姜 濤，吳 靖，戴水東

（1.衢州電力局，浙江 衢州 324002；2．杭州電力局，浙江 杭州 310009；3.杭州之江開關(guān)股份有限公司，浙江 杭州 311234）

繼電保護狀態(tài)檢修及實際應(yīng)用

姜 濤1，吳 靖2，戴水東3

（1.衢州電力局，浙江 衢州 324002；2．杭州電力局，浙江 杭州 310009；3.杭州之江開關(guān)股份有限公司，浙江 杭州 311234）

介紹了繼電保護設(shè)備的檢修現(xiàn)狀，指出了目前存在的問題，分析了影響二次設(shè)備正常運行的原因。針對保護狀態(tài)檢修中備品備件管理問題，提出了相應(yīng)的建議與意見，并結(jié)合實際工作經(jīng)驗，整理出了保障二次設(shè)備可靠運行的措施。

繼電保護；狀態(tài)檢修；狀態(tài)評估；備品備件

由于微機保護裝置的可靠性和各方面的性能比電磁型保護裝置都有了大幅度提高，繼電保護微機保護裝置已全面取代電磁型保護裝置，從而不必根據(jù)傳統(tǒng)的定檢周期對二次設(shè)備進行定期檢修。

狀態(tài)檢修是在了解設(shè)備健康狀態(tài)的前提下通過檢查、維護、修理甚至更新，以最小的代價保持或恢復(fù)系統(tǒng)及設(shè)備固有的可靠性水平。通過一段時間的試點和摸索，繼電保護狀態(tài)檢修已逐漸在全電網(wǎng)內(nèi)實施。但在實際應(yīng)用過程中，仍有一些問題困擾著繼電保護專業(yè)技術(shù)人員。

1 設(shè)備缺陷統(tǒng)計分析

為研究分析微機成套保護裝置發(fā)生缺陷的分布及規(guī)律，減少保護校驗的盲目性和增強校驗的針對性，首先對衢州電力局下屬35kV及以下微機保護裝置在運行和定校中發(fā)現(xiàn)的缺陷進行統(tǒng)計。

2000年下半年，衢州電力局開始對35kV變電站進行大規(guī)模自動化改造，至2004年基本上更換為微機成套保護裝置。2005—2008年，保護裝置問題最多的是液晶面板缺陷，其中損壞僅1次，其余均為花屏；操作板缺陷1次，為操作板上的TBJ常閉接點接觸不良；MMI板缺陷2次，為版本過舊引起，之后進行了更換。相對其輔助裝置、其他二次回路及元器件，微機成套保護裝置上發(fā)現(xiàn)的缺陷較少，可靠性較高，運行較為穩(wěn)定。而且微機成套保護裝置本身具有在線自診斷功能，能實時顯示及傳送各種運行狀態(tài)及數(shù)據(jù)，便于遠方巡檢，對CT斷線、PT斷線、控制回路斷線、TWJ異常、彈簧未儲能、過負荷等均可進行及時報警。微機成套保護裝置還可對裝置本身的硬件故障，如定值出錯、電源故障等發(fā)裝置故障信號，并閉鎖整套保護。

微機保護裝置的缺陷次數(shù)在整個設(shè)備缺陷組成中僅占很小部分，平均不到5%；同時缺陷次數(shù)也并未隨著保護裝置數(shù)量的增加而增加，而是主要取決于新投產(chǎn)設(shè)備的產(chǎn)品質(zhì)量和安裝質(zhì)量。

針對不同廠家產(chǎn)品質(zhì)量的差異，對同型號保護裝置的缺陷分別進行統(tǒng)計，再根據(jù)統(tǒng)計結(jié)果對不同型號的設(shè)備制定不同的檢驗計劃。在考慮“同型號裝置缺陷”時，必須考慮該型號裝置的安裝套數(shù)和投入運行的時間，否則將會無法正確比較不同型號保護之間的缺陷情況。不同廠家同型號保護裝置缺陷情況如表1所示。

