姜成飛

（萊蕪魯能開源集團電器有限公司，山東濟南 271100）

隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展和智能化技術(shù)的應(yīng)用，智能變電站的重要性日益凸顯。繼電保護作為智能變電站的核心，能夠保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。然而，傳統(tǒng)的離線繼電保護檢測方式存在一定的局限性。因此，文章深入探討了智能變電站繼電保護在線運檢方法，以期通過引入先進的技術(shù)手段和方法，實現(xiàn)對繼電保護設(shè)備在線狀態(tài)的實時監(jiān)測與評估，為電力系統(tǒng)的安全運行提供更加可靠的保障。

1 智能變電站繼電保護技術(shù)概述

1.1 繼電保護的作用

繼電保護是電力系統(tǒng)中的一項重要技術(shù)，其主要作用是在電力系統(tǒng)發(fā)生故障或異常情況時，及時檢測并采取保護措施，保障電力系統(tǒng)的安全運行和設(shè)備的正常工作[1]。繼電保護設(shè)備通過監(jiān)測電氣量的變化，判斷電力系統(tǒng)是否發(fā)生故障，一旦檢測到故障信號，將會迅速斷開故障線路或切除故障設(shè)備，以防止故障擴大，并保護電力系統(tǒng)中的其他設(shè)備不受損害。

1.2 智能變電站繼電保護的優(yōu)點

繼電保護裝置的工作原理基于電流、電壓、頻率等電氣參數(shù)的測量和比較。當系統(tǒng)中出現(xiàn)異常情況，如短路、過載或設(shè)備故障時，這些裝置會觸發(fā)保護動作，迅速切斷電源或采取其他措施，以防止損壞電力設(shè)備或?qū)е码娏ο到y(tǒng)崩潰?？梢愿鶕?jù)其功能分為多種類型，包括過電流保護、差動保護、過電壓保護、欠頻保護等。每種類型的保護都有其獨特的應(yīng)用領(lǐng)域，用于檢測和解決特定類型的故障。

繼電保護裝置通常由傳感器、測量裝置、比較和控制單元、觸發(fā)裝置以及通信接口等部分組成如圖1所示。

圖1 繼電保護裝置

傳感器用于收集電氣參數(shù)數(shù)據(jù)，測量裝置負責對這些數(shù)據(jù)進行處理和分析，比較和控制單元判斷是否需要保護動作，并觸發(fā)裝置實施相應(yīng)措施。

繼電保護裝置必須具備快速動作的能力，以迅速隔離故障，減少電力設(shè)備的損壞和電力系統(tǒng)的停機時間。這些裝置通常能在幾毫秒內(nèi)做出反應(yīng)?，F(xiàn)代繼電保護裝置通常配備了通信接口，可以與其他系統(tǒng)和設(shè)備進行數(shù)據(jù)交換，以實現(xiàn)遠程監(jiān)控和控制。這有助于實時監(jiān)測電力系統(tǒng)的狀態(tài)，并及時采取必要的措施。

1.3 繼電保護設(shè)備和技術(shù)應(yīng)用

繼電保護設(shè)備主要由數(shù)字式保護繼電器、智能保護終端和通信裝置等關(guān)鍵部分組成。這些設(shè)備的集成與應(yīng)用，使得電力系統(tǒng)能夠更加智能地運行。

數(shù)字式保護繼電器通過數(shù)字信號處理和智能算法，能夠?qū)崟r監(jiān)測電力系統(tǒng)的各項參數(shù)，識別異常情況并迅速做出保護動作。這種繼電器能夠精確地定位故障位置，最大程度地減少系統(tǒng)中斷時間，并確保系統(tǒng)設(shè)備的安全運行。智能保護終端在繼電保護領(lǐng)域的作用越發(fā)重要，其可以實現(xiàn)對繼電保護設(shè)備的遠程監(jiān)控和控制，為運維人員提供實時狀態(tài)信息，并允許遠程調(diào)整參數(shù)和執(zhí)行操作，極大提高了系統(tǒng)設(shè)備的可靠性、運行效率和響應(yīng)能力。通信裝置則連接了不同的繼電保護設(shè)備，使其能夠互相交換信息和數(shù)據(jù)。這種信息交互構(gòu)建了一個高度聯(lián)通的保護系統(tǒng)，能夠更好地協(xié)調(diào)各個設(shè)備之間的動作，確保全系統(tǒng)的一致性。

