電力系統(tǒng)繼電保護(hù)狀態(tài)檢修分析

周中俠

[中圖分類號(hào)] TM77

[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A

[文章編號(hào)]2095-6487 （2021） 02-0104-03

Analysis on Condition Based Maintenance of Power System Relay Protection

Zhou Zhong-xia

[ Abstract]In recent years， the demand for power energy in various fields of society is increasing year by year， and the frequency of power systemfailure is also rising sharply. As an important device to detect power system failure and provide accurate fault waming signal， relay protection has alwaysoccupied a dominant position in the whole poxver system. Once the relay protection device fails， the maintenance personnel need to use the advancedcondition monitoring and diagnosis technology to eliminate the hidden trouble of the system， so as to ensure the continuous and safe operation of the powersystem. With the improvemenr of maintenance technology level year by year， this new type of condition based maintenance method is becoming moreand more sophisticated， and has been widely used in the power system relay protection troubleshooting and maintenance work. This paper will focus onthe application advantages of condition based maintenance and the practical application effect in condition monitoring and troubleshooting of power-offprotection

[ Keywords] power system; relay protection; condition based maintenance; practical application

狀態(tài)檢修是計(jì)算機(jī)技術(shù)、移動(dòng)通信技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)基礎(chǔ)上衍生出的一種新型的故障檢修方式，這種技術(shù)主要借助干于監(jiān)測(cè)設(shè)備的數(shù)據(jù)采集功能，收集電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)裝置在運(yùn)行過程中產(chǎn)生的各種數(shù)據(jù)信息，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行嚴(yán)格篩選和精準(zhǔn)分析，以確定故障類型與故障部位，進(jìn)而制定針對(duì)性的檢修方案，確保繼電保護(hù)裝置能夠始終處于正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。

1 狀態(tài)檢修的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)分析

電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行與人們的日常生活有著密切關(guān)聯(lián)，一旦電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障，局部區(qū)域?qū)⒅袛喙╇?，進(jìn)而嚴(yán)重影響居民的正常生活。為了提高供電穩(wěn)定性與可靠性，一種新型的狀態(tài)檢修方式應(yīng)運(yùn)而生。與傳統(tǒng)的檢修方式相比，狀態(tài)檢修更加注重事前預(yù)防與過程檢修，這不僅降低了設(shè)備檢修成本，同時(shí)，也提高了檢修效率。目前，電力系統(tǒng)當(dāng)中的繼電保護(hù)裝置的故障率顯著降低，土要是因?yàn)?，電力系統(tǒng)在出現(xiàn)運(yùn)行故障后，在離故障部位最近的設(shè)備會(huì)立即斷開連接。這種保護(hù)措施能夠縮小停電范圍，使其他沒有運(yùn)行故障的區(qū)域保持正常的運(yùn)行狀態(tài)。另外，如果系統(tǒng)出現(xiàn)故障，繼電保護(hù)裝置可以在最短的時(shí)間內(nèi)完成斷路動(dòng)作，有效降低故障元件的功能損耗，并快速查找出故障部位。因此，電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的狀態(tài)檢修應(yīng)用優(yōu)勢(shì)可以總結(jié)為以下幾方而內(nèi)容。

1.1 自檢功能

由于電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)裝置應(yīng)用了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)，這種技術(shù)簡(jiǎn)化了二次回路的工作流程，減少了中間接點(diǎn)的數(shù)量，因此，狀態(tài)檢修效率得到人幅提升。尤其是繼電保護(hù)裝置本身帶有的自檢功能，能夠檢測(cè)電力系統(tǒng)的前端的輸入、輸出電路與部分外圍電路，進(jìn)而有效保護(hù)設(shè)備的一些關(guān)鍵零部件，這就人人降低了電力系統(tǒng)的故障發(fā)生概率，使整個(gè)電網(wǎng)能夠保持持續(xù)穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)。

1.2 測(cè)量與記錄功能

目前，由于電力系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置的中樞系統(tǒng)采用了智能芯片技術(shù)，當(dāng)電力系統(tǒng)出現(xiàn)運(yùn)行故障后，該技術(shù)可以隨時(shí)監(jiān)測(cè)和記錄故障類型，比如電網(wǎng)運(yùn)行過程中產(chǎn)生的電流量、電壓量等運(yùn)行參數(shù)，繼續(xù)保護(hù)的智能化裝置能夠?qū)ζ鋵?shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)量，進(jìn)而實(shí)時(shí)l監(jiān)控電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。

