智能变电站继电保护状态检修策略研究

李虹

摘要：近年来，随着电网快速建设，越来越多的智能变电站投入运行。区别于传统变电站中的保护装置，智能站的继电保护装置有着很大改变，其运行维护手段也不能一概而论。目前，将状态检修应用于一次设备方面的研究和实践成果颇丰。在借鉴此经验的基础上，提出了智能站继电保护装置的状态检修策略，可以为智能变电站继电保护装置状态检修工作的开展提供了理论支持和实践基础。

关键词：智能变电站;继电保护;状态检修

1 前言

状态检修是将设备状态监测相结合，获取有关信息量，对状态量进行监测，从而针对设备故障情况进行反应，依据状态量的变化情况，对设备的最优检修周期进行确定。所以，对电气设备的故障特点进行掌握，科学实施故障在线监测技术，这是电气设备状态检修有效完成的关键所在。

2 建立状态指标集

在智能变电站中，保护装置的运行状态受到了来在不同层面的多个因素影响，而且每个影响因素的影响力存在明显差异，并在其中占有不同的比例。考虑到智能变电站在实际中存在投运时间短、投运数量少等情况，关于继电保护装置状态检修方面的经验极其欠缺，且整个行业内没有一个统一的切合实际的检修规范。本文在常规变电站继电保护状态检修的基础上，结合智能变电站实际运行情况、继电保护装置的技术特点和运行状态，建立了智能变电站继电保护装置状态检修的状态指标集。该状态指标集主要包括两个方面：

（1）历史运行数据

历史运行数据包含下面五个方面，即装置投运时间、装置家族性缺陷情况、装置随机性缺陷情况、装置平均无故障时间和装置正确动作率。

（2）实时运行数据

实时运行数据采自装置当前运行状态下的各类数据，可直接有效的反应当前观测装置的运行状态。考虑智能变电站中的技术特点、数字化程度和通信规约，实时运行数据包含下面七个方面，即装置外观良好情况、装置目前运行环境（温湿度）、装置绝缘和互感器绝缘情况、装置采样精度、装置通信状态、装置通道延迟和装置差流检查情况。

3 确定智能站继电保护状态检修策略

建立状态指标集可以发现其中包含了众多指标，且不同指标之间关联性不强。目前，应用较多的多状态指标模型主要为比例失效模型和模糊评价模型，二者之间各有各的优劣，从下面四个指标上选取最优模型。

（1）模型计算精度：模糊评价模型主要使用了模糊数学理论，在判断中会受到经验导向的作用，主观性较强，极其容易接收专家经验的不良影响，结果有时会出现较大偏差。但是，比例失效模型是基于统计学原理的模型，模型中使用了大量的历史客观数据。基于这些历史数据的数据分析产生的结果具有较强的客观性和可靠性，不像模糊评价模型一样受到专家经验的不良影响，精度较高。

（2）模型计算速度：模糊评价模型的计算方法运用到了权重集理论，即层次分析法和主成分分析法。计算中各类关系矩阵较为麻烦，且建立状态指标的隶属函数需要使用专家经验，计算速度较慢。而比例失效模型的计算过程中，运用到了极大似然估算法，在初值不太好的情况下可能出现不收敛的情况。虽然计算方法相较于模糊评价模型较快，但是出现不收敛的情况势必会影响计算结果。

（3）模型计算结果：模糊评价模型运用的计算方法会导致其计算结果是一串离散阈值，没有时间性，与现场的实际情况不符。而比例失效模型由于其计算方法，可以得到一个随着时间不断变化的动态阈值，于现场实际情况极其吻合，满足设备状态随着时间不断恶化的这一特性。

（4）模型应用平台的开发潜力：考虑到模糊评价模型在计算精度、计算速度和计算结果中暴露出的问题，可以得出其平台开发潜力不如比例失效模型的结论，比例失效模型的客观性极其适合开发其应用平台。

通过对比两种模型这四个方面的优劣，可以发现比例失效模型相较于模糊评价模型更适用于智能变电站继电保护状态检修策略。

4 状态检修策略实施方案

可以将继电保护装置的检修方式根据检修的原理和原因分为下面着三类：

（1）故障后檢修（消缺）：旨在解决紧急故障和缺陷的紧急抢修;

（2）预防性检修：根据以往的经验，按照固定的周期进行的检修;

（3）状态检修：根据设备状态的优劣灵活安排的检修。

目前故障后检修和预防性检修广泛应用于各公司，但这两种检修方式都可能造成过度检修或欠检修。

从原理上讲，状态检修其实算是预防性检修的一部分。但是状态检修根据设备的状态评价来确认检修周期的原理更具有客观性、灵活性和科学性。保护装置自投运的那一刻开始，就受到各种各样的指标的影响。根据图1所示，设备经过一段较长时间从良好状态发展到正常状态，进而进入注意状态，到达注意状态后，此时设备处于潜在故障P点。之后设备迅速劣化，由异常状态、重大异常状态一直到发生功能性故障F点。根据状态检修的原理，在进入注意状态，即潜在故障F点处，就对设备进行检修，可以大幅减少设备故障的可能性，增强了保护装置的可靠性，减少了一旦设备发生故障带来的损失。同时，状态检修可有效减少保护装置发生拒动和误动情况。

可以得到，智能变电站保护装置状态检修方式由两部分组成：故障后检修+状态检修的组合模式。

在没有故障和缺陷的情况下，监视保护装置的状态，根据对保护装置的状态评价灵活安排状态检修的时间和任务。同时，需要弱化检修周期这一概念。状态检修不来拘泥于固定的检修周期，而是当保护装置的状态评价不达标时，对保护装置进行检修。如果保护装置的状态评价结果良好，则不需要浪费人力物力对其进行检修。故对本文提出的状态检修的检修周期进行如下规定：保护装置无再拥有固定的检修周期，安排适当周期的状态巡视以获得状态评价所需的各项状态指标。

将状态检修应用于智能变电站继电保护装置的检修可有效减少人力物力的浪费，提高检修效率，缩短停电时间，提高电网可靠性。

5 结论

本文建立了智能变电站继电保护装置状态指标集，提出了智能站继电保护装置的状态检修策略，为智能变电站继电保护装置状态检修工作的开展提供了理论支持和实践基础。

参考文献

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[2]王月月，陈民铀，姜振超，等.基于云理论的智能变电站二次设备状态评估[J].电力系统保护与控制，2018，46（1）：71-77.