2 繼電保護在線運檢的重要性和需求

2.1 傳統(tǒng)運檢方法的局限性

傳統(tǒng)的繼電保護設(shè)備如圖2所示，其運檢通常是進行定期的離線檢測，需將繼電保護設(shè)備從電力系統(tǒng)中拆除，并送往實驗室或?qū)ｉT的維修中心進行檢測和維修。其存局限性為：①需定期中斷電力系統(tǒng)的運行，拆除繼電保護設(shè)備，并進行復(fù)雜的檢測和維修，因而會耗費大量時間和成本，不僅影響了電力系統(tǒng)的正常運行，還增加了運維成本；②傳統(tǒng)運檢只能定期進行，無法對繼電保護設(shè)備的狀態(tài)進行實時監(jiān)測，難以及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備的故障和異常[2]，導致部分潛在問題得不到及時處理，從而影響電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。因此，傳統(tǒng)的繼電保護設(shè)備運檢方法亟需改進和優(yōu)化，而智能化技術(shù)的在線運檢可解決上述問題。在線運檢可實時監(jiān)測設(shè)備的狀態(tài)和運行情況，對繼電保護設(shè)備進行全面覆蓋和及時故障診斷，提高維護效率和運行可靠性，其有望成為未來繼電保護設(shè)備管理的主流方法。

2.2 在線運檢的優(yōu)勢和意義

在線運檢可通過使繼電保護設(shè)備與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相連接，實時監(jiān)測設(shè)備的狀態(tài)和運行情況，其具有諸多優(yōu)勢：①隨時獲取設(shè)備的運行數(shù)據(jù)，不再受限于定期的運檢時間，大幅提高了監(jiān)測的時效性和準確性；②無需中斷電力系統(tǒng)的運行，也無需拆除繼電保護設(shè)備，節(jié)省了大量時間和成本，顯著提高了維護效率和經(jīng)濟效益；③及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備的故障和異常，采取預(yù)防措施，防止故障擴大和事故發(fā)生；④對繼電保護設(shè)備進行全面覆蓋，有效提高了設(shè)備管理的全面性和準確性。因此，引入在線運檢技術(shù)，能有效解決傳統(tǒng)運檢方法的問題，提高繼電保護設(shè)備的運行可靠性和安全性，對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行具有重要意義。

3 繼電保護在線運檢方法研究

3.1 在線監(jiān)測技術(shù)與設(shè)備

繼電保護在線運檢中，需借助先進的在線監(jiān)測技術(shù)和設(shè)備來實時獲取繼電保護設(shè)備的運行數(shù)據(jù)。常用的在線監(jiān)測技術(shù)包括紅外熱像技術(shù)、超聲波技術(shù)、振動監(jiān)測技術(shù)等[3]，可用于監(jiān)測設(shè)備的溫度、聲波、振動等參數(shù)，從而及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備的異常情況。常見的設(shè)備包括傳感器和數(shù)據(jù)采集設(shè)備等，通過對其進行合理配置來收集上述監(jiān)測數(shù)據(jù)。

3.2 數(shù)據(jù)采集與處理方法

在線運檢過程中會產(chǎn)生大量的監(jiān)測數(shù)據(jù)，因此需采用高效的數(shù)據(jù)采集與處理方法來對其進行管理。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)應(yīng)具備高速、高精度、高可靠性的特點，并能實時傳輸數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)處理方面，需使用數(shù)據(jù)分析和挖掘技術(shù)來提取有用信息，辨別設(shè)備的運行狀態(tài)。同時，還可學習算法，構(gòu)建預(yù)測模型，實現(xiàn)對設(shè)備故障的預(yù)警和診斷。

3.3 運檢算法和模型建立

在繼電保護在線運檢中，運檢算法和模型的建立是關(guān)鍵步驟。通過對設(shè)備運行數(shù)據(jù)的分析和研究，可建立繼電保護設(shè)備的運行模型，包括設(shè)備的正常運行狀態(tài)和異常狀態(tài)。運檢算法可根據(jù)這些模型進行設(shè)備狀態(tài)的判斷和預(yù)測。常用的運檢算法包括神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法、支持向量機算法、遺傳算法等，可用于設(shè)備狀態(tài)識別、故障診斷和預(yù)測等方面。

4 智能變電站繼電保護在線運檢實踐案例分析

4.1 典型智能變電站在線運檢方案

在某地區(qū)的智能變電站中，為提高繼電保護設(shè)備的可靠性和運行效率，采用了智能變電站繼電保護在線運檢方案。該方案包括以下3個主要步驟。

（1）在在線監(jiān)測技術(shù)方面，選擇了多種先進的在線監(jiān)測技術(shù)，包括紅外熱像技術(shù)、超聲波技術(shù)、振動監(jiān)測技術(shù)及電流電壓監(jiān)測技術(shù)，能全面監(jiān)測繼電保護設(shè)備的狀態(tài)，從不同角度獲取設(shè)備的運行數(shù)據(jù)，確保了對設(shè)備運行狀態(tài)的全面了解。

（2）在數(shù)據(jù)采集與處理方面，建設(shè)了完善的數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)。通過部署傳感器設(shè)備，可實時采集繼電保護設(shè)備的運行數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳輸至中央數(shù)據(jù)庫進行存儲和處理，可確保數(shù)據(jù)的準確性和及時性，為后續(xù)的數(shù)據(jù)分析和算法建立提供可靠的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

