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摘要：检修依据形式和目标的不同可以分为故障后检修、定期检修、改进性检修和状态检修等模式。各种检修方式实际上有其历史背景及技术条件，很大程度上反映出生产力发展水平和技术管理水平的高低。本文对于继电保护装置的诊断和在线监测技术的研究历程和发展现状进行论述，分析了后续的研究发展趋势。
关键词：继电保护装置；故障诊断；在线检测
1引言
检修依据形式和目标的不同可以分为故障后检修、定期检修、改进性检修和状态检修等模式。各种检修方式实际上有其历史背景及技术条件，很大程度上反映出生产力发展水平和技术管理水平的高低。随着生产力的发展、科学技术的进步，检修模式也不断演变。20世纪50年代以后，我国借鉴前苏联的办法，对电气设备实行以定期检修、事后维修为主的检修模式。这种检修模式在过去在以前继电保护可靠性不高且设备总量不是很多的情况下，对供电企业提高设各安全运行水平、规范检修管理，起到一定的作用。但随着设备规模的不断增长，经济社会的发展对电力生产可靠性要求不断提高，原有的检修模式逐步暴露出繫端，主要表现在：
（1）设备在寿命期内各个阶段的故障特点并不相同，但在现行检修模式下确定的标准项目和检修周期却一成不变。这样很容易造成欠修和过修，在故障率离的阶段降低了设备的可靠性和安全性，在设各的稳定运行阶段降低了设备的可用度，造成了检修人力、物力、财力的浪费。
（2）不同类型的继电保护设备各有自身的特点，其故障机理也各不相同。经过10多年的研究、推广和实践，微机保护己在电力系统得到广泛应用。但现行校验规程规定的检修项目和检修周期基本沿袭了电磁型保护的做法，没有利用微机保护的技术优势。这样一来，设备检修缺乏针对性和先进性，造成该修的设各或部件没有修到，不该修的又修了，更糟的是有一些设备检修质量不良，修后运行工况反而更差。
（３）忽略了设备个体的质量、环境、性能状态的差异，仅仅机械地按照标准执行。检修作业行为仅仅局限在一次设备停电的时间窗口内，并寄希望于或认为就此能发现问题和处理问题。而正常运行过程中，缺乏对设备工况进行必要的检测和评价。
2继电保护可靠性研究现状
当前对继电保护可靠性的研究主要集中在两方面，一方面是综合故障时间、故障率等因素建立可靠性评估指标，另外一方面是根据系统运行方式及对经济性的要求建立合适的计算模型来求解，发现系统中薄弱环节并优化系统运行方式，为继电保护的最佳检修周期、检修策略提供理论依据。随着数字化智能变电站的兴起、广域测量系统（以ＡＭＳ）的发展，继电保护可靠性的研究出现了新的问题，即数字化智能变电站在站内继电保护组成和原理方面均不同传统继电保护，信息的网络化、先进的通信元件，这些都对继电保护的可靠性评估提出了挑战。
长期以来，电力系统可靠性研究是以状态转移函数服从指数分布为假设前提
的，而工程实际中预防性检修间隔时间等均为非指数分布，该必将严重影响分析结果的可信度。随后有研究人员研究建立了基于半马尔可夫过程的具有多停运模式的系统可靠性模型并提出其解析求解方法，克服了传统频率持续时间法要求状态转移函数须服从指教分布的局限性，并具备计算速度快、精度高的优势，在电力系统可靠性应用研究中有着重大的科学意义和工程应用价值。有研究学者提出了一种计及不同保护配置模式的保护系统可靠性评估模型。基于马尔可夫方法，考虑２种故障模式即误动和拒动状态，推导出可以评估不同保护配置方案的可靠性模型（不同的保护配置方案是指：两套主保护、近后备、远后备的不同组合），可计算保护系统误动和拒动的概率，为完善电网风险分析及可靠性评估方法提供了可用数学方法。有研究学者从电力系统继电保护的特点出发，提出了一种以完好度为衡量指标的分析电力系统继电保护可靠性的新方法，给出相关算式；并举例说明了该方法在３种不同继电保护系统设计方案可靠性分析中的应用，其结果证明符合继电保护设计工况。
有研究学者针对单一主保护和主后备保护系统，基于状态维修环境，首次建立了详细的、考虑人为失误影响的保护系统可靠性模型。定义了相应的可靠性指标，并通过算例分析了人为失误对保护系统可靠性指标的影响。有研究学者分析了自检功能对继电保护可靠性的影响。文献口叫分析软硬件集成对继电保护可靠性的影响。有研究学者针对目前继电保护系统可靠性评估过程中由于缺乏基础数据积累和必要挖掘而影响了评估结果可信度的问题，从继电保护系统可靠性及其基础数据的特点入手，设计实现了可靠性基础数据分析软件。软件在对原始数据进行预处理的基础上从不同角度进行立体分析，实现了数据预处理、详细可靠性指标的统计计算，以及可靠性的时变特征分析。软件可以从保护可靠性数据库中统计的典型属性入手，按照保护装置型号或电压等级，分析装置平均无故障工作时间、失效率、可靠度等函数，并据此作出保护系统可靠运行水平的短期预测。其分析结果可为全面评估继电保护系统的可靠性、制定合理的检修策略等提供依据，对进一步掌握和提升保护系统可靠运行水平具有积极意义。
