继电保护状态检修及状态监测的实用化尝试

2016-06-20 07:33 [电力论文] 来源于：互联网作者：互联网

导读：[摘要]本文对继电保护状态检修及状态监测的现状及技术难点进行了分析，在继电保护状态检修实用化方面进行了一些尝试。提出实现继电保护状态检修的三个要素：一是充分获取设备状态信息，特别是采用比对法对交流电压、电流的采集通道以及二次回路实现状态监测

　　[摘要]本文对继电保护状态检修及状态监测的现状及技术难点进行了分析，在继电保护状态检修实用化方面进行了一些尝试。提出实现继电保护状态检修的三个要素：一是充分获取设备状态信息，特别是采用比对法对交流电压、电流的采集通道以及二次回路实现状态监测；二是采用远程传动技术，解决了对继电保护出口部分以及断路器执行部分的状态监测的难题；三是以省级电网为单位广泛收集继电保护装置家族性缺陷信息。由此设计了省级电网实现继电保护状态检修的体系结构，并且分别在一个 110 kV 常规变电站和一个 110 kV 数字化变电站进行了工程应用。

　　[关键词]继电保护；状态检修；比对法；状态信息；远程传动；在线监测

　　中图分类号：TM774 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）34-0030-01

　　近年来开展继电保护状态检修研究的呼声很高，开展继电保护的状态检修可以有效地减少设备的检修停电，提高保护装置的可用率和供电可靠性，降低继电保护校验工作量和“三误”的发生，是电网、经济发展的必然要求。由于继电保护的复杂性和重要性，有关方面对继电保护状态检修比较慎重，离实用化尚有一定的距离。本文分析了继电保护检验技术的现状及难点，针对省级电网开展继电保护状态检修提出了一种技术体系结构。

　　1 继电保护状态检修现状及难点

　　随着变电站和输电线路的数量越来越多，继电保护检验工作量剧烈增加。而由于编制限制及人才培养周期等原因继电保护检验人员却并不能相应增加，加上许多线路停电难、停电时间短，造成继电保护检验完成率较低，继电保护技术人员长期处于超负荷工作状态，既影响了保护检验质量又容易发生误碰、误接线、误整定等事故。因此，继电保护的监测和校验有必要寻找新的方向和解决办法。近年来，针对业内人士对继电保护状态检修做的大量的研究工作。状态检修必须建立在对设备状态进行有效监测的基础上，继电保护状态监测有以下几个特点：第一、微机保护装置本身带有很强的自检功能，具备状态监测的基础。微机保护装置理论上可以实现对逆变电源、A/D 转换系统、采样数据合理性、保护定值完整性、保护的输入输出接点、保护数据通讯环节、控制回路断线等的监视。第二、继电保护在没有一次设备故障的情况下装置一直处于“静止”状态，只有在被保护设备发生故障时才进入“动作”状态，因而被称为“电网静静的哨兵”。这就造成了平时不可能监测到装置“动作”状态的信息。第三、继电保护系统除装置本身，还包含交流输入、直流回路、操作控制回路等外部回路，目前对这些外回路监测手段还不多，而近年来由于外回路造成继电保护不正确动作的比例相当高。

　　2008年国家电网公司交流220kV以上系统继电保护装置不正确动作18次，其中保护装置内部参数设置不正确1次、CT回路绝缘破损1次、电源插件异常1次、电压测量回路异常1次。这些在两次定期检修之间发生的缺陷，如果能依靠状态监测及早发现，对有效减少继电保护不正确动作次数，具有积极的意义。目前继电保护设备的操作回路不具备自检、在线监测、数据远传功能，因此，要通过在线监测技术完整实现继电器接点的状况、回路接线等的有效监视比较困难，这可能是目前保护状态检修迟迟未能有效推进的主要原因之一。智能操作箱的设计概念，应该说其理念更适合在智能变电站中的断路器智能单元中应用，如果在常规站中采用智能操作箱，不但增加了系统的复杂性、而且在大量低压保护中使用也不经济。对于智能变电站的继电保护装置，远程校验的一种实现方法，但针对常规变电站的继电保护的状态监测还是没有实质性的进展。

