繼電保護設(shè)備差異化運維方法研究

（深圳供電局有限公司，廣東 深圳 518000）

繼電保護設(shè)備差異化運維方法研究

劉子俊 李 艷 黃福全 陳智遠

（深圳供電局有限公司，廣東 深圳 518000）

隨著電網(wǎng)規(guī)模的快速增長，供電企業(yè)在原有設(shè)備和人力資源的條件下，“一刀切”的傳統(tǒng)設(shè)備管理模式已不適用。在供電企業(yè)實現(xiàn)精益化管理的背景下，要求在保障電網(wǎng)設(shè)備安全穩(wěn)定運行的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)設(shè)備有針對性、差異化運維。本文分析了繼電保護設(shè)備運維管控風險，提出了一種實現(xiàn)保護設(shè)備差異化運維管理的實用化方法。

繼電保護；差異化運維；措施庫

1 前言

“十二五”時期是我國經(jīng)濟快速發(fā)展和經(jīng)濟轉(zhuǎn)型的攻堅時期，電力系統(tǒng)建設(shè)將達到前所未有的規(guī)模，并向發(fā)展規(guī)模和發(fā)展質(zhì)量并重的方向轉(zhuǎn)變。在此背景下，無論是國家電網(wǎng)還是南方電網(wǎng)公司均要求整體管理向精益化發(fā)展。要求在評估設(shè)備運行狀態(tài)的基礎(chǔ)上，充分考慮設(shè)備所涉及的電網(wǎng)風險、運行風險和運維作業(yè)風險，合理安排運維工作和運維周期，實現(xiàn)不同設(shè)備之間，設(shè)備不同運行階段，不同運行風險下有差異的維護，達到風險控制和成本控制最優(yōu)，最終實現(xiàn)精益化管理。

1 繼電保護傳統(tǒng)運維風險管控模型

設(shè)備運行時，存在各類型風險，主要包括電網(wǎng)風險、設(shè)備自身運行風險和作業(yè)風險，而其中設(shè)備自身運行風險將使正常運行設(shè)備狀態(tài)發(fā)生變化，即存在概率P使設(shè)備保持在正常運行狀態(tài)，稱為設(shè)備的可靠度，并存在概率P%使設(shè)備轉(zhuǎn)移至異常狀態(tài)，稱為設(shè)備的風險度。其中可靠度與風險度之和為100%。當保護設(shè)備處于于異常狀態(tài)時，由于保護內(nèi)部或外部原因，存在一定的概率K使保護拒動或誤動，從而造成電網(wǎng)和設(shè)備的損失。這里K即包括設(shè)備自身因素，也包括了外部電網(wǎng)因素，主要是電網(wǎng)運行方式下，尤其在電網(wǎng)“N-1”方式下，電網(wǎng)損失的風險更大。另外根據(jù)人們對風險的認識程度，可以分為已知風險和未知風險，其中從對已知風險的認識，開展運維。

圖1 設(shè)備差異化運維管控模型

傳統(tǒng)設(shè)備運維工作，以提高設(shè)備可靠性、降低設(shè)備運行風險為目的；在規(guī)定的周期內(nèi)通過一系列規(guī)定的運維手段對設(shè)備進行檢查維護；未考慮電網(wǎng)、設(shè)備及人手等多重因素，且固化手段無針對性、效率較低。從另一維度看，設(shè)備風險包括了基準風險與特殊風險，基準風險指設(shè)備正常運行時普遍存在的運行風險，特殊風險指由于設(shè)備健康狀況、運行年限、或運行方式等原因使設(shè)備存在顯著的運行風險。由于特殊風險與基準風險下設(shè)備運行狀態(tài)轉(zhuǎn)移的概率P，和異常狀態(tài)下導致不正確動作概率K差異較大，且特殊風險之間又存在不同，同一運維手段未能有針對的化解或降低風險。

2 繼電保護設(shè)備差異化運維管控

2.1 一、二次設(shè)備運行特點差異

由于一、二次設(shè)備運行具有自身特點，一、二次設(shè)備從正常到失效，即正常狀態(tài)到到故障狀態(tài)的變化過程存在很大的差異。無論一次設(shè)備還是二次設(shè)備，從正常到失效，均經(jīng)歷了注意狀態(tài)和異常狀態(tài)兩個過程。注意狀態(tài)是指設(shè)備出現(xiàn)了個別異常特征，但該異常特征不影響設(shè)備運行，應(yīng)安排計劃進行處理，異常狀態(tài)是指設(shè)備異常特征明顯，不立即處理將會導致設(shè)備故障（失效），即進入故障狀態(tài)，極有可能導致事故事件的發(fā)生。

