同進行狀態監督，后續的所有信息搜集由檢修部門與運行部門聯合負責。

（2）作為繼電保護管理部門，應制定匹配搜集資料的管理規范，確定信息搜集的具體流程，從而保證所搜集材料的完整性與正確性。

（3）日常的設備運行巡視交由運行部門具體負責。

對于所舉例變電所來說，針對220 kV 的間隔繼電保護二次設備每月巡檢至少1 次，包含了回路絕緣、設備運行基本情況以及運行環境等。

（4）專業的繼電保護巡檢責任需要由檢修部門承擔，每六個月需要對變電站展開全面巡檢，可根據具體情況與故障維護需要增加巡檢次數。

（5）根據每年所完成的繼電保護二次設備狀態評估情況，整理后歸入檢修基礎信息內，一同將其保存到檔案室內。

（6）在搜集繼電保護檢修資料時，其中，信息搜集主要包含以下4 點內容，分別為投運前的出廠信息、驗收報告、廠家合同；正式運行后的檢修信息，包括缺陷統計、設備異常記錄、巡視記錄、試驗報告等[13]；檢修資料包括日常檢修記錄、版本升級記錄、缺陷消除記錄等；其他材料主要包括狀態分析報告、保護裝置運行情況、監督檢驗報告、運行分析信息等。

4. 3 圖紙資料管理

4.3.1 主要內容

對圖紙資料進行管理的目的在于保證現場信息與資料信息之間的一致性，從而降低實際錯誤率。作為保證狀態檢修人員正常工作的指南，二次設備圖紙資料極為關鍵，確保其與實際設備狀態之間的一致性，是維持設備運行穩定性的重要基礎，也是實現預期狀態檢修目標的關鍵因素。圖紙資料管理主要包括回路圖紙、保護定值單管理以及設備檢修檔案等。

4.3.2 資料與圖紙管理

（1）作為現場檢修人員應隨身攜帶圖紙資料。（2）圖紙應做好備份工作，愛護圖紙保證其完整性，使用完畢后需進行歸還登記。（3）若出現圖紙與現場情況不匹配的現象，應首先明確問題根源，查明是圖紙問題還是現場接線問題，明確問題根源后應由工程師做審批處理后對圖紙進行更改，或恢復現場接線順序[14]。（4）若由于設備改造等原因需要對圖紙內容進行更改，應在由主管對資料進行批準審核后，將原圖紙做廢棄處理，并做好修改完畢后的圖紙保存工作。（5）電子版圖紙應盡快制作，同步實際圖紙的更改內容，做好定期的改版與維護工作。

5 繼電保護狀態檢修評估方法

5. 1 評估方案

聯系舉例變電所的二次設備運行特性，需確定具體的檢修評估準則，對二次設備進行的健康度評分標準具體如下。

根據二次設備特性將其劣化度分為5 個等級，其中一級扣2 分，二級扣4 分，三級扣6 分，四級扣8 分，五級扣10 分。設定關鍵權重系數范圍為1～3；若需求整改重要性不足，不對電力系統運行穩定性造成較大影響，對應關鍵項系數設定為1；若二次設備與電力系統技術規范不匹配，需要對關鍵項進行立即整改，此時設定系數為2；若運行情況與設定標準相差較大，違背了原則標準，則權重系數設定為3。聯系以上標準要求，對每一臺設備做逐項評分處理，最終得到綜合評分。

5. 2 評估決策

5.2.1 檢修等級的分類

一般繼電保護狀態檢修可分為A、B、C、D 這四類，其中需要停電進行檢修的等級為A、B、C，D 檢無須停電。A 類對應著更換保護裝置或更換二次設備整屏，此外電纜更換與新設備的安裝時候用也應歸入其中，第一次投入使用后的功能檢驗工作被歸入A 類；B 類檢修指的是輔助裝置、電纜以及插件的更換，此外若有程序升級需要或設備缺陷處理，該檢修過程也應歸入B 類；C 類檢修的內容主要是二次回路的外觀檢查與保護功能檢驗，對開關量進行核對的過程也被歸入C 類檢修中；D 類檢修是在二次設備不停電背景下進行維護檢查，可在帶電情況下執行工作任務。

5.2.2 確定檢修等級的原則

若設備綜合評估得分在30 分以下，則將二次設備歸入良好狀態范圍內，根據設備的運行狀況，可推遲1年時間檢修（隨時根據需要調整），C 檢前可進行D 類檢修；若綜合評估分數在30～40 分范圍內，則應將其歸入注意狀況范圍內，此時需要進行C 類檢修，嚴格遵循檢修周期標準執行檢修任務。根據二次設備的實際運行情況，可進行B 或C 類檢修，并應在停電檢修前進行D 類檢修；若綜合評估分數在40～50 分范圍內，則將設備歸入異常狀況范圍內，其對應評估結果為檢修類別與項目的確定依據，需要適當增加D 類檢修次數，安排相應檢修計劃；若綜合評估得分在50 分以上，則代表二次設備進入了異常狀況，此時所包含的繼電保護設備與其他自動類裝置，應以評估具體結果為前提確定檢修的具體類別，并應加大D 類檢修力度，明確需要檢修的項目以盡快消除設備缺陷，保證設備運行效果。

5. 3 績效評估

對繼電保護的績效評估應綜合科學方法與評估準則，在計算機程序的應用條件下執行運作體系的基本策略，保證各類目標的實現效果，展開針對運作體系的一系列適應性評估方法。對繼電保護狀態檢修過程進行績效評估包含的內容，主要為效益指標程度的評估與可靠性指標評估。全套保護裝置在一年中檢修所消耗成本稱之為效益指標，可靠指標則主要包括故障率、使用壽命、保護錯誤動作率等。

6 結語

保證繼電保護狀態檢修工作有效性的基礎為設備功能檢驗與健康度檢測，科學使用狀態檢修方案能夠及時解決故障并消除故障隱患，是維持電網運行穩定性與安全性的重要基礎。伴隨電網在線檢測技術的不斷更新與完善，繼電保護狀態檢修工作的展開獲得了更為完善的技術支持條件。通過明確設備檢測周期并確定各個階段的檢修內容，在降低設備故障率的同時延長了其使用壽命，為電網功能的增加與未來規模的持續擴大奠定了保證系統安全穩定運行的堅實基礎。