　　2 继电保护状态检修实用化的基本思路

　　近年来，微机保护装置软硬件技术及制造工艺水平都有很大提高，也积累了大量的运行经验，为继电保护状态检修奠定了技术基础。实现继电保护状态检修首先要利用微机保护、测控等安全自动装置的自检信息，建立一整套反映继电保护设备实际状况的监控系统，来监测保护设备的运行状况；并结合远程传动以诊断保护装置及断路器的动作行为来确定设备是否需要检修。状态检修必须建立在对设备状态进行有效监测的基础上，根据监测和分析诊断的结果安排检修时间和项目。

　　3 全面获取继电保护有效状态信息

　　微机保护装置本身具备了很强的自检功能，依靠其自检能够发现大多数硬件故障，但是为了真正全面反映保护设备健康状态，科学开展状态检修，还应该增加以下监测功能。

　　（1）开关电源温度监测

　　统计表明，开关电源故障大多是因其电解电容故障引起的，因为在开关电源产品中，除电解电容以外的其他元件只出现偶发故障，电解电容由于化学变化，会发生损耗性故障。电解电容的寿命一般依据“十度法则”确定。

　　（2）继电保护装置的保护采集量上传目前变电站测量电压和测量电流由测控装置或低压保护测控一体化装置上传到监控系统，保护CPU 采集到的保护电压和保护电流是不上传的。对保护程序修改后使保护电压和电流量也能够通过通信口上传，这样在远程状态监测中心就可以将同一回路的保护电流和测量电流进行比对，在线监测保护的电流采集回路是否正常，如果某一相电流保护和测量采集误差大于某一极限值，即告警检修；

　　（3）液晶显示器背光点亮时间统计上传。保装置的液晶显示器故障率较高，而液晶故障主要有断笔画、背光不亮、黑屏等，其中大部分跟投运时间有关系，而背光寿命则与背光点亮时间有关，因此，根据装置投运时间及背光点亮时间可以大致推测出液晶的使用寿命。继电保护状态监测信息见表 1，这些继电保护状态信息并不要求很高的上传速度，以每分钟刷新一次即可，因此不会对网络通信构成压力。

　　4 采用远程传动对二次回路进行试验

　　对于在检修周期内没有动作过的保护装置，也无法验证该装置的出口回路是否良好，对此，可以采用远程传动的方法进行校验。我们的解决方案是：提前向用户发出短时停电通知，选择在用电低谷时段进行远程传动试验。在远程监测中心对保护装置发送一次远程传动命令，保护装置收到命令后，执行一次跳闸-重合闸操作。整个过程仅需要 1～2s的短时间停电，对用户影响不大。该方法不仅检验了保护出口到断路器执行机构之间的回路接线以及开入回路是否正确，还可以验证断路器动作的正确性。

　　5 广泛收集继电保护装置家族性缺陷信息

　　继电保护装置的运行状况和使用寿命与制造厂设计水平、制造工艺、软件版本、元器件采购及筛选等环节密切相关，同时也与运行环境、维护水平有很大关系。同一型号、同一软硬件版本、同一批次的保护装置往往存在同样的家族型缺陷，比如某一批保护装置液晶显示器或开关电源会在设备运行后同一时间段出现故障。因此我们可以广泛收集这些家族型缺陷信息，为运行中的设备提供检修指导。

　　由于收集信息工作需要很大的样本，因此单靠地区供电公司是不够的，必须以省级技术监督部门为主导，联合各地区供电公司及相关制造厂家，收集全省范围继电保护的离线状态信息，包括保护型号、出厂批号、电压等级、投运时间、装置的缺陷类型、处理方法、保护动作情况等。汇总这些信息能够形成对某一型号、某一批次保护装置的设备评价及家族型缺陷信息。这些信息由全省各供电公司共享，结合各地继电保护在线状态信息及远程传动信息，作为各地状态检修的科学依据。

　　参考文献

　　[1] 吴杰余，张哲，尹项根，等.电气二次设备状态检修研究[J].继电器，2002，30（2）：22-24.

　　[2] 周俊，马永才，徐�，等.微机型继电保护设备运行分析及状态检修的探讨[J].浙江电力，2005（5）：35-37.

　　[3] 吴宏斌，盛继光.继电保护设备可靠性评估的数学模型及应用[J].电力系统保护与控制，2009，37（9）：65-68.

（编辑：韩语）

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