1.3 數(shù)據(jù)通信功能

由于電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)裝置接入光纖網(wǎng)絡(luò)，這種通信傳輸介質(zhì)不僅具有良好的遠(yuǎn)程傳輸功能，而且抗外界干擾性能優(yōu)越，能夠有效抵御外界電磁波或者其它磁場(chǎng)的干擾。一旦電力系統(tǒng)出現(xiàn)運(yùn)行故障，終端操作人員只需要借助操作界而，就可以第一時(shí)間獲取遠(yuǎn)程故障預(yù)警信號(hào)，這就給故障排除爭(zhēng)取了人量時(shí)間，也為電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行提供了強(qiáng)人的技術(shù)保障。

2 繼電保護(hù)狀態(tài)監(jiān)測(cè)流程與具體內(nèi)容

2.1 監(jiān)測(cè)繼電裝置動(dòng)作

監(jiān)測(cè)繼電保護(hù)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，不單單針對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部的某一個(gè)設(shè)備元器件，而是一個(gè)整體單無或者一個(gè)完整的系統(tǒng)，因此，狀態(tài)峪測(cè)內(nèi)容應(yīng)當(dāng)涉及保護(hù)裝置以及二次回路。其中保護(hù)裝置包括UPS電源、CPU、I/O接口、A/D轉(zhuǎn)換器、內(nèi)部存儲(chǔ)器等，在監(jiān)測(cè)過程中，一旦發(fā)現(xiàn)某個(gè)關(guān)鍵部位運(yùn)轉(zhuǎn)異常，系統(tǒng)就會(huì)及時(shí)發(fā)生故障預(yù)警信號(hào)，終端操作人員可以第一時(shí)間制訂檢修方案，使電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行參數(shù)得到恢復(fù)。

繼電保護(hù)裝置只有當(dāng)電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，才能夠發(fā)揮動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)功能，當(dāng)電力系統(tǒng)中的某一個(gè)部位、某一個(gè)區(qū)域，或者某一個(gè)元器件需要保護(hù)時(shí)，繼續(xù)保護(hù)才能夠出現(xiàn)相應(yīng)的保護(hù)動(dòng)作。如果在某一個(gè)檢修周期內(nèi)，繼電保護(hù)裝置始終處于靜止?fàn)顟B(tài)，并未出現(xiàn)任何動(dòng)作，這就說明電力系統(tǒng)處于正常運(yùn)行狀態(tài)。如果繼電保護(hù)裝置出現(xiàn)相應(yīng)的保護(hù)動(dòng)作，那么，終端操作人員應(yīng)當(dāng)通過遠(yuǎn)程傳輸通道，提前向電力能源的用戶發(fā)出短時(shí)間停電通知，這時(shí)，終端操作人員可以獲取最新的遠(yuǎn)程傳輸信息，操作人員只需要一鍵操作便可以向繼電保護(hù)裝置發(fā)出動(dòng)作執(zhí)行指令，此時(shí)，繼電保護(hù)裝置將執(zhí)行跳閘保護(hù)動(dòng)作，檢修人員則可以快速判斷出故障部位以及回路接線位置是否出現(xiàn)紕漏。這一}‰測(cè)檢修過程所持續(xù)的時(shí)間僅為1～2 s，而這一故障時(shí)間區(qū)段完全在居民的接受范圍之內(nèi)，電不會(huì)對(duì)居民的正常生活產(chǎn)生任何影響[2]。

