继电保护系统状态评价研究综述陈冬李昊天

继电保护系统状态评价研究综述陈冬李昊天

陈冬李昊天

(国网新疆电力有限公司检修公司新疆乌鲁木齐830001)

摘要：现阶段我国经济不断地发展，人们生活水平不断地提高，对电力的需求也越来越大。为了适应智能电网建设安全、高效的核心要求，对继电保护系统状态评价研究进行了综述。重点关注继电保护系统的状态划分、隐藏故障的诊断方法、风险分析三方面的研究进展，分别从诊断方法、评估模型、风险评价指标与基础数据来源等方面比较了研究成果的优缺点，指出进一步研究应围绕构建继电保护状态指标、研究在线诊断技术、提出信息接口标准等方面展开。智能电力电子器件不断增多，使得对新型继电保护装置的需求日益增加，保护的整定配合随之更加复杂，继电保护系统发生不正确动作的可能性会更大。此外，为了节省二次设备的巡视、检修资源消耗，减少检修停运时间和次数，急需实施继电保护设备的状态维修。因此研究继电保护状态诊断，开发继电保护状态评价体系就具有重要意义。

关键词：继电保护系统；状态评价；研究

引言

电力系统的平稳运行，离不开安全自动控制与继电保护装置的支持。作为电力系统的重要组成装置，安全自动控制系统和继电保护装置的应用，能够有效控制故障的发生，进而维护电力系统运行的安全性和稳定性，有效解决其中存在的问题。就目前电力系统安全自动控制与继电保护的发展形势来看，仍然还有很大的进步空间，其发展潜力还有待于挖掘，以全面提升电力系统运行的安全。

1在线状态检修结构

继电保护在线状态检修过程由状态数据采集、状态评价和检修策略三个部分组成，整个过程由智能决策系统自动完成。继电保护在线状态检修系统结构如图1所示。在状态数据采集部分，系统自动采集继电保护设备的运行状态数据，并进行数据处理，以满足在线状态检修的需要；在状态评价部分，系统对继电保护的设备健康状态进行设备建模，利用设备在线状态数据对继电保护设备健康状况进行动态评价；在检修策略部分，依据状态评价的结果制定设备状态检修策略，并实现继电保护设备健康状态在线动态预警功能。

图1继电保护装置在线状态检修系统框图

2继电保护系统状态诊断方法

2.1聚类比较法

对于一类的继电保护装置，以温度状态量为例，对继电保护装置进行温度状态量的数据采集，汇总绘制各装置温升比较图，选取最高温升的一个或几个装置，将其状态评价为“需要注意”的检修对象。聚类比较法要求的样本空间和类型比较大，样本空间越大，结果可信度越高。参与比较的保护装置可按设备间隔选取，也可以按照设备类型、型号或者厂家选取。

2.2聚类趋势法

对于单个的继电保护装置，按照“趋势分析法”得到的装置温升趋势看，以温度状态量为例，通过收集分析某个装置的历史数据，得到装置温升的趋势曲线。通过统计分析一段较长时期内装置内温升的变化，得到装置整体性能变化的趋势，作为继电保护状态检修的参考依据。如果温升在短时期内有较大的攀升，则有可能装置出现硬件异常。如发现装置温升变化率超过正常运行的阀值，则发出告警，将其状态评价为需要注意的检修对象

2.3变电站光纤回路状态检测

智能站和线路光纤保护装置广泛应用了光纤回路作为模拟量、开关量、通信和对时等功能实现的重要载体。传统的光纤通道检查方法需要断开光纤传输通道，接入光功率测量设备，光纤通信器件是环境敏感元件，且在测量过程中需要插拔光纤连接头，容易使连接头受到灰尘等污染；或者因为连接头的对位偏移，导致光纤通道中出现额外的故障点，影响光信号传输和实际的测量结果，因此研究光纤回路在线状态检测技术非常必要。

3继电保护系统状态分析及应用

3.1基于继电保护设备状态统计分析的继电保护风险评价

随着马尔科夫状态模型、故障树模型的普遍应用，许多学者建立了继电保护系统风险评价体系，定义保护系统误动率、拒动率、正确动作率、故障频率、可用度、失负荷风险等等指标来反映继电保护系统的可靠水平。用于分析的基础数据包括各个模块及其构成系统的测试、运行、停运、检修状态的原始记录，其来源主要有两种途径：一是收集客观的历史统计数据；二是从主观先验概率角度出发，以历史统计数据为基本参考值，结合当前的运行环境和方式，给出当前数据可能取值的范围。由于研究问题的角度不同，很多时候需要解决历史数据不全的缺陷。仿真方面，神经网络方法同样面临着学习样本不足的困境，而蒙特卡罗方法则突显出较强优势。

3.2数据收集与分析

状态检修的一切分析和决策都是以数据为基础的,数据越完备分析结果越准确,在数据的深度和广度上都有很高要求。深度即传统意义上的数据采集完全、传输时不丢失,广度则是指数据涵盖范围广,能从各种不同角度反映设备状态。借助继电保护故障信息系统,我们可以取得保护自检告警、保护动作正确性、保护信息召唤情况、保护通讯情况。进一步借助继电保护故障信息系统强化后的台帐管理功能,我们还能取得保护出厂和验收数据、保护试验数据、保护缺陷数据。

3.3电力系统的安全控制

在电网调度自动化的基础之上，实现了电力生产、管理、传输的自动化控制，形成了完善的电力系统的安全控制系统。配电网，变电站以及发电厂都是安全控制的重点内容，利用安全自动控制系统和继电保护装置进行予以有效的保护和控制。安全监测、生产调度以及网络信息传输等内容实现了安全自动化控制。电力生产的效率得以有效提升，电力系统的更加安全可靠的运行，供电电压、电流的稳定性得到保障。在配电网、变电站、发电厂安全自动化控制，根据各自的结构特点，安全控制方法与控制效果会存在显著的差异。其中，发电站会由于发电方式的不同，其安全自动化控制方式也会存在不同，例如水电站和火电厂的安全自动化控制。配电网、变电站、发电厂的多级控制，促进了电力系统的安全自动化控制，更加安全平稳的运行下去。

3.4继电保护设备状态检修的业务流程

在对继电保护设备状态进行评价的基础上，根据不同评价结果来制定相应的检修方式，这其中涉及到多个部门的共同合作。在对继电保护设备运行状态及风险进行评估后，运行人员将评估结果上报至生产设备部的相关负责人；生产设备部对设备状况及检修成本进行会审，根据设备状态来判断需要采取何种检修措施，即如果设备需要进行更换改造，那么进行设备技改修理工作立项并纳入项目库进行管理；如果设备需要加强监视，那么将意见反馈给运行部门，由运行部门来具体执行；如果设备需要进行检修并需要报送检修计划，那么开展相关审批及下达工作；如果设备需要进行检修但不需要报修理计划，那么安排运行部门更新月度运维工作计划。

结语

随着地区电网的不断发展，调管范围内继电保护装置数量不断增加，运维人员长期处于疲劳工作状态存在较大的安全隐患。在人员短缺、设备检修工作量大的情况下，研究如何根据继电保护设备的状态评估结果来针对性制定状态检修策略，对于避免失当检修和盲目检修具有十分重要的现实意义。

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