智能變電站繼電保護(hù)狀態(tài)檢修策略研究

李虹

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

關(guān)鍵詞：智能變電站;繼電保護(hù);狀態(tài)檢修

1 前言

狀態(tài)檢修是將設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)相結(jié)合，獲取有關(guān)信息量，對(duì)狀態(tài)量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，從而針對(duì)設(shè)備故障情況進(jìn)行反應(yīng)，依據(jù)狀態(tài)量的變化情況，對(duì)設(shè)備的最優(yōu)檢修周期進(jìn)行確定。所以，對(duì)電氣設(shè)備的故障特點(diǎn)進(jìn)行掌握，科學(xué)實(shí)施故障在線監(jiān)測(cè)技術(shù)，這是電氣設(shè)備狀態(tài)檢修有效完成的關(guān)鍵所在。

2 建立狀態(tài)指標(biāo)集

在智能變電站中，保護(hù)裝置的運(yùn)行狀態(tài)受到了來(lái)在不同層面的多個(gè)因素影響，而且每個(gè)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?？紤]到智能變電站在實(shí)際中存在投運(yùn)時(shí)間短、投運(yùn)數(shù)量少等情況，關(guān)于繼電保護(hù)裝置狀態(tài)檢修方面的經(jīng)驗(yàn)極其欠缺，且整個(gè)行業(yè)內(nèi)沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的切合實(shí)際的檢修規(guī)范。本文在常規(guī)變電站繼電保護(hù)狀態(tài)檢修的基礎(chǔ)上，結(jié)合智能變電站實(shí)際運(yùn)行情況、繼電保護(hù)裝置的技術(shù)特點(diǎn)和運(yùn)行狀態(tài)，建立了智能變電站繼電保護(hù)裝置狀態(tài)檢修的狀態(tài)指標(biāo)集。該狀態(tài)指標(biāo)集主要包括兩個(gè)方面：

（1）歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)

歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)包含下面五個(gè)方面，即裝置投運(yùn)時(shí)間、裝置家族性缺陷情況、裝置隨機(jī)性缺陷情況、裝置平均無(wú)故障時(shí)間和裝置正確動(dòng)作率。

（2）實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)

實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)采自裝置當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)下的各類(lèi)數(shù)據(jù)，可直接有效的反應(yīng)當(dāng)前觀測(cè)裝置的運(yùn)行狀態(tài)?？紤]智能變電站中的技術(shù)特點(diǎn)、數(shù)字化程度和通信規(guī)約，實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)包含下面七個(gè)方面，即裝置外觀良好情況、裝置目前運(yùn)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(hù)狀態(tài)檢修策略

建立狀態(tài)指標(biāo)集可以發(fā)現(xiàn)其中包含了眾多指標(biāo)，且不同指標(biāo)之間關(guān)聯(lián)性不強(qiáng)。目前，應(yīng)用較多的多狀態(tài)指標(biāo)模型主要為比例失效模型和模糊評(píng)價(jià)模型，二者之間各有各的優(yōu)劣，從下面四個(gè)指標(biāo)上選取最優(yōu)模型。

（1）模型計(jì)算精度：模糊評(píng)價(jià)模型主要使用了模糊數(shù)學(xué)理論，在判斷中會(huì)受到經(jīng)驗(yàn)導(dǎo)向的作用，主觀性較強(qiáng)，極其容易接收專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)的不良影響，結(jié)果有時(shí)會(huì)出現(xiàn)較大偏差。但是，比例失效模型是基于統(tǒng)計(jì)學(xué)原理的模型，模型中使用了大量的歷史客觀數(shù)據(jù)?；谶@些歷史數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)分析產(chǎn)生的結(jié)果具有較強(qiáng)的客觀性和可靠性，不像模糊評(píng)價(jià)模型一樣受到專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)的不良影響，精度較高。

（2）模型計(jì)算速度：模糊評(píng)價(jià)模型的計(jì)算方法運(yùn)用到了權(quán)重集理論，即層次分析法和主成分分析法。計(jì)算中各類(lèi)關(guān)系矩陣較為麻煩，且建立狀態(tài)指標(biāo)的隸屬函數(shù)需要使用專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)，計(jì)算速度較慢。而比例失效模型的計(jì)算過(guò)程中，運(yùn)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(jì)算方法相較于模糊評(píng)價(jià)模型較快，但是出現(xiàn)不收斂的情況勢(shì)必會(huì)影響計(jì)算結(jié)果。

