浅析电力系统继电保护的运行与维护

来源:用户上传      作者:

　　摘 要：随着社会经济的迅速发展和技术水平的提高，电力系统也在随之发展。但电力系统的飞速发展对电力系统的继电保护不断提出新的要求，继电保护及自动装置是电力系统的重要组成部分，对保证电力系统的安全经济运行，防止事故发生和扩大起到关键性的作用。本文笔者介绍了继电保护的运行维护，及变电站二次设备的状态监测等内容，并探讨了状态检修时需考虑的问题。
　　关键词：继电保护；装置；运行；电力系统；
　　 继电保护与安全自动装置（以下简称保护装置）是保证电网安全运行、保护电气设备的主要装置，是组成电力系统整体的不可缺少的重要部分。保护装置配置使用不当或不正确动作，必将引起事故或使事故扩大，损坏电气设备，甚至造成整个电力系统崩溃瓦解。
　　1 对继电保护装置的基本要求
　　对供电网络的继电保护装置有以下几点要求：
　　（1）选择性。当供电系统发生事故时，继电保护装置应能有选择地将事故段切除，即断开距离事故点最近的开关设备，从而保证供电系统的其他部分能正常运行。
　　（2）快速性。一般要求继电保护装置应快速切除故障，以尽量减少事故的影响。在有些情况下，快速动作与选择性的要求是有矛盾的。在6～10kv的配电装置中，如果不能同时满足以上两个要求时，则应首先满足选择性的要求。但是如果不快速地切除故障会对生产造成很大的破坏时，则应选用快速但选择性较差的保护装置。
　　（3）灵敏性。继电保护装置对其保护范围内发生事故和不正常运行状态的反应能力称为灵敏性，它可用灵敏系数来衡量。
　　（4）可靠性。继电保护装置必须运行可靠。
　　2 继电保护的可靠性
　　 继电保护装置的可靠性主要是指解决装置的拒动作和误动作两大问题。继电保护是电力系统的重要组成部分，是保证电网安全稳定运行的重要技术手段，电力系统的事故速度快，涉及面广，会给国民经济和人民生活造成很大影响。影响继电保护可靠性的因素主要有以下四个方面：
　　（1）继电保护系统软件因素。软件出错将导致保护装置误动或拒动，目前影响微机保护软件可靠性的因素有：需求分析定义不够准确、软件结构设计失误；编码有误；测试不规范；定
　　值输入出错等。
　　（2）继电保护系统硬件装置因素。继电保护装置、二次回路、继电保护辅助装置、装置的通信、通道及接口、断路器。这些电力网络的重要元件，其可靠性不仅关系到继电保护的可靠性，还关系到电力系统主接线的可靠性。继电保护系统硬件的质量和可靠性直接影响了系统保护的可靠性。
　　（3）人为因素。安装人员不按设计要求接线或者误接线问题和检修、运行人员的误操作问题在不少电网中都曾发生过。
　　（4）微机保护装置运行中存在的问题。微机设备的接入能够给电网运行人员提供更多的数据，进一步提高现场系统的自动化程度，保证系统安全、有效、稳定的运行。但是，由于目前的微机设备考虑得较多的是对以往设备功能的替代，在数据的综合利用方面考虑的较少。因此这些微机设备基本上是独立运行，数据综合分析水平不高。
　　3 继电保护装置的校验周期和内容
　　 根据《继电保护及电网安全自动装置检验条例》，所有继电保护装置与电网安全自动装置及其回路接线（以后简称装置），必须按条例的要求进行检验，以确定装置的元件是否良好，回路接线、定值及特性等是否正确。
　　检验分为3种：
　　 ①新安装装置的验收检验。
　　 ②运行中装置的定期检验（简称定期检验）。
　　 ③运行中装置的补充检验（简称补充检验）。
　　 ④对新型的装置（指未经部级鉴定的产品），必须进行全面的检查试验，并经网（省）局继电保护运行部门审查，其技术性能满足电网安全要求时，才能在系统中试用（投入跳闸）。（2）定期检验分为3种：
　　 ①全部检验(A.B类检验)。
　　 ②部分检验(C类检验)。
　　 ③用装置进行断路器跳合闸试验。