2.2 監(jiān)測(cè)電力系統(tǒng)的二次回路

電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)裝置由多個(gè)繼電器與連接電纜組成，同時(shí)還包括電壓電流、保護(hù)控制、信號(hào)照明等電氣二次回路。由于繼電保護(hù)裝置接線復(fù)雜，連接點(diǎn)多，因此，在線監(jiān)測(cè)各繼電器觸點(diǎn)的狀況以及回路接線是否正確比較困難，這也是狀態(tài)榆修難以施行的重要原因。針對(duì)這種情況，可以利用SEL數(shù)字仿真式繼電保護(hù)下臺(tái)監(jiān)測(cè)電氣二次回路狀態(tài)，這種臨測(cè)方式主要通過SEL保護(hù)裝置中的可編程邏楫控制器執(zhí)行各種操作動(dòng)作，控制過程實(shí)際上就是開關(guān)量輸入與輸出的過程，這種操作方式使邏輯接線更為簡(jiǎn)化，監(jiān)測(cè)結(jié)果電更為準(zhǔn)確。應(yīng)用SEL保護(hù)系統(tǒng)能夠解決以下三方而問題：①有效解決電氣二次回路在線臨測(cè)困難的問題，比如利用SEL繼電保護(hù)在線監(jiān)測(cè)輸入信號(hào)，能夠隨時(shí)攬測(cè)電氣二次回路的跳合閘情況。②通過跳合閘操作，可以監(jiān)測(cè)每一次輸入輸出的結(jié)點(diǎn)傳動(dòng)情況，因?yàn)楸Ｗo(hù)動(dòng)作出口與重合閘出口同屬于同一繼電器，因此，SEL繼電保護(hù)可以在線監(jiān)測(cè)合閘與跳閘出口的觸點(diǎn)狀況。③SEL保護(hù)裝置電可以在線監(jiān)測(cè)二次回路的斷線狀態(tài)，通過系統(tǒng)的在線監(jiān)測(cè)功能，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)二次回路的控制信號(hào)是否處于正常狀態(tài)，這樣可以為檢修人員爭(zhēng)取大量的故障檢修時(shí)間。

2.3 電磁兼容性試驗(yàn)

電力系統(tǒng)中的二次設(shè)備包括許多微電子元器件以及高集成電路，當(dāng)電力系統(tǒng)處于正常的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，這些元器件與電路將產(chǎn)生大量的電磁干擾波，繼電保護(hù)裝置受到電磁干擾波的影響，采集的數(shù)據(jù)信號(hào)極易失真，導(dǎo)致系統(tǒng)無法執(zhí)行正確動(dòng)作，而出現(xiàn)誤動(dòng)或者拒動(dòng)的情況，為了避免這種情況的發(fā)生，事先需要對(duì)繼電保護(hù)裝置進(jìn)行電磁兼容性試驗(yàn)，該試驗(yàn)電是狀態(tài)檢修的一項(xiàng)重要內(nèi)容。兼容性試驗(yàn)主要包括干擾源監(jiān)測(cè)、耦合途徑監(jiān)測(cè)、敏感元器件監(jiān)測(cè)等內(nèi)容。由此可以看出，通過電磁兼容性試驗(yàn)，能夠快速準(zhǔn)確地監(jiān)測(cè)到電磁干擾源。

2.4 收集設(shè)備初始狀態(tài)信息

電力系統(tǒng)的初始運(yùn)行狀態(tài)是否完好直接關(guān)系到繼電保護(hù)裝置是否能夠安全運(yùn)行，因此，在狀態(tài)檢修開始之前，需要識(shí)別電力系統(tǒng)的初始運(yùn)行狀態(tài)。識(shí)別內(nèi)容主要包括以下兩方面。①調(diào)整繼電保護(hù)裝置的運(yùn)行參數(shù)，以排除繼電保護(hù)裝置的質(zhì)量缺陷。②識(shí)別和了解繼電保護(hù)設(shè)備的銘牌信息、特殊試驗(yàn)信息、交接試驗(yàn)信息、出廠數(shù)據(jù)信息等。

2.5 統(tǒng)計(jì)運(yùn)行狀態(tài)信息

繼電保護(hù)狀態(tài)檢修實(shí)際電是數(shù)據(jù)分析與數(shù)據(jù)處理的過程，在檢修繼電保護(hù)裝置之前，首先需要獲取設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境指標(biāo)，然后預(yù)測(cè)分析設(shè)備運(yùn)行過程中可能出現(xiàn)的運(yùn)行故障與質(zhì)量缺陷，比如設(shè)備使用年限過長，導(dǎo)致設(shè)備、線路老化或者元器件磨損等情況。另外，繼電保護(hù)故障的產(chǎn)生原因，往往與外界荷載、氣候條件、運(yùn)行時(shí)間等因素有著直接關(guān)聯(lián)，因此，在進(jìn)入到檢修工序后，應(yīng)全面考慮這些影響因素，進(jìn)而為提高狀態(tài)榆修的成功率提供更多的權(quán)威數(shù)據(jù)參考[3]。

