继电保护状态检修及实际应用

姜 涛，吴 靖，戴水东

（1.衢州电力局，浙江 衢州 324002；2．杭州电力局，浙江 杭州 310009；3.杭州之江开关股份有限公司，浙江 杭州 311234）

继电保护状态检修及实际应用

姜 涛1，吴 靖2，戴水东3

（1.衢州电力局，浙江 衢州 324002；2．杭州电力局，浙江 杭州 310009；3.杭州之江开关股份有限公司，浙江 杭州 311234）

介绍了继电保护设备的检修现状，指出了目前存在的问题，分析了影响二次设备正常运行的原因。针对保护状态检修中备品备件管理问题，提出了相应的建议与意见，并结合实际工作经验，整理出了保障二次设备可靠运行的措施。

继电保护；状态检修；状态评估；备品备件

由于微机保护装置的可靠性和各方面的性能比电磁型保护装置都有了大幅度提高，继电保护微机保护装置已全面取代电磁型保护装置，从而不必根据传统的定检周期对二次设备进行定期检修。

状态检修是在了解设备健康状态的前提下通过检查、维护、修理甚至更新，以最小的代价保持或恢复系统及设备固有的可靠性水平。通过一段时间的试点和摸索，继电保护状态检修已逐渐在全电网内实施。但在实际应用过程中，仍有一些问题困扰着继电保护专业技术人员。

1 设备缺陷统计分析

为研究分析微机成套保护装置发生缺陷的分布及规律，减少保护校验的盲目性和增强校验的针对性，首先对衢州电力局下属35kV及以下微机保护装置在运行和定校中发现的缺陷进行统计。

2000年下半年，衢州电力局开始对35kV变电站进行大规模自动化改造，至2004年基本上更换为微机成套保护装置。2005—2008年，保护装置问题最多的是液晶面板缺陷，其中损坏仅1次，其余均为花屏；操作板缺陷1次，为操作板上的TBJ常闭接点接触不良；MMI板缺陷2次，为版本过旧引起，之后进行了更换。相对其辅助装置、其他二次回路及元器件，微机成套保护装置上发现的缺陷较少，可靠性较高，运行较为稳定。而且微机成套保护装置本身具有在线自诊断功能，能实时显示及传送各种运行状态及数据，便于远方巡检，对CT断线、PT断线、控制回路断线、TWJ异常、弹簧未储能、过负荷等均可进行及时报警。微机成套保护装置还可对装置本身的硬件故障，如定值出错、电源故障等发装置故障信号，并闭锁整套保护。

微机保护装置的缺陷次数在整个设备缺陷组成中仅占很小部分，平均不到5%；同时缺陷次数也并未随着保护装置数量的增加而增加，而是主要取决于新投产设备的产品质量和安装质量。

针对不同厂家产品质量的差异，对同型号保护装置的缺陷分别进行统计，再根据统计结果对不同型号的设备制定不同的检验计划。在考虑“同型号装置缺陷”时，必须考虑该型号装置的安装套数和投入运行的时间，否则将会无法正确比较不同型号保护之间的缺陷情况。不同厂家同型号保护装置缺陷情况如表1所示。

表1 2005-2008年同型号装置缺陷统计

在对以往的继电保护设备事故及障碍进行分析后发现，保护装置在事故发生时拒动和误动很多是由装置本身的缺陷引起的，而且这些缺陷按常规试验方法并不能发现，因此大多无法在正常的定期校验中发现。

如，2006年大洲变RCS-9611A装置V3.20以前版本的程序，重合闸投检无压方式，在重合闸动作的实际延时超过6.8s且重合成功时，后加速保护会在下次故障时提前动作。而上述程序的后加速保护在下列任一情况下不存在问题：

(1) 上次重合闸动作，重合于故障，后加速已动作(不论重合闸动作实际延时是否超过6.8s）；

(2) 上次重合闸动作实际延时小于6.8s(不论重合是否成功）；

(3) 装置上次重合闸动作后复位或重新上电；(4) 后加速功能未投。

在实际校验时，常规模拟的情况恰恰是不会出现问题的几种情况。在实际运行时，只有装置发生不正确动作后，才能发现问题。

对由干扰引起的事故，正常运行时毫无征兆，按常规试验方法同样无法发现，防不胜防。因此减少此类事故的有效方法只能是全面做好相关的抗干扰措施。对大多数由二次回路引起的事故，若在常规校验中试验到位，应能够发现隐患。因此，在检验时，在注重定值校验的同时，更应注意二次回路和相关辅助设备的检查。

2 电气二次设备状态在线监测

数字式保护装置本身具备状态检修的实施基础，但状态检修范畴不能局限在装置本身。作为电网安全屏障的继电保护除装置本身，还包含直流回路、交流回路、操作控制回路等部分。为了使状态检修可能在实际应用中得到推广，对于保护的状态监测环节还应包含交流回路、直流回路、操作回路等，保护的状态检修也必须作为一个系统性的问题来考虑。

因此，电气二次设备的状态监测对象主要有:直流操作、信号系统，交流测量系统，通信系统，屏蔽接地系统，逻辑判断系统等。直流系统包括直流动力、操作及信号回路绝缘良好，回路完整；交流测量系统包括TA、TV二次回路绝缘良好，回路完整,测量元件完好；逻辑判断系统包括硬件逻辑判断回路和软件功能。