（3）模型計(jì)算結(jié)果：模糊評(píng)價(jià)模型運(yùn)用的計(jì)算方法會(huì)導(dǎo)致其計(jì)算結(jié)果是一串離散閾值，沒(méi)有時(shí)間性，與現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況不符。而比例失效模型由于其計(jì)算方法，可以得到一個(gè)隨著時(shí)間不斷變化的動(dòng)態(tài)閾值，于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況極其吻合，滿足設(shè)備狀態(tài)隨著時(shí)間不斷惡化的這一特性。

（4）模型應(yīng)用平臺(tái)的開(kāi)發(fā)潛力：考慮到模糊評(píng)價(jià)模型在計(jì)算精度、計(jì)算速度和計(jì)算結(jié)果中暴露出的問(wèn)題，可以得出其平臺(tái)開(kāi)發(fā)潛力不如比例失效模型的結(jié)論，比例失效模型的客觀性極其適合開(kāi)發(fā)其應(yīng)用平臺(tái)。

通過(guò)對(duì)比兩種模型這四個(gè)方面的優(yōu)劣，可以發(fā)現(xiàn)比例失效模型相較于模糊評(píng)價(jià)模型更適用于智能變電站繼電保護(hù)狀態(tài)檢修策略。

4 狀態(tài)檢修策略實(shí)施方案

可以將繼電保護(hù)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(lèi)：

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

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

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

從原理上講，狀態(tài)檢修其實(shí)算是預(yù)防性檢修的一部分。但是狀態(tài)檢修根據(jù)設(shè)備的狀態(tài)評(píng)價(jià)來(lái)確認(rèn)檢修周期的原理更具有客觀性、靈活性和科學(xué)性。保護(hù)裝置自投運(yùn)的那一刻開(kāi)始，就受到各種各樣的指標(biāo)的影響。根據(jù)圖1所示，設(shè)備經(jīng)過(guò)一段較長(zhǎng)時(shí)間從良好狀態(tài)發(fā)展到正常狀態(tài)，進(jìn)而進(jìn)入注意狀態(tài)，到達(dá)注意狀態(tài)后，此時(shí)設(shè)備處于潛在故障P點(diǎn)。之后設(shè)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(diǎn)。根據(jù)狀態(tài)檢修的原理，在進(jìn)入注意狀態(tài)，即潛在故障F點(diǎn)處，就對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢修，可以大幅減少設(shè)備故障的可能性，增強(qiáng)了保護(hù)裝置的可靠性，減少了一旦設(shè)備發(fā)生故障帶來(lái)的損失。同時(shí)，狀態(tài)檢修可有效減少保護(hù)裝置發(fā)生拒動(dòng)和誤動(dòng)情況。

可以得到，智能變電站保護(hù)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(méi)有故障和缺陷的情況下，監(jiān)視保護(hù)裝置的狀態(tài)，根據(jù)對(duì)保護(hù)裝置的狀態(tài)評(píng)價(jià)靈活安排狀態(tài)檢修的時(shí)間和任務(wù)。同時(shí)，需要弱化檢修周期這一概念。狀態(tài)檢修不來(lái)拘泥于固定的檢修周期，而是當(dāng)保護(hù)裝置的狀態(tài)評(píng)價(jià)不達(dá)標(biāo)時(shí)，對(duì)保護(hù)裝置進(jìn)行檢修。如果保護(hù)裝置的狀態(tài)評(píng)價(jià)結(jié)果良好，則不需要浪費(fèi)人力物力對(duì)其進(jìn)行檢修。故對(duì)本文提出的狀態(tài)檢修的檢修周期進(jìn)行如下規(guī)定：保護(hù)裝置無(wú)再擁有固定的檢修周期，安排適當(dāng)周期的狀態(tài)巡視以獲得狀態(tài)評(píng)價(jià)所需的各項(xiàng)狀態(tài)指標(biāo)。

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

5 結(jié)論

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

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