一次設(shè)備，尤其是主變、主電纜從出現(xiàn)異常特征，即進入注意狀態(tài)，其過程一般較緩慢，是一個漸變過程，而進入異常狀態(tài)也是一個緩慢漸變的過程。上述過程如能采用日常巡維或在線監(jiān)測的手段一般能夠及時發(fā)現(xiàn)。與一次設(shè)備不同的是，由于二次設(shè)備，特別是微機保護，由于使用大量電子元器件，設(shè)備從正常狀態(tài)進入注意狀態(tài)到異常狀態(tài)是一個非常迅速的過程。通常情況下，一般從正常狀態(tài)直接進入嚴重狀態(tài)，即故障失效，過程中注意狀態(tài)和異常狀態(tài)不明顯，一般不超過1分鐘。由此可見，二次設(shè)備運維更注重的是事前檢查和事前檢修，即注重檢查裝置信號，檢查插件運行年限，提前更換超期插件，檢查裝置邏輯，回路接線等。而與一次設(shè)備不同，日常巡視通常僅能發(fā)現(xiàn)處于失效狀態(tài)的二次裝置和插件。另外，一次設(shè)備由于價值高，且保護系統(tǒng)能夠?qū)收显O(shè)備進行快速隔離，因此相對一次主設(shè)備故障對電網(wǎng)的危害，運維中更關(guān)注的是主設(shè)備價值本身。而二次設(shè)備雖然價值低，投資一般是一次設(shè)備的1-2%，但因二次設(shè)備，尤其是繼電保護、安自設(shè)備誤動或拒動將直接導致電網(wǎng)安全事故事件，因此運維中更關(guān)注的是系統(tǒng)風險。

2.2 繼電保護差異化運維管控模型

繼電保護設(shè)備應(yīng)進行差異化運維管理。重點關(guān)注系統(tǒng)風險，按照安全生產(chǎn)風險管理體系思想，辨識繼電保護設(shè)備及其二次回路失效對電網(wǎng)產(chǎn)生的風險，通過繼電保護設(shè)備及其二次回路的具體運維情況，評估保護設(shè)備運維狀態(tài)，按照風險產(chǎn)生原因或危害后果對風險主要維度進行解耦，分析當前狀態(tài)下保護裝置對系統(tǒng)運行構(gòu)成的潛在威脅，并結(jié)合設(shè)備生命周期情況給出的具體運維策略。更加關(guān)注措施的針對性，根據(jù)每項風險具體情況，在策略庫中使用針對性具體策略，防止一刀切的運維模式。更加關(guān)注運維策略實施效果，通過策略實際效果跟蹤，不斷調(diào)整完善策略，形成PDCA閉環(huán)管理。簡化分類，規(guī)范化，提高運維效率。

繼電保護、安自裝置差異化運維是一個動態(tài)風險運維優(yōu)化管控過程，如圖1所示。設(shè)備差異化運維通過設(shè)備狀態(tài)評價以及電網(wǎng)風險辨識，確定設(shè)備運行狀態(tài)屬性，根據(jù)運維策略措施庫制訂目前設(shè)備運行狀況下的最優(yōu)運維措施，并形成運維措施單。通過運維措施管控關(guān)鍵風險，確保設(shè)備正常運行，減少電網(wǎng)、設(shè)備損失。

3 設(shè)備運維策略措施庫

設(shè)備運維策略措施庫是指設(shè)備各種運行狀態(tài)及運行方式條件下設(shè)備運維要求與風險管控措施的集合。設(shè)備運維策略措施庫以國標、行標、企標、網(wǎng)公司與公司運行管理規(guī)定、規(guī)范規(guī)范及運維方案為基礎(chǔ)，綜合歷史運維評估后匯總措施要求，包括作業(yè)項目、運維要求、風險措施和適用范圍，同時包括了屬性定義、措施檢索條件和措施來源，便于了解措施執(zhí)行原因。繼電保護、安自裝置差異化運維策略措施庫每年組織運行單位修編。

4 繼電保護差異化運維管控過程及實現(xiàn)

4.1 運維管控過程

（1）依據(jù)年度運行方式，評估繼電保護、安自裝置的電網(wǎng)運行風險，梳理并發(fā)布基準風險下的繼電保護、安自裝置設(shè)備清單作為基準風險下設(shè)備重要度劃分依據(jù)。電網(wǎng)運行方式變更時，應(yīng)及時調(diào)整并發(fā)布運行方式風險設(shè)備清單。