3 繼電保護(hù)狀態(tài)檢修的實(shí)際應(yīng)用案例

為了驗(yàn)證繼電保護(hù)狀態(tài)檢修的適用性與實(shí)效性，下而借助于實(shí)際應(yīng)用案例，對(duì)狀態(tài)檢修流程與檢修效果予以闡述。①用于監(jiān)測(cè)繼電保護(hù)設(shè)備運(yùn)行參數(shù)的裝置土要包括微機(jī)保護(hù)裝置以及SEL（單粒子鎖定）保護(hù)裝置，這兩種裝置共同組成繼電保護(hù)的監(jiān)控系統(tǒng)，利用該系統(tǒng)可以在線監(jiān)測(cè)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)狀況。②在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)借助于數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)快速傳導(dǎo)至系統(tǒng)操作終端，操作人員根據(jù)反饋數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)繼電保護(hù)裝置的運(yùn)行狀態(tài)。③結(jié)合監(jiān)測(cè)結(jié)果，制定可行性高的檢修計(jì)劃，并在計(jì)劃當(dāng)中明確具體的榆修內(nèi)容以及檢修時(shí)間。以某地區(qū)電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)狀態(tài)檢修體系結(jié)構(gòu)為例，該結(jié)構(gòu)土要?jiǎng)澐譃槿齻€(gè)層次，如圖1所示。

從圖1中可以看出，某地區(qū)電網(wǎng)繼電保護(hù)狀態(tài)榆修體系可以劃分為三個(gè)層次，①變電站內(nèi)的繼電保護(hù)裝置。該結(jié)構(gòu)層次主要承擔(dān)內(nèi)部信息自檢功能，而且能夠?qū)﹄娋W(wǎng)運(yùn)行過程中的電壓、電流、保護(hù)電壓、電流與遠(yuǎn)程傳動(dòng)試驗(yàn)中的開關(guān)量動(dòng)作等信息進(jìn)行監(jiān)測(cè)，其監(jiān)測(cè)結(jié)果可以上傳至系統(tǒng)終端。②電網(wǎng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)土機(jī)，該結(jié)構(gòu)主要接收來自于各個(gè)變電站繼電保護(hù)狀態(tài)的實(shí)時(shí)信息，當(dāng)系統(tǒng)終端操作人員接收到各類數(shù)據(jù)信息后，可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、篩選與處理，并查找出哪些數(shù)據(jù)信息存在異常狀況，以此確定繼續(xù)保護(hù)裝置的故障部位與故障類型。③第三層結(jié)構(gòu)位于結(jié)構(gòu)層頂部，即電網(wǎng)狀態(tài)檢修工程師站，該結(jié)構(gòu)與第二層結(jié)構(gòu)的連接方式屬于單向連接，通過接收第二層結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息，狀態(tài)檢修工程師站能夠快速判斷出哪些發(fā)備需要檢修，并制定與之相匹配的檢修計(jì)劃。從這一應(yīng)用實(shí)例可以看出，通過繼電保護(hù)狀態(tài)檢修體系的建立，既能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)繼電保護(hù)裝置的運(yùn)行狀態(tài)，而且也能夠快速診斷出設(shè)備的故障類型與故障部位，進(jìn)而為電力系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)提供強(qiáng)人的技術(shù)保障。

4 結(jié)束語

計(jì)算機(jī)技術(shù)與移動(dòng)通信技術(shù)的介入進(jìn)一步簡(jiǎn)化了電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的狀態(tài)檢修流程，電力系統(tǒng)檢修人員可以通過狀態(tài)檢修設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)繼電保護(hù)裝置的運(yùn)行故障，這種事前預(yù)防的檢修方式對(duì)提高整個(gè)電網(wǎng)的安全與穩(wěn)定性能起到重要的輔助指導(dǎo)作用，同時(shí)，電提高了電力系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置的檢修效率，進(jìn)而滿足社會(huì)各領(lǐng)域?qū)﹄娏δ茉吹男枨蟆?/p>

參考文獻(xiàn)

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