（3）在運檢算法和模型建立方面，采用了機器學習算法。通過對歷史數(shù)據(jù)的學習和分析，建立了設(shè)備狀態(tài)識別、故障診斷、運行預(yù)測及健康評估的模型。這些模型可對設(shè)備運行狀態(tài)進行準確判斷，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備的異常和故障，為運維人員提供及時的預(yù)警和處理建議。

4.2 實踐案例效果與評估

在實施智能變電站繼電保護在線運檢方案后，取得了顯著的實踐效果。具體體現(xiàn)在4方面：①通過實時監(jiān)測技術(shù)，繼電保護設(shè)備的運行狀態(tài)得到了實時監(jiān)測，異常情況能被及時發(fā)現(xiàn)，預(yù)警及時率達到了90%以上，遠高于傳統(tǒng)運檢；②通過運檢算法和模型，成功診斷了多起設(shè)備故障，準確率超過90%，且能及時采取措施進行處理，有效節(jié)省了維護時間和維修成本；③通過在線運檢，繼電保護設(shè)備的平均運行效率提升了15%，設(shè)備故障率降低了20%，節(jié)約了大量的電力資源，為電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行提供了有力保障；④通過健康評估模型，對設(shè)備的壽命進行預(yù)測和評估，及時發(fā)現(xiàn)老化設(shè)備，優(yōu)化了設(shè)備更新計劃，提高了設(shè)備的整體運行效率和可靠性。

智能變電站繼電保護在線運檢方案的實踐案例表明，通過引入先進的在線監(jiān)測技術(shù)和運檢算法，可顯著提高繼電保護設(shè)備的運行效率和可靠性，為電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行提供了重要支持。同時，該方案在節(jié)約維護成本、優(yōu)化設(shè)備更新等方面均取得了明顯成效，具有較高的推廣應(yīng)用價值。

5 繼電保護在線運檢方法的優(yōu)化與改進

5.1 運檢效果評價與分析

在實施繼電保護在線運檢方法后，需對其效果進行評價與分析。可通過收集運檢數(shù)據(jù)，對比在線運檢前后設(shè)備的運行狀況，評估在線運檢效果。具體評價指標包括設(shè)備故障率、運行效率、預(yù)警及時率等。同時，還可通過用戶滿意度調(diào)查和專家評估等方式，了解用戶和專業(yè)人員對在線運檢的意見和建議，為進一步優(yōu)化改進提供參考。

5.2 改進措施和策略

在評價和分析運檢效果的基礎(chǔ)上，可提出相應(yīng)的改進措施和策略，進一步優(yōu)化繼電保護在線運檢方法。具體操作如下：①根據(jù)評估結(jié)果，針對發(fā)現(xiàn)的問題和不足，制訂具體的改進計劃，明確改進目標和措施。例如，針對故障診斷準確率較低的情況，可進一步優(yōu)化運檢算法和模型，提高診斷準確性。②加強數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)建設(shè)，提高數(shù)據(jù)的準確性和實時性，確保運檢過程的可靠性和穩(wěn)定性。③提高技術(shù)人員的專業(yè)水平和運檢能力，為在線運檢提供更好的支持。

6 繼電保護在線運檢方法發(fā)展趨勢

隨著科技的不斷發(fā)展，繼電保護在線運檢方法會不斷得到優(yōu)化和改進。其未來的發(fā)展趨勢主要體現(xiàn)在以下3方面：①隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的普及和應(yīng)用，繼電保護設(shè)備的在線監(jiān)測將更加智能化和自動化，實現(xiàn)設(shè)備的實時互聯(lián)互通，提高運檢效率和準確性；②人工智能技術(shù)的發(fā)展將為運檢算法和模型的優(yōu)化提供更多可能，使繼電保護設(shè)備的故障診斷和預(yù)測更加精確；③隨著新材料和新技術(shù)的應(yīng)用，繼電保護設(shè)備的可靠性將得到進一步提升，為在線運檢提供更好的基礎(chǔ)。

7 結(jié)束語

綜上所述，在線運檢技術(shù)能實時監(jiān)測設(shè)備狀態(tài)，預(yù)警效果顯著，可提高設(shè)備運行效率，降低故障率，為設(shè)備健康評估提供參考。且其優(yōu)化與改進是一個持續(xù)不斷的過程，通過評價和分析運檢效果，提出改進措施和策略，同時結(jié)合未來技術(shù)的發(fā)展，可不斷提高繼電保護設(shè)備的運行效率和可靠性。此外，需加強運檢人員的專業(yè)培訓，提高運檢團隊的整體水平，為電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行提供更好的保障。在未來的發(fā)展中，繼電保護在線運檢方法將繼續(xù)發(fā)揮重要作用，并為電力行業(yè)的發(fā)展貢獻更多價值。