摘要：随着现代电网规模的发展，设备数量不断增加，传统继电保护定期检修模式已不适应电网生产运行需要。而作为电网第一道防线的继电保护设备，其运维检修质量将直接影响到电网的安全稳定运行，因此，开展继电保护检修新模式探索十分必要。继电保护设备传统定期检修模式存在着一些弊端：一是可操作性差，受制于电网供电可靠性要求和人力资源的现状，部分运维单位定期检修完成率不足75%，造成大量设备检修任务超周期；二是检修针对性不足，定期检修要求所有设备到期必检，导致部分运行状态不佳设备无法得到及时检修，而运行状态良好的设备却被过度检修；三是检修策略不科学，设备检修策略没有针对对象设备的隐患部位重点开展。长期下去，势必造成电网继电保护设备运水平下降，对电网安全稳定运行造成威胁。国内部分区域电网开展了继电保护离线状态检的探索工作，研究了设备可靠性，通过人工采集的数据进行状态检修工作，并取得了一定的成果，但在实施时存在着一系列问题。首先，增加了现场人员的状态评价的工作量，加重了人员负担；其次，人工采集获得的设备状态量数据偏少，难以全面评估设备运行状况；再者，离线状态检修策略受人为主观因素影响，科学性和针对性难以得到保证。目前继电保护装置已经具有强大的自检、测量、故障记录和数据通信等功能，可以以非侵入式检测方式在线获取装置状态信息，为在线判别继电保护装置健康状态和在线确定设备检修策略提供了可能。
关键词：继电保护；在线状态检修；应用
1继电保护二次回路在线检测与故障诊断系统框架
继电保护二次回路在线检测与故障诊断系统分为两大部分，分别为主站系统以及站端装置，主站在调度端进行布置，站端的数据采集端为网络报文记录分析装置，不需要额外增加新的设备，符合经济实用简单原则。该系统选择将网络报文记录分析装置跟继电保护设备通过线路有效连接在一起，对一些关键数据进行提取，再进行上传，最终在调度端完成分析。一些新建的智能变电站，数据采集源端也可以直接选择在线监测与故障诊断装置。站端主要是完成对信息的采集、整理、配置和过滤。有故障出现时，站端装置可以及时快速地对故障信息进行诊断收集，并及时传递至主站系统，主站系统对收集来的信息进行分析诊断，呈现在显示界面。
2在线监测信息分析
2.1装置运行状态信息
装置运行状态信息主要有三方面内容：第一个方面为软硬件自检信息，主要检测装置在运行过程中的温度、光强以及电源电压等信息。第二个方面为采样值，包含了各个支路电流、差动电流等信息。第三个方面为开关量，主要对重要的开入量状态进行检测。对运行状态信息进行长期检测，能够为之后的检修提供基本技术资料以及依据。
2.2保护动作信息
保护动作信息主要有两方面内容：一方面为保护动作信号，指保护启动以及保护动作元件信号；另一方面为动作出口信号，具体指出口相别以及整组动作时间。
2.3告警信号信息
告警信号信息有三方面内容：第一方面为采样值异常告警，有SV链路的中断、品质异常以及检修状态异常等，另外还有CT/PT断线等情况；第二方面为开入量异常告警，主要包含开入量的异常以及GOOSE的检修异常以及链路中断情况；第三方面为装置异常告警，有闭锁情况和失电告警情况。当二次回路出现异常时，可以快速、准确地对故障进行诊断，评估其运行状态，为检修人员之后的检修提供重要的参考价值，方便智能变电站的维修。
3继电保护装置在线状态检测
3.1在线状态检测
继电保护在线状态检测是继电保护在线状态检修的基础和核心。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆继电保护在线状态检修采集保护装置的环境温湿度、三相电流、三相电压、装置工作电源、ADC基准电压和光纤通道光强等数据信息，多元化和多渠道的保护状态数据构成了继电保护在线状态检修的主要数据基础。
3.2环境状态量检测的必要性
研究表明，继电保护装置的电子元器件的物理运行劣化特性与其所处的温湿度环境密切相关，具体体现为性能指标下降、使用寿命缩短和热噪声增加等，严重时甚至引起器件内部开路或短路等。以温度为例，电子元器件的工作温度每上升10℃，其寿命将下降一半；湿度也对其性能和寿命影响很大，湿度的上升加快电化学腐蚀的过程，最终导致半导体器件失效。国调中心目前正在试点运行小型化和就地化的新型继电保护装置，是继电保护发展的必然趋势。但是小型化的设备散热成为一个运行必须面临的难题；就地化安装于一次设备带来的恶劣的运行环境，必然会影响新型继电保护装置的工作。因此，相比较于传统继电保护设备，新型设备更要考虑温湿度等运行环境状态参数对新型继电保护装置运行的影响。
3.3环境状态参数数据的评价方法
目前部分新型继电保护装置内设置有温度和湿度传感器探测点，可以通过采集装置的内部运行温度和湿度，作为重要的状态评价参数，通过MMS报文进行上送。由于电子元器件的性能退化及失效是一个很复杂的过程，而且不同类型器件的失效模型是不同的。可以通过聚类比较法和聚类趋势分析法进行分析。聚类比较法以温度状态量为例，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。聚类趋势法以温度状态量为例，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。
3.4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。
3.5光功率接收端状态在线检测
光信号的强度在光纤传输链路上受光的吸收、散射和辐射等因素的影响会有一定的损耗，损耗主要产生在光纤的纤芯中、光纤连接法兰处以及光纤的熔接处。光功率接收端通信误码率(BER)和通道信噪比(Q)之间的关系可以用式(4)来描述。
4结论
继电保护在线状态检修在安徽电网实践中取得了较好的效果。1)检修工作针对性大大加强，年度继电保护设备检修工作量同比减少约28.5%，现场作业人员得以将有限的检修力量集中投入到运行状态不佳的设备上，提高了二次设备检修工作效率；2)提升了设备健康状况水平，年度继电保护设备异常率同比下降约9.3%；3)真正达到了“应修必修”和“修必修好”的工作目标，提高了电网的安全稳定运行水平。
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论文作者:王玮,臧伟
论文发表刊物:《防护工程》2018年第1期
论文发表时间:2018/5/21
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