（2）實時跟蹤設(shè)備運行狀態(tài)，依據(jù)設(shè)備風險管控要求動態(tài)開展設(shè)備狀態(tài)評價。

（3）根據(jù)各間隔設(shè)備風險評估及狀態(tài)評價結(jié)果，識別設(shè)備狀態(tài)屬性，并根據(jù)設(shè)備狀態(tài)屬性從運維策略措施庫中梳理對應(yīng)運行狀態(tài)下的運維要求和運行風險管控措施，并形成運維措施表，或通過信息系統(tǒng)自動生成。

（4）參照設(shè)備運維措施表中運維周期制定工作計劃并動態(tài)調(diào)整。并按照運維要求，在作業(yè)表單模板的基礎(chǔ)上制定對應(yīng)的現(xiàn)場作業(yè)表單。

（5）按計劃落實設(shè)備運維工作，并做好運維記錄，每年定期開展成效評估，并上報反饋系統(tǒng)運行部。

（6）依據(jù)上期設(shè)備差異化運維成效評估結(jié)果，對本期度差異化策略措施庫進行討論修編。

4.2 繼電保護差異化運維實施應(yīng)用

為使措施庫與實際應(yīng)用相一致。需要制訂了一套邏輯語法，用于在屬性定義和措施檢索條件。通過自然的語言表達，更利于運維人員理解和使用，同時不需記憶復雜的代號，簡化屬性條件編碼管理，提高管理效率。主要特點如下：

（1）語法主要通過集合、范圍界定的統(tǒng)一描述方式進行表達，為條件和結(jié)果兩部分，滿足條件即執(zhí)行結(jié)果。例如：

{值班模式：無人值班}&＜重要程度：關(guān)鍵設(shè)備，重要設(shè)備＞@{運維周期：每3天}；

符號“@”為賦值分隔符。分隔符前為條件表達式，分隔符后為結(jié)果表達式通過。前后兩部分兩部分表達式用法是一致的。另外也可用于表示范圍，例如：{措施編號：A001，B002}@{上次運維日期：2014-6-6}。

（2）并可通過多層嵌套實現(xiàn)任意條件組合，例如：{值班模式：無人值班}&{＜重要程度：關(guān)鍵設(shè)備，重要設(shè)備＞，{狀態(tài)評價：異常狀態(tài)}}

（3）可進行多重定義，便于檢索條件描述。例如：“關(guān)鍵設(shè)備”定義為“＜特維級別：I級特維，Ⅱ級特維，Ⅲ級特維＞”，其中“I級特維”定義為{系統(tǒng)風險：特大事故，重大事故，較大事故，電網(wǎng)失穩(wěn)}。

語句解釋首先拆分并列條件式，然后再逐條拆分條件式的條件表達式和結(jié)果表達式條目，通過遞歸方式對條件表達式進行解釋，如果條件表達式為真則操作結(jié)果表達式的賦值結(jié)果，如果不為真則不操作賦值。

繼電保護差異化運維方遠期采用信息系統(tǒng)方式。系統(tǒng)化前，運維人員可利用差異化運維離線客戶端程序，導入系統(tǒng)運行部組織發(fā)布的最新差異化運維措施庫文件，以及運維人員自維護的設(shè)備間隔臺賬數(shù)據(jù)和設(shè)備運維數(shù)據(jù)。選擇需查詢運維策略措施單的設(shè)備間隔，程序?qū)⒆詣訌挠嬎阍O(shè)備間隔屬性條件，并從策略措施庫中梳理符合要求的運維措施，并提供下次運維建議。

結(jié)語

通過對電力設(shè)備運行損失模型研究，總結(jié)傳統(tǒng)運維中存在的弊端，并對一、二次設(shè)備失效模型進行探討，分析一、二次設(shè)備運行特點，提出了適用于繼電保護的差異化運維管理方法和思路。通過設(shè)備狀態(tài)評價和電網(wǎng)風險評估，以及特殊運行情況分析，辨識設(shè)備狀態(tài)屬性，通過策略措施庫中檢索符合屬性條件的措施，形成適用于現(xiàn)場運維的針對性的措施表。通過策略形成方法的語句表達及程序?qū)崿F(xiàn)，驗證了差異化運維方法的可行性，在現(xiàn)實生產(chǎn)中指導并易于運維人員全面了解設(shè)備運行要求。

[1]輸變電設(shè)備差異化運維解決方案[J].中國科技信息，2012（24）：155-156.

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