浅析继电保护状态检修信息系统构建

王效峥　姚海滨

摘 要：本文根据设备状态检修机制发展历程，以及原继电保护计划检修存在的弊端进行归纳，提出一种继电保护设备状态检修信息系统，该系统从状态监测、分析诊断、检修决策、专家辅助等子系统进行分析。同时本文也对状态检修目前存在关键注意点总结，在继电保护状态检修未来的前景在技术上作一些展望。

关键词：状态检修；状态监测；分析诊断；检修决策

一、状态检修的基本思想

状态检修是以设备当前的实际工作状况为依据，通过高科技状态监测手段，识别故障的早期征兆，对故障部位、故障严重程度及发展趋势做出合理判断，从而确定设备部件的最佳检修时机，其决策流程如下。

步骤1：在线监测观察记录设备的状态。 步骤2：对在线监测数据进行分析、诊断、预测，确定设备有无故障及缺陷。若无故障转到步骤1，有继续下一步。 步骤3：将预测的设备故障个数、设备的可靠性，以及故障发生可能的损失等数据作为依据，判断故障设备的严重程度，确定设备是否需要检修。如需要则制定检修方案，若不需要转到步骤2。 步骤4：根据设备故障的程度大小，制定设备状态检修方案，决定最优检修时间点检修项目及工期。

从上述设备状态检修的基本思想流程和决策流程可知，状态检修的本质就是在电气设备状态监测的基础上，根据监测的设备状态数据进行分析诊断，并按最终结果科学安排最优检修时间点、检修项目及工期，从而构成保护状态检修系统。可以看出，状态检修主要包括三方面子系统。 1.保护设备状态监测子系统。 2.保护设备分析诊断子系统。 3.保护设备状态检修决策子系统。

二、保护设备状态监测子系统

状态监测是保护设备状态检修的基础。为此必须建立保护状态监测系统，该系统应具有如下功能。 1.实时对保护设备及相关回路环节的接口监测、信息采集。主要实现装置、相关二次回路、跳合闸等关键信息的采集，如保护的电流、电压大小及相角、功率方向、差动保护各侧电流相位及差流等，这是继电保护实现状态检修的基础。 2.及时完成各接口设备之间信息传输。主要采用抗干扰的光纤作为媒介进行传输。 3.准确对监测信息数据进行集成分析、管理。主要应用在保护连接片变位时产生报文管理；实时对保护运行定值进行核对；保护装置自检及硬件异常报警管理；及时准确完成在系统有故障时将故障时间、故障类型、故障相别、测距等自动上传管理；操作回路异常告警管理等。

三、保护设备分析诊断子系统

要对保护设备进行准确的诊断，必须具备如下条件。 1.数据库的建立。该库的数据主要来源于3.1保护设备状态监测系统。 2.知识库的建立。该库的知识具有对设备运行状态分析与预测故障的作用，如保护设备的有关配置标准、检验规程、技术导则、保护设备在历年来呈现的故障概率、平时收集的相关专家分析的文献及经验。保证生产管理系统中设备参数管理等、参数、试验数据正确。 3.保护预警功能。可以实现保护及二次回路报警，如核对保护运行定值发现错误及时报警、保护装置自检及硬件异常报警、操作回路异常告警等。 4.继电保护现场缺陷分析库建立。如类似设备平时出现缺陷要进行总结分类，建立缺陷分析库为设备分析诊断作参考。

四、保護设备状态检修决策子系统

保护设备状态检修决策子系统是在上述分析诊断子系统基础上进行设备检修决策，查找故障点，确定设备检修的时间、检修工期。故障点的确定可以由以下步骤进行。

1.分析数据及异常报警报文。 2.根据监测到保护装置硬件、运行定值、二次回路、设备运行参数的变化，查找故障点的位置。 3.再根据保护运行状况结合电网的运行相关参数，进一步分析故障点的性质。 确定了故障点及性质后把需要进行检修的保护等情况制定检修方案、填写检修申请单，向生产管理系统送到相关部门审核批复后，立即根据批复方案进行检修。

五、保护设备状态检修辅助决策子系统

检修辅助决策子系统由专家分析系统、风险度评估系统等多系统组成。根据保护装置及二次回路的报文信息，利用推理规则进行推理分析，同时结合经验进行推断来确定设备可能出现的故障部位。如以下依据可以作为诊断设备参考[1]。

1.同一变电站大部分设备及不同类型报文产生时间小于100ms为复位启动。 2.同一变电站的同一保护装置II、III段、重合闸等动作时间小于10ms为保护误发报文。 3.同一变电站的同一保护装置自检报文两个以上动作或复归时间小于10ms为保护误发报文。 4.同一变电站的同一电压等级的保护装置两个及以上装置报PT短线大于100ms为系统交流回路异常等等。

建立一个专家推理规则系统相当复杂，为了充分发挥检修辅助决策子系统，还需要建立推理所需要的知识规则库，并具有自学完善等人工智能功能，这方面的工作需有待于继续开发和探索。

六、处理好状态检修与计划检修的关系

推行状态检修并不是否定原来的计划检修作用。面对众多设备需要检修，就有一种适应该形式的检修机制，而状态检修是对设备在受控状态下进行的有计划的检修，只不过它“计划”的依据不是时间而是所掌握的对象设备的状态。一方面从定期检修转变到状态检修要有一个循序渐进的过程；另一方面对那些在现有条件下无法准确预知设备状态或者要付出高额代价的项目，一般仍宜采用传统的定期检修和故障检修方式。

七、状态检修组织机构的建立

推行状态检修实施首先要在现有组织机构上进行，明确决策、管理、执行各层的责任。对应三个小组。 1.领导小组：全面负责保护设备状态检修的组织、计划、决策、落实、指导、协调和检查。 2.工作小组：根据状态监测的数据、报文等信息决定设备检修的具体准确时间点、检修项目及工期。 3.诊断小组：承担设备状态检修的日常工作，对设备进行分析、诊断。 在状态检修工作中发现问题，诊断小组必须立即进行相关设备异常分析，提交设备状态报告和初步检修建议，工作小组汇总初步信息和建议后，进行综合分析，同时参考专家系统的建议，将得出的综合检修方案报领导小组进行检修决策，随着技术的逐步发展，工作小组和诊断小组的工作大部分可由计算机完成。

八、状态检修必须关注的问题

保护实施状态检修必须重点关注以下问题。

1.建立基于状态检修的数据库，分析保护设备的可靠性、可用率、生命周期等关键指标。 2.广泛运用各种在线监测系统、在线温度监测技术、智能操作回路等，划分保护系统的各环节，确保被监测设备不存在“盲点”。 3.建立基于设备状态检修的缺陷分析库、事故分析案例库等，必要时采用分类、分层、分区等方法总结同类设备长期存在的隐患重点区域。 4.通过对采用智能存在板、程序化功能自动测试手段将保护的检验尽量配合断路器检修时进行，减少人为因素对设备校验影响。 5.将对于保护的检验重点从定值复核、保护功能逻辑的确认上转移到回路与辅助设备的检查。 6.要特别关注微机保护的干扰问题，尤其是开关站的就地保护。