　　（3）补充检验分为4种：
　　 ①装置改造后的检验
　　 ②检修或更换一次设备后的检验事故后检验
　　 ③运行中发现异常情况后的检验。
　　 ④事故后检验。
　　定期检验应根据本检验条例所规定的期限、项目及部颁的或各网（省）局批准执行的试验规程所规定的内容进行。检验期限如表1。
　　表1 定期检验期限
　　
　　编号 装置名称 定期检验的种类及期限
　　1 所有装置（包括自动重合闸、备用电源自动投入、强行励磁、自动减负荷、故障录波器等） 新投入运行后的第一年内需进行一次全部检验。以后、 每3～5年进行一次全部检验。每年进行一次部分检验。
　　2 由值班人员改变定值及特性的装置 与第1项规定相同，但允许改变的范围需变动时，应先进行补充检验。
　　3 各种类型的电流互感器 每5年进行一次部分检验。其变比变更时，即时进行一次部分检验。
　　4 变压器瓦斯保护装置 每年进行一次部分检验。每3～5年进行一次全部检验（可以用替换继电器的方法进行）。
　　5 高频保护的通道（包括与通信复用由通信部门维护的通道）设备：（1）高频电缆，连接滤波器；（2）高频阻波器；（3）光纤通道
　　 对通道设备本身，每3～5 年进行一次全部检验。每年进行一次部分检验。每日应以收发信机 “交换信号” 的方式监测通道设备工作的正常性
　　6 操作信号回路中的设备 结合所属装置的检验进行
　　7 回路绝缘试验 每年进行一次绝缘测定。每5 年进行一次绝缘耐压试验。
　　（5）基层局、厂继电保护机构可以根据具体情况列表报请所属单位的总工程师批准后，可适当缩短或延长其检验期限。
　　（6）利用装置进行断路器跳闸合闸试验，一般每年不宜少于一次。
　　4 对继电保护装置运行维护要求
　　 运行人员必须按继电保护运行规程，对保护装置及其二次回路进行定期巡视、检测、对试或按规程规定更改定值；监督交流电压回路，使保护装置在任何时候不失去电压；按保护装置整定所规定的允许负荷电流或允许负荷曲线，对电气设备或线路的负荷潮流进行监视。如发现可能使保护装置误动的异常情况时，应及时与继电保护部门联系，并向调度汇报，紧急情况下，可先行将保护装置停用（断开压板），事后立即汇报。发现保护装置及二次回路所存在的缺陷及不正常情况，应作出记录，通知及督促有关部门消除及处理。对继电保护动作时的掉牌信号、灯光信号，运行人员必须准确记录清楚，及时向有关调度汇报。
　　 传统的变电站二次设备检修，依据《继电保护及电网安全自动装置检验条例》的要求，对继电保护、安全自动装置及二次回路接线进行定期检验，以确保装置完好、功能正常，确保回路接线及定值正确。若保护装置在两次校验之间出现故障，只有等保护装置功能失效或等下一次校验才能发现。如果这期间电力系统发生故障，保护将不能正确动作。因此，电气二次设备同样需要进行状态监测，实行状态检修模式。
　　 对传统的继电保护装置来说，它不提供自检或状态监视的功能，因此需要严格执行定期检修，以发现保护装置潜在的缺陷或故障，减少误动或拒动的几率。在其元器件已选定的条件下可靠性的提高在很大程度上依赖于最佳检修周期的确定。如果不管设备的状态如何，只要到期就修，不仅加重了现场的劳动强度，而且对设备的健康、供电的可靠性和人身的安全未必有好处。状态检修是建立在设备状态有效监测基础上，根据监测和分析诊断的结果安排检修时间和项目，主要包含设备状态监测、设备诊断、检修决策三个环节。状态监测是状态检修的基础，状态监测是设备诊断的依据，检修决策就是结合在线监测与诊断的情况，综合设备和系统的技术应用要求确定具体的检修计划或策略 因此，实行状态检修将成为保护继电设备的一种必然的选择。

　　5 变电站二次设备的状态监测