与传统变电站继电保护相比，数字化变电站继电保护系统在结构和内涵上都发生了重大改变，其系统可靠性目前尚无标准的评价模型和方法。有研究学者在分析数字化变电站继电保护系统构成基础上，把信息流划分成同步对时、SV和GOOSE类，对每类信息流回路可能的拓扑结构进行了分析。然后用最小路集算法对Ｈ类信息流回路连通率进行计算，用串并联模型对继电保护系统的整体可靠性进行计算。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆该建模方法为评价继电保护系统不同方案的可靠性提供了有效手段。还有研究学者深入到元件层面，将元件重要度分析引入到保护系统中。从系统设计角度，元件重要度分析可以发现系统中的薄弱环节，从而帮助设计人员有针对性地优化系统设计、有效地提高系统的可靠性；从系统维护角度，元件重要度分析可以指导维护人员合理分配系统维修资源，建立优化的维护计划。
3继电保护失效率研究
电网可靠性所研究的继电保护系统是指由互感器、断路器、数字式继电器和有
关二次接线构成的研究体系，国内外已经有不少研究就其可靠性模型和概率算法进行了研究。这些研究有的只利用长期统计数据，其结论不能反映系统的实时
风险，有的用状态分析法仅重点计算由继电器硬件引起的失效概率。近来的相关研究已经深入到了继电保护系统的主要硬件和软件模块层次，考虑到了保护原理、
配置和整定情况，以及电网运行状态对其失效概率的影响。计算继电保护系统失效概率的主要目的之一是量化其对电网运行可靠性的影响，而实际电网中的继电保护常常是多重化配置的，沮合情况也是多样的，需要统一的继电保护系统可靠性模型来反映保护原理、配置方案、配合关系、电网状态及一次系统故障类型等诸多因素的综合影响，并提出广泛适用的失效概率计算方法。
一般工程应用中，失效率估算失效数据为基础，其主要方法有极大似然估计和最小二乘拟合。针对继电保护装置失效率，其方法具有一定的通用性，但其现场数据具有一定的特殊性。现场获得的继电保护装置失效数据，有完整数据、左截尾数据和定时截尾数据。完整的失效数据包含所有继电保护装置的全部失效时间，当被观测保护装置数目较少、观测时间较长时，有可能获得完整的失效数据。实际上，针对区域电网的保护装置整体失效率估算，由于保护装置投运时间的差异较大和现场运行情况的差别，导致实测数据总是不完整。若观测时间内仅有部分继电保护装置失效或只能获得一段时间内保护装置的失效数据，送在实际工程中经常出现，称之为＂定时截尾＂，此时需要采用定时截尾数据的方法估计失效率。另外，由于继电保护可靠性评估的研究在国巧开展较晚，一般新投运的保护装置失效数据较为完整；而较早投运的保护装置早期的失效数据往往没有记录。针对送整保护装置的失效率估算，需要采用＂左截尾＂数据的方法。除此之外，由于人为记录的原因，有些保护装置的失效数据只有失效次数，而有些则包含完整的失效时刻，这样就产生了２种失效数据类型：失效次数数据和失效时刻数据。
4继电保护在线监测技术研究
对继电保护的在线监测是获取继电保护实时运行状态的基础，而在线监测的主要目标就是发现系统存在的隐藏性故障，将继电保护的信息输入到监测系统中，然后通过逻辑计算模拟得到继电保护的运行状态，与实时监测系统的结果对比与来反应继电保护的状态。关于继电保护监测系统的构成及监测方法，国内外己经有一些研究。有文献提出了继电保护监测系统的主要构成模块，即监视模块、逻辑控制模块以及一个继电保护误动作追踪的在线数据库。监视模块用于监测继电保护的不正常运行状态，当监测到继电保护处于不正常运行状态时，启动逻辑控制模块对继电保护加以控制，对可疑的装置或元件进行检查或者重新设计跳阐逻辑，当继电保护误动作时，追踪误动作元件并将其记录在数据库中。有研究人员提出一种能覆盖全站所有继电保护设备的监控系统，其对可疑元件能进行脆弱性评估，大大提离了继电保护设备的可靠性。美国电力科学研究院联合华盛顿大学以及一些其他大学共同开发的电力系统防护系统，具有监视继电保护设备中可能的隐藏故障，评价电力系统中的脆弱区域的功能，其监视功能主要通过对远端故障录波器的监视及实时分析实现。有文献用WAMS对继电保护的隐藏性故障进行监测。通过WAMS测量得到的电力系统电流、电压等相量信息是十分精确的，利用得到的这些相量值计算电力系统的实时状态及继电保护的保护判据，与继电保护装置实时测量得到的值进行比较，从而发现继电保护装置中的隐藏故障。数字化智能变电站以其先进的通信、测控装置的应用，正逐渐取代传统的变电站。由于EC61850规约在数字化智能变电站中的应用经过各种研究已经在不断完善，智能电子设备已经可以为互感器的诊断提供依据。
参考文献
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论文作者:胡毅、王峦、刘颖彤
论文发表刊物:《科技新时代》2018年9期
论文发表时间:2018/11/15
标签：继电保护论文; 可靠性论文; 系统论文; 保护装置论文; 数据论文; 在线论文; 电力系统论文; 《科技新时代》2018年9期论文;