表1 2005-2008年同型號裝置缺陷統(tǒng)計

在對以往的繼電保護設(shè)備事故及障礙進行分析后發(fā)現(xiàn)，保護裝置在事故發(fā)生時拒動和誤動很多是由裝置本身的缺陷引起的，而且這些缺陷按常規(guī)試驗方法并不能發(fā)現(xiàn)，因此大多無法在正常的定期校驗中發(fā)現(xiàn)。

如，2006年大洲變RCS-9611A裝置V3.20以前版本的程序，重合閘投檢無壓方式，在重合閘動作的實際延時超過6.8s且重合成功時，后加速保護會在下次故障時提前動作。而上述程序的后加速保護在下列任一情況下不存在問題：

(1) 上次重合閘動作，重合于故障，后加速已動作(不論重合閘動作實際延時是否超過6.8s）；

(2) 上次重合閘動作實際延時小于6.8s(不論重合是否成功）；

(3) 裝置上次重合閘動作后復(fù)位或重新上電；(4) 后加速功能未投。

在實際校驗時，常規(guī)模擬的情況恰恰是不會出現(xiàn)問題的幾種情況。在實際運行時，只有裝置發(fā)生不正確動作后，才能發(fā)現(xiàn)問題。

對由干擾引起的事故，正常運行時毫無征兆，按常規(guī)試驗方法同樣無法發(fā)現(xiàn)，防不勝防。因此減少此類事故的有效方法只能是全面做好相關(guān)的抗干擾措施。對大多數(shù)由二次回路引起的事故，若在常規(guī)校驗中試驗到位，應(yīng)能夠發(fā)現(xiàn)隱患。因此，在檢驗時，在注重定值校驗的同時，更應(yīng)注意二次回路和相關(guān)輔助設(shè)備的檢查。

2 電氣二次設(shè)備狀態(tài)在線監(jiān)測

數(shù)字式保護裝置本身具備狀態(tài)檢修的實施基礎(chǔ)，但狀態(tài)檢修范疇不能局限在裝置本身。作為電網(wǎng)安全屏障的繼電保護除裝置本身，還包含直流回路、交流回路、操作控制回路等部分。為了使狀態(tài)檢修可能在實際應(yīng)用中得到推廣，對于保護的狀態(tài)監(jiān)測環(huán)節(jié)還應(yīng)包含交流回路、直流回路、操作回路等，保護的狀態(tài)檢修也必須作為一個系統(tǒng)性的問題來考慮。

因此，電氣二次設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測對象主要有:直流操作、信號系統(tǒng)，交流測量系統(tǒng)，通信系統(tǒng)，屏蔽接地系統(tǒng)，邏輯判斷系統(tǒng)等。直流系統(tǒng)包括直流動力、操作及信號回路絕緣良好，回路完整；交流測量系統(tǒng)包括TA、TV二次回路絕緣良好，回路完整,測量元件完好；邏輯判斷系統(tǒng)包括硬件邏輯判斷回路和軟件功能。

電氣二次設(shè)備可分為保護(或自動)裝置和電氣二次回路。目前，保護裝置的微機化，裝置本身容易實現(xiàn)狀態(tài)監(jiān)測，但由于電氣二次回路是由若干繼電器和連接各個設(shè)備的電纜組成的，點多、分散，要通過在線監(jiān)測繼電器觸點的狀況、回路接線的正確性很困難，也不夠經(jīng)濟，這可能是保護裝置遲遲未能有效推進狀態(tài)檢修的主要原因之一。對電氣二次回路應(yīng)首先重點從設(shè)備管理方面著手(如設(shè)備的驗收管理、離線檢修資料管理)，結(jié)合在線監(jiān)測，來診斷其狀態(tài)。

3 設(shè)備狀態(tài)評估

設(shè)備狀態(tài)評估主要指設(shè)備狀態(tài)的技術(shù)評估，根據(jù)設(shè)備運行工況、負荷數(shù)據(jù)、各類狀態(tài)檢測數(shù)據(jù)、缺陷信息、故障和事故信息、檢修數(shù)據(jù)等綜合狀態(tài)信息，依據(jù)規(guī)程標準、運行經(jīng)驗、設(shè)備廠家技術(shù)指標等判據(jù)，對設(shè)備的狀態(tài)信息進行量化評分，從而判斷評估設(shè)備的實際狀態(tài)。