　　 （1）变电站二次设备的状态监测内容。状态检修的基础是设备状态监测，要监测二次设备工作的正确性和可靠性，进行寿命估计。站内二次设备的状态监测对象主要有：交流测量系统，包括TA、TV二次回路绝缘良好、回路完整，测量元件的完好；直流操作、 信号系统，包括直流电源、操作及信号回路绝缘良好、回路完整；逻辑判断系统，包括硬件逻辑判断回路和软件功能；通信系统；屏蔽接地系统等。与一次设备不同的是二次设备的状态监测对象不是单一的元件，而是一个单元或一个系统。监测的是各元件的动态性能，有些元件的性能仍然需要离线检测，如TA的特性曲线等。因此，电气二次设备的离线检测数据也是状态监测与诊断的依据。
　　 （2）对站内二次设备的状态监测方法。随着微机保护和微机自动装置的自诊断技术的发展、变电站故障诊断系统的完善为电气二次设备的状态监测奠定了技术基础。对综合自动化变电站而言容易实现状态监测，保护装置内各模块具有自诊断功能，对装置的电源、CPU、I/O接口、A/D转换、存储器等插件进行巡查诊断。可以采用比较法、编码法、校验法、监视定时器法、特征字法等故障测试的方法。对保护装置可通过加载诊断程序，自动测试每一台设备和部件。然而，对常规保护进行状态监测较难实现，因为二次回路是由若干继电器和连接各个设备的电缆所组成，点多、又分散，要通过在线监测继电器触点的状况、回路接线的正确性等则很难，也不经济。一方面应从设备管理环节入手，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。另一方面在不增加新的投入的情况下，应充分利用现有的测量手段。如TA、TV的断线监测；直流回路绝缘监测、二次保险熔断报警等。
　　6 开展继电保护状态检修应注意的问题
　　6.1 严格遵循状态检修的原则
　　 实施状态检修应当依据以下原则：①保证设备的安全运行。在实施设备状态检修的过程中，以保证设备的安全运行为首要原则，加强设备状态的监测和分析，科学、合理地调整检修间隔、检修项目，同时制定相应的管理制度。②总体规划，分步实施，先行试点，逐步推进。实施设备状态检修是对现行检修管理体制的改革，是一项复杂的系统工程，而我国又尚处于探索阶段，因此，实施设备状态检修既要有长远目标、总体构想，又要扎实稳妥、分步实施，在试点取得一定成功经验的基础上，逐步推广。状态检修的实施可先从实施设备点检定修制和检修作业标准化、规范化入手，全面落实设备管理的责任制，规范、完善检修基础管理，强化检修质量管理，提高设备健康水平，保持设备处于良好水平，这样就可以从思想上、制度上、人员上、技术上为全面实施设备状态检修奠定良好的基础。在实施过程中，也要注意及时总结经验，必要时可调整规划。③充分运用现有的技术手段，适当配置监测设备。6.2 重视状态检修的技术管理要求
　　 状态检修需要科学的管理来支撑。继电保护装置在电力系统中通常是处于静态的但在电力系统中，需要了解的恰巧是继电保护装置在电力系统故障时是否能快速准确地动作，即要把握继电保护装置动态的“状态”。
　　6.3 状态检修的经济性要求
　　 状态检修的一个重要特点就是依靠技术经济分析进行决策。有针对性地按项目和诊断结果的检修取代了以往的带有盲目性的强制计划检修，其结果是减少了不足维修带来的强迫停运损失和事故维修损失，减少了过剩维修，提高了维修工作的效率，增加了设备可用率，节约了大量检修费用。在状态检修的实践中，没有经济效益的技术是不适用的。解决这个问题的办法除了研究更加廉价的技术手段外，必须发挥人的力量，更加有效地采用管理的手段，使检修决策工作能够适合实际的需要和可能。
　　6.4 高素质检修人员的培养
　　 状态检修对检修人员技术素质的要求主要体现在掌握状态监测和故障分析的手段，能综合评价设备的健康状态；参与检修决策，能制定优化检修计划和检修工艺；有丰富的检修经验和高超的检修技术等方面。高素质检修人员是状态检修能否取得成功的关键。在传统的检修模式中运行人员是不参与检修工作的。状态检修要求运行人员与检修有更多联系，因为运行人员对设备的状态变化非常了解，他们直接参与检修决策和检修工作对提高检修效率和质量有积极意义。其优点是可以加强运行部门的责任感；取消不必要的环节节约管理费用；迅速采取检修措施，消除设备缺陷。