电气二次设备可分为保护(或自动)装置和电气二次回路。目前，保护装置的微机化，装置本身容易实现状态监测，但由于电气二次回路是由若干继电器和连接各个设备的电缆组成的，点多、分散，要通过在线监测继电器触点的状况、回路接线的正确性很困难，也不够经济，这可能是保护装置迟迟未能有效推进状态检修的主要原因之一。对电气二次回路应首先重点从设备管理方面着手(如设备的验收管理、离线检修资料管理)，结合在线监测，来诊断其状态。

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实际状态。

设备状态一般可以分为4种：

(1) A—正常状态，指设备的资料齐全，运行及各种试验数据正常，容许个别数据稍有偏差，但变化趋势稳定，没有运行安全隐患。

(2) B—可疑状态，指设备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。

(3) C—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，同时确认该隐患在短期内不会发展成事故。

(4) D—危险状态，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。常见的诊断方法可概括为综合法和比较法，包括下列内容:

(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，则说明该装置可能有缺陷。

(2) 与同类型、同厂家设备试验结果相互比较。因为就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。若两者悬殊很大，则说明该装置可能有缺陷。

(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。

(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的偏差范围，若测量偏差超过允许范围，应认真分析，查找原因，或结合其他试验项目来查找缺陷。

(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，这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探索性的反复试验的特点。故障诊断过程是复杂的，采用的数学诊断方法又各有优缺点，研究故障诊断的方法就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，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。

4 备品备件管理

合理完善的备品备件管理为继电保护装置的可靠运行提供了保障，可以有效缩短由于继电保护备件不足、无法及时更换造成的设备停电时间，对提高供电可靠性很有帮助。因此，合理的备品备件管理对更好地实施状态检修有着重要的作用。

要设计一种不但能全面反映备品备件数量、类型、入库情况、出库情况，而且有智能提醒功能的备品备件管理信息存储和检索系统，从而实现继电保护班组仓库的综合管理。该系统必须能够为继电保护设备状态检修提供充足的信息，提供快速的查询手段，有利于备品备件的集中管理，同时提高管理人员的工作效率，节约开支。此外，利用计算机网络将备品备件管理系统的信息联网后，在变电站发生缺陷进行抢修需要备品备件时，抢修人员可利用变电站的数据网络系统，登录备品备件管理系统，远程查询备品备件的信息，直接进行备件出库申请，然后由班组的库房管理人员进行出库，减少中间沟通环节，提高备品备件的准确性，缩短检修时间。

5 总结和建议

在微机保护选型时要严格把好设备选型关，保障二次设备的可靠运行。应注意以下问题：

(1) 电源的冗余度和稳定性；

(2) 装置组成元器件的工业化程度，特别是I/O器件的工艺和线路板的整体质量水平；

(3) 插件插接的可靠性，特别是端子和拔插连接部位是否接触可靠；

(4) 对环境的耐受能力，如对温度、湿度、绝缘耐压、电磁干扰等的耐受能力；

(5) 在软件措施方面，采用数字信号传输，每间隔内装置之间增设互检功能；

(6) 提高装置的抗干扰能力。

对继电保护设备的巡检周期：

(1) 继电保护设备每半年巡检1次，有条件的还可以缩短；

(2) 相关远动后台设备每3个月巡检1次，保证通讯状态及时准确；

(3) 利用微机保护信息管理系统，不定期地对保护设备的运行工况进行远方监测。

每年均进行继电保护设备的状态评价。评价时综合考虑以下几个方面：

(1) 定期校验是否如期进行，检验项目是否全面，并提交相应的检修试验报告；

(2) 继电保护设备是否存在缺陷；

(3) 继电保护设备的正确动作率；

(4) 继电保护设备的技术资料、图纸档案是否完备；

(5) 上级下达的反措任务是否已经执行。

新安装的保护装置1年内进行1次全部校验，以后每6年进行1次全部校验，每3年进行1次部分校验，期间取消每年的部分检验。根据状态评估结果按照设备的实际情况安排检修。

微机继电保护装置的使用期限一般为10～12年。当运行时间超过10年，应缩短对保护装置运行情况的评估分析周期，必要时进行检修或更换。对于在1年内同一保护装置累计发生5次及以上缺陷的，应针对缺陷原因制定相应的校验项目对保护装置进行一次检验。对于在1年内在同一型号保护装置累计发生3次以上类似缺陷的，要采取必要的纠正预防措施，防止类似缺陷的再次发生。

总之，随着数字化变电站技术的发展，新的要求会一直推动状态检修领域的持续进步，状态检修作为一种新型的检修策略，是企业发展的必然趋势。状态检修涉及到管理工作的各个方面，要从设计、选型、安装、调试、验收、检修等各个环节的全过程管理抓起，把好设备初始状态关。同时，状态检修还需要有先进的检测手段和高水平的综合判定能力作依靠，这样才能真正把握设备的状态，制定出科学合理的检修策略，这样指导继电保护系统的安全稳定运行。

2009-09-25)