基于電力繼電保護(hù)問題的探討

隨著微機(jī)繼電保護(hù)應(yīng)用的普及,保護(hù)裝置逐步具備了相應(yīng)的數(shù)據(jù)接口可實(shí)現(xiàn)保護(hù)裝置重要信息的數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳。充分利用數(shù)字式保護(hù)的技術(shù)特征,實(shí)現(xiàn)數(shù)字式保護(hù)的狀態(tài)檢修,改變目前保護(hù)裝置計(jì)劃檢修模式,將預(yù)防性試驗(yàn)改為預(yù)知性試驗(yàn),提高設(shè)備的安全運(yùn)行水平,已成為一種共識。

　　但是,繼電保護(hù)構(gòu)成的是一個(gè)系統(tǒng),不僅僅是裝置本身,如交流、直流、控制回路等,由于部分回路還沒有監(jiān)測手段,對設(shè)備狀態(tài)無法進(jìn)行實(shí)時(shí)的技術(shù)分析判斷。如,由于操作回路一直由硬件實(shí)現(xiàn),除少量的硬件信號可通過遠(yuǎn)動或綜自設(shè)備上傳以外,回路無在線監(jiān)測手段,形成了保護(hù)監(jiān)控回路中的空白點(diǎn)。

　　因此,就繼電保護(hù)裝置的應(yīng)用現(xiàn)狀而言嚴(yán)格意義上講大多數(shù)保護(hù)并不具備狀態(tài)檢修的條件。

　　1.狀態(tài)檢修概述

　　設(shè)備檢修體制是隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步而不斷演變的,由事后檢修/故障檢修發(fā)展到預(yù)防性檢修,預(yù)防性檢修主要有兩種模式,以時(shí)間為依據(jù)的檢修,預(yù)先設(shè)定檢修工作內(nèi)容與周期的定期檢修,或稱計(jì)劃檢修和以可靠性為中心的檢修。

　　狀態(tài)檢修也叫預(yù)知性維修,首先由美國杜邦公司提出,以設(shè)備當(dāng)前的工作狀況為檢修依據(jù),通過狀態(tài)監(jiān)測手段,診斷設(shè)備健康狀況,確定設(shè)備是否需要檢修或最佳檢修時(shí)機(jī)。狀態(tài)檢修的目標(biāo)是減少設(shè)備停運(yùn)時(shí)間,提高設(shè)備可靠性和可用系數(shù),延長設(shè)備壽命,降低運(yùn)行檢修費(fèi)用,改善設(shè)備運(yùn)行性能,提高經(jīng)濟(jì)效益。狀態(tài)檢修是建立在設(shè)備狀態(tài)有效監(jiān)測基礎(chǔ)上,根據(jù)監(jiān)測和分析診斷的結(jié)果安排檢修時(shí)間和項(xiàng)目,主要包含設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測、設(shè)備診斷、檢修決策三個(gè)環(huán)節(jié)。狀態(tài)監(jiān)測是狀態(tài)檢修的基礎(chǔ),狀態(tài)監(jiān)測是設(shè)備診斷的依據(jù),檢修決策就是結(jié)合在線監(jiān)測與診斷的情況,綜合設(shè)備和系統(tǒng)的技術(shù)應(yīng)用要求確定具體的檢修計(jì)劃或策略。電力系統(tǒng)長期以來實(shí)行的以預(yù)防性計(jì)劃檢修為主的檢修體制,主要依據(jù)檢修規(guī)程來確定檢修項(xiàng)目,存在設(shè)備缺陷較多的檢修不足,設(shè)備狀態(tài)較好的又檢修過度的狀況,一定程度上導(dǎo)致檢修的盲目性,實(shí)際上很難真正實(shí)現(xiàn)“應(yīng)修必修,修必修好”的檢修目標(biāo)。

