试论当前电力继电保护及故障诊断技术

何祖彬

（贵州省凯里供电局,贵州 凯里 556000）

1 故障诊断技术发展方向

故障诊断始于机械设备故障诊断，其全名是状态监测与故障诊断。故障诊断的技术手段是采用智能诊断方法和人工智能。用计算机去做原来只有人才能做的智能任务是智能诊断方法和人工智能的目的。实现人工智能的重要形式是专家系统。智能诊断方法中的新兴方法之一是基于案例分析的诊断方法。另外基于输入输出的数学诊断方法包括:基于概率统计的时序模型诊断方法、基于线性和非线性判别函数的模式识别方法、基于距离判据的故障诊断方法、基于模糊数学的诊断方法、基于可靠性分析和故障树分析的诊断方法、小波分析法以及混沌分析与分形几何法、灰色系统诊断方法人工神经网络等。诊断技术结合人工智能的应用随着计算机等新技术的采用得到了迅猛的发展。它不仅可以大大减少出错的可能的同时节省人力，还可以吸收多位专家的专业知识与经验，形成完善的知识库，实现知识与经验共享。目前这个领域的研究主要沿着两个方向展开:

第一是建立各种类型的专家系统。人们对基于知识的故障诊断系统进行了大量研究，然而，随着研究的深入后发现专家系统的应用面临许多实际困难，存在一些而需解决的问题。比如缺乏有效的诊断知识表达、不确定性知识的推理以及诊断知识获取困难等就是较为严重的问题。专家系统(Es，Expert System)，实际是一个基于知识的计算机智能程序系统。在这个系统内，储存有某一领域人类专家大量的经验和知识，并能像专家一样运用这些经验和知识，通过模拟人类专家的思维决策过程对信息进行推理和判断，最后做出结论性的解答。专家系统作为一种擅长逻辑推理和符号的处理智能计算机程序系统，已经成为电气设备故障诊断技术的一个重要研究方向和热点。

第二是建立人工神经网络(ANN)。近年来重新兴起的一种人工智能方法是ANN基本理论，它为克服专家系统的缺陷开辟了一条崭新的途径。它的并行处理能力、自学习功能倍受大家的青睐，其大规模并行处理能力可用于提高推理的速度，因而更适合于结构复杂、故障机理不十分明显的复杂设备的诊断。ANN在二次设备故障诊断方面主要用于两类问题的处理。一类是以处理在线信号入手，进行信号的识别和分析，另一类是以离线数据为依据进行分类和诊断。国内外科技工作者对ANN在故障诊断领域的应用表明:一方面，用ANN进行故障诊断是一种很有前途的方法，尤其在那些难以描述故障信号与故障类型之间的逻辑关系，以及无法利用专家经验进行明确表达的场合;另一方面，ANN诊断技术还有不少有待于完善的地方，主要体现在，现有的网络算法均存在不同程度的不足，从而制约着故障诊断准确度的提高。

2 电力故障诊断技术

故障诊断，就是通过设备运行或检修时表现出的异常现象，对设备异常的程度、原因做出判断。常见的诊断方法可概括为综合法和比较法。它包括下列内容:

2.1 与设备历年(次)试验结果相比较

因为保护设备在投产后都进行过校验，与投产时数据，年校时数据，上次校验数据相比，如果有显著性的差异，则常常说明装置可能有缺陷。

2.2 与同类型同厂家设备试验结果相互比较

因为对同一类型及同一厂家的设备而言其装置结构相同，在相同的运行和气候条件下，其测试结果应大致相同。若悬殊很大，则说明装置有可能有缺陷。

2.3 同一设备各相间的试验结果相互比较

因为同一设备，各相的运行情况应当基本一样，如果有一相试验结果与另两相比较差异明显，说明该相可能有缺陷。

2.4 与检验规程规定的允许偏差范围相互比较

对有些试验项目，检验规程规定了允许偏差范围，若测量偏差范围超过允许值，应认真分析，查找原因，或再结合其它试验项目来查找缺陷。

2.5 不同试验项目结果的综合

只有综合多参数判别的结果，才能得到全面、准确的结论。故障和征兆之间不存在简单的一一对应关系造成了故障诊断的困难性。由于设备故障与征兆之间关系的复杂性和设备故障的复杂性，形成了设备故障诊断是一种探索性的反复试验的特点。故障诊断过程是复杂的，这些数学诊断方法又各有优缺点，研究故障诊断的方法成为设备故障诊断技术这一学科的重点和难点。因此不能采用单一的方法进行诊断，而应将多种方法结合起来应用，以期得到最正确最接近事实的诊断结果，这也是今后诊断方法发展的方向。

3 设备状态评估

设备状态评估主要指设备状态的技术评估，根据设备运行工况、负荷数据、各类状态检测数据、缺陷信息、故障和事故信息、检修数据等综合状态信息，依据规程标准、运行经验、设备厂家技术指标等判据，对设备的状态信息进行量化评分，从而判断评估设备的真实状态。设备状态一般可以分为四种:

3.1 正常状态指设备资料齐全，运行及各种试验数据正常，容许个别数据稍有偏差，只要变化趋势稳定没有运行安全隐患的设备。

3.2 可疑状态指存在不明原因的缺陷或某些试验数据表明设备可能有异常，但仍有某些不确定因素无法定论的设备。

3.3 可靠性下降状态指设备存在比较严重的缺陷，或试验结果分析存在问题，且已基本确定隐患部位及原因，同时该隐患在短期内不会发展成事故的设备。

3.4 危险状态是指设备存在严重缺陷，或根据试验数据，运行状况表明随时有发生事故的可能，要确定设备的状态就要有合适科学的评估手段。

4 专家决策系统

状态检修中最关键的环节是故障诊断专家系统，它以监测到的设备状态信息为基础，运用专家库中存储的大量专业知识和经验，提取反映继电保护设备运行状态的自检信息、对用户提出的该领域范畴内的需要解决的问题，通过推理、判断，得出设备是否存在故障，并进一步分析确定故障的位置、性质及原因，得出分析结论，指导检修计划。

5 结束语

继电保护设备对电网的稳定运行起着重大的作用，是电力系统中重要的组成部分，继电保护装置的误动或者拒动都会给电网运行带来极大的影响。因此，目前运行维护人员的首要任务是提高继电保护装置动作的可靠性。而提高继电保护装置动作的可靠性的关键是对二次设备进行有效和及时的校验维护。追求更高的系统可靠性和用户满意度，注重降低成本是电力系统一直以来努力的目标，降低成本的努力集中于降低运行和维护费用。

电网运行的基础是供电设备的检修。占企业经营成本的一大部分支出为检修技改费用，检修质量如何直接影响供电可靠性和电能质量，直接关系到电网运行质量。另外，随着电网的发展，供电设备数量日益增多，迫使各电力公司更关注企业的利益，更注重企业资源的优化配置，更注重追求企业利润的最大化，特别是电力体制改革的全面推进，在设备的检修费用成本日益增加的压力下，革新检修方式，采用更为先进的检修管理手段己是迫在眉睫。

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