設(shè)備狀態(tài)一般可以分為4種：

(1) A—正常狀態(tài)，指設(shè)備的資料齊全，運行及各種試驗數(shù)據(jù)正常，容許個別數(shù)據(jù)稍有偏差，但變化趨勢穩(wěn)定，沒有運行安全隱患。

(2) B—可疑狀態(tài)，指設(shè)備存在不明原因的缺陷或某些試驗數(shù)據(jù)表明設(shè)備可能有異常，但仍有某些不確定因素。

(3) C—可靠性下降狀態(tài)，指設(shè)備存在比較嚴重的缺陷，或試驗結(jié)果分析存在問題，且已基本確定隱患部位及原因，同時確認該隱患在短期內(nèi)不會發(fā)展成事故。

(4) D—危險狀態(tài)，指設(shè)備存在嚴重缺陷，或根據(jù)試驗數(shù)據(jù)、運行狀況表明隨時有發(fā)生事故的可能。

要確定設(shè)備的狀態(tài)就要有合適、科學(xué)的評估手段。常見的診斷方法可概括為綜合法和比較法，包括下列內(nèi)容:

(1) 與設(shè)備歷年(次)試驗結(jié)果相比較。因為保護設(shè)備在投產(chǎn)后都進行過校驗，與投產(chǎn)時數(shù)據(jù)、年校時數(shù)據(jù)、上次校驗數(shù)據(jù)相比，如果有顯著性的差異，則說明該裝置可能有缺陷。

(2) 與同類型、同廠家設(shè)備試驗結(jié)果相互比較。因為就同一類型及同一廠家的設(shè)備而言，其裝置結(jié)構(gòu)相同，在相同的運行和氣候條件下，其測試結(jié)果應(yīng)大致相同。若兩者懸殊很大，則說明該裝置可能有缺陷。

(3) 同一設(shè)備各相間的試驗結(jié)果相互比較。因為同一設(shè)備，各相的運行情況應(yīng)當基本一樣，如果有一相試驗結(jié)果與另兩相比較差異明顯，說明該相可能有缺陷。

(4) 與檢驗規(guī)程規(guī)定的允許偏差范圍相互比較。對有些試驗項目，檢驗規(guī)程規(guī)定了允許的偏差范圍，若測量偏差超過允許范圍，應(yīng)認真分析，查找原因，或結(jié)合其他試驗項目來查找缺陷。

(5) 不同試驗項目結(jié)果的綜合。只有綜合多參數(shù)判別的結(jié)果，才能得到全面、準確的結(jié)論。

故障和征兆之間不存在簡單的一一對應(yīng)關(guān)系，這造成了故障診斷的困難性。由于設(shè)備故障與征兆之間關(guān)系的復(fù)雜性和設(shè)備故障的復(fù)雜性，形成了設(shè)備故障診斷探索性的反復(fù)試驗的特點。故障診斷過程是復(fù)雜的，采用的數(shù)學(xué)診斷方法又各有優(yōu)缺點，研究故障診斷的方法就成為設(shè)備故障診斷技術(shù)這一學(xué)科的重點和難點。因此，不能采用單一的方法進行診斷，而應(yīng)將多種方法結(jié)合起來，以期得到最正確、最接近事實的診斷結(jié)果，這也是今后診斷方法發(fā)展的方向。

4 備品備件管理

合理完善的備品備件管理為繼電保護裝置的可靠運行提供了保障，可以有效縮短由于繼電保護備件不足、無法及時更換造成的設(shè)備停電時間，對提高供電可靠性很有幫助。因此，合理的備品備件管理對更好地實施狀態(tài)檢修有著重要的作用。