　　電氣設(shè)備根據(jù)功能不同可分為一次設(shè)備和二次設(shè)備,其中電氣二次設(shè)備主要包括繼電保護(hù)、自動裝置、故障錄波器、就地監(jiān)控和遠(yuǎn)動等。隨著一次設(shè)備狀態(tài)檢修的推廣,線路不停電檢修技術(shù)的應(yīng)用,因檢修設(shè)備而導(dǎo)致的停電時(shí)間將越來越短,從客觀上對電氣二次設(shè)備檢修提出了新的要求。作為電氣二次設(shè)備重要組成部分的繼電保護(hù),承擔(dān)著保障電網(wǎng)穩(wěn)定和電力設(shè)備安全的重要職能,在實(shí)際運(yùn)行中因繼電保護(hù)造成的系統(tǒng)故障時(shí)有發(fā)生,盡管隨著數(shù)字式保護(hù)裝置的廣泛使用,保護(hù)不正確動作次數(shù)相對減少,但由于制造、設(shè)計(jì)、施工、試驗(yàn)、運(yùn)行等各種原因造成的保護(hù)不正確動作絕對次數(shù)仍然很多。作為保障繼電保護(hù)正確履行電網(wǎng)“靜靜的哨兵”職能的主要手段依舊是依據(jù)傳統(tǒng)的《繼電保護(hù)及電網(wǎng)安全自動裝置檢驗(yàn)條例》通過定期檢修維護(hù)保護(hù)裝置的可用率,顯然,這種基于靜態(tài)型設(shè)備的檢驗(yàn)規(guī)定已經(jīng)不適應(yīng)現(xiàn)代信息技術(shù)被廣泛應(yīng)用的數(shù)字式保護(hù)。

　　因此,繼電保護(hù)設(shè)備如何在檢修體制、檢修方法及檢驗(yàn)項(xiàng)目、檢修周期等方面通過合適的技術(shù)措施和手段,保證保護(hù)設(shè)備的可靠運(yùn)行適應(yīng)電網(wǎng)安全運(yùn)行的要求,實(shí)行保護(hù)設(shè)備狀態(tài)檢修將成為一種必然的選擇。

　　2.保護(hù)狀態(tài)檢修需求

　　傳統(tǒng)的繼電保護(hù)、安全自動裝置及二次回路接線是通過進(jìn)行定期檢驗(yàn)確保裝置元件完好、功能正常,確保回路接線及定值正確。若保護(hù)裝置在兩次校驗(yàn)之間出現(xiàn)故障,只有等保護(hù)裝置功能失效或等下一次校驗(yàn)才能發(fā)現(xiàn)。如果這期間電力系統(tǒng)發(fā)生故障,保護(hù)將不能正確動作。以往的保護(hù)檢驗(yàn)規(guī)程是基于靜態(tài)型繼電器而設(shè)計(jì)的,未充分考慮到數(shù)字式保護(hù)的技術(shù)特點(diǎn),對數(shù)字式保護(hù)沿用以前規(guī)程規(guī)定實(shí)施的檢修周期、項(xiàng)目不盡合理。

　　同時(shí),現(xiàn)在電網(wǎng)主接線方式在很大程度上限制了設(shè)備停役檢修的時(shí)間,如一臺半斷路器接線方式的線路保護(hù)很難實(shí)現(xiàn)停電檢修,除非結(jié)合線路停電檢修;雙母線接線方式已逐步取消旁路開關(guān),變壓器保護(hù)很難因保護(hù)校驗(yàn)而要求變壓器停電,母差保護(hù)、失靈保護(hù)的定期檢驗(yàn)安排更是困難重重。另一方面,帶電校驗(yàn)保護(hù)具有實(shí)施上的安全風(fēng)險(xiǎn)和人員安全責(zé)任風(fēng)險(xiǎn),因此,在實(shí)際運(yùn)行中基本上很難保證保護(hù)設(shè)備可以有效地按照《繼電保護(hù)及電網(wǎng)安全自動裝置檢驗(yàn)條例》的要求完成檢驗(yàn)項(xiàng)目;尤其數(shù)字式保護(hù)的特性在很大程度上取決于軟件編程,這并非可以通過傳統(tǒng)的檢驗(yàn)項(xiàng)目來發(fā)現(xiàn)保護(hù)特性的偏差,實(shí)際上,傳統(tǒng)檢驗(yàn