　　6.5 二次设备状态检修与一次设备状态检修的关系
　　 一次设备的检修与二次设备检修不是完全独立的。许多情况下，二次设备检修要在一次设备停电检修时才能进行。在作出二次设备状态检修决策时要考虑一次设备的情况，做好状态检修技术经济分析，既要减少停电检修时间，减少停电造成的经济损失，减少检修次数，降低检修成本，又要保证二次设备可靠正确的工作状况。
　　6.6 二次设备状态检修与设备管理信息系统（MIS）的关系
　　 要搞好继电保护设备状态检修，建立每套保护装置的“设备变更记录”是非常重要的基础技术管理工作。“设备变更记录”应详细记载设备从投运到报废的整个使用过程中设备软、硬件发生的变化，包括软件的版本升级、硬件插件的更换、二次回路的变更、反事故措施的执行情况及检验数据的变化情况。这样的“设备变更记录”实际上就是该保护装置所有检修记录的摘要和缩影，因此可以作为设备状态评估的依据。现在许多供电企业建立了设备管理信息系统（MIS），对设备的运行情况缺陷故障情况、历次检修试验记录等实现计算机管理、实现信息共享，这些信息是作出状态检修决策的重要依据之一。要实现设备状态检修，需要完善设备管理信息系统（MIS）。
　　7 状态检修与周期检修的关系
　　 现在，大部分供电局的检修班组都依照定检周期表进行检修维护。这也是省网公司对检修班组的要求。而有些供电局的二次设备新旧种类繁多，有的老旧设备因为种种原因需要经常维护，使得还没到达检修的周期就需要进行多次的检修。因此，有部分供电局对一些老旧设备实行“逢停必维”的政策，意思是只要设备有机会停下来，就进行维护，这种做法有效地降低老旧设备的运行风险，也减少了申请停电的次数。但是，这种做法不可能面对众多的二次设备。这样工作量会非常大。由于设备的稳定性受很多因素影响，所以，以固定的检修周期对所有设备进行检修也不尽合理。因此提出状态检修的的概念，这也符合设备全生命周期管理的理念。设备的稳定运行特性多年来受很多专家学者的关注，大多数例子证明设备在新安装一段时期内是故障的高发期，然后进入一个很长的稳定运行期，然后发生故障的概率不断上升，进入设备老化期。这种设备稳定特性为状态检修提供了很好的指导价值。在设备新安装一段时间后进行详细检修。当设备进入稳定运行期时，尽可能不对其进行检修。当设备进入老化期则进行“逢停必维”的检修策略。这种对设备进行分类对待，按需检修的方式正是状态检修的根本目的。
　　结 语
　　 相信随着时代的进步，随着电力系统的在线监测技术和计算机通信技术的进步，继电保护技术会逐渐向计算机化、网络化、一体化、智能化方向发展，这对继电保护工作者提出了新的挑战。只有对继电保护装置进行定期和按需相结合的检查和维护，按时巡检其运行状况，及时发现故障并做好处理，保证系统无故障设备正常运行，方能提高供电可靠性。
　　参考文献：
　　[1]王翠平.继电保护装置的维护及试验[J].科苑论坛.
　　[2]周培华.浅谈电力系统中继电保护的发展趋势[J].科技咨询导报，2007.
　　[3]中华人民共和国水利电力部.《继电保护及电网安全自动装置检验条例》，1987.
　　[4]中华人民共和国水利电力部.《继电保护及安全自动装置运行管理规程》，1982.
　　[5]伍轶君.谈继电保护可靠性与检修.中国科技财富， 2009年第20期.
　　[6]李永丽，李致中，杨维.继电保护装置可靠性及其最佳检修周期的研究，中国电机工程学报， 2001年6月.

转载注明来源:https://www.xzbu.com/2/view-573872.htm