要設(shè)計一種不但能全面反映備品備件數(shù)量、類型、入庫情況、出庫情況，而且有智能提醒功能的備品備件管理信息存儲和檢索系統(tǒng)，從而實現(xiàn)繼電保護班組倉庫的綜合管理。該系統(tǒng)必須能夠為繼電保護設(shè)備狀態(tài)檢修提供充足的信息，提供快速的查詢手段，有利于備品備件的集中管理，同時提高管理人員的工作效率，節(jié)約開支。此外，利用計算機網(wǎng)絡(luò)將備品備件管理系統(tǒng)的信息聯(lián)網(wǎng)后，在變電站發(fā)生缺陷進行搶修需要備品備件時，搶修人員可利用變電站的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，登錄備品備件管理系統(tǒng)，遠程查詢備品備件的信息，直接進行備件出庫申請，然后由班組的庫房管理人員進行出庫，減少中間溝通環(huán)節(jié)，提高備品備件的準確性，縮短檢修時間。

5 總結(jié)和建議

在微機保護選型時要嚴格把好設(shè)備選型關(guān)，保障二次設(shè)備的可靠運行。應(yīng)注意以下問題：

(1) 電源的冗余度和穩(wěn)定性；

(2) 裝置組成元器件的工業(yè)化程度，特別是I/O器件的工藝和線路板的整體質(zhì)量水平；

(3) 插件插接的可靠性，特別是端子和拔插連接部位是否接觸可靠；

(4) 對環(huán)境的耐受能力，如對溫度、濕度、絕緣耐壓、電磁干擾等的耐受能力；

(5) 在軟件措施方面，采用數(shù)字信號傳輸，每間隔內(nèi)裝置之間增設(shè)互檢功能；

(6) 提高裝置的抗干擾能力。

對繼電保護設(shè)備的巡檢周期：

(1) 繼電保護設(shè)備每半年巡檢1次，有條件的還可以縮短；

(2) 相關(guān)遠動后臺設(shè)備每3個月巡檢1次，保證通訊狀態(tài)及時準確；

(3) 利用微機保護信息管理系統(tǒng)，不定期地對保護設(shè)備的運行工況進行遠方監(jiān)測。

每年均進行繼電保護設(shè)備的狀態(tài)評價。評價時綜合考慮以下幾個方面：

(1) 定期校驗是否如期進行，檢驗項目是否全面，并提交相應(yīng)的檢修試驗報告；

(2) 繼電保護設(shè)備是否存在缺陷；

(3) 繼電保護設(shè)備的正確動作率；

(4) 繼電保護設(shè)備的技術(shù)資料、圖紙檔案是否完備；

(5) 上級下達的反措任務(wù)是否已經(jīng)執(zhí)行。

新安裝的保護裝置1年內(nèi)進行1次全部校驗，以后每6年進行1次全部校驗，每3年進行1次部分校驗，期間取消每年的部分檢驗。根據(jù)狀態(tài)評估結(jié)果按照設(shè)備的實際情況安排檢修。

微機繼電保護裝置的使用期限一般為10～12年。當運行時間超過10年，應(yīng)縮短對保護裝置運行情況的評估分析周期，必要時進行檢修或更換。對于在1年內(nèi)同一保護裝置累計發(fā)生5次及以上缺陷的，應(yīng)針對缺陷原因制定相應(yīng)的校驗項目對保護裝置進行一次檢驗。對于在1年內(nèi)在同一型號保護裝置累計發(fā)生3次以上類似缺陷的，要采取必要的糾正預(yù)防措施，防止類似缺陷的再次發(fā)生。

總之，隨著數(shù)字化變電站技術(shù)的發(fā)展，新的要求會一直推動狀態(tài)檢修領(lǐng)域的持續(xù)進步，狀態(tài)檢修作為一種新型的檢修策略，是企業(yè)發(fā)展的必然趨勢。狀態(tài)檢修涉及到管理工作的各個方面，要從設(shè)計、選型、安裝、調(diào)試、驗收、檢修等各個環(huán)節(jié)的全過程管理抓起，把好設(shè)備初始狀態(tài)關(guān)。同時，狀態(tài)檢修還需要有先進的檢測手段和高水平的綜合判定能力作依靠，這樣才能真正把握設(shè)備的狀態(tài)，制定出科學(xué)合理的檢修策略，這樣指導(dǎo)繼電保護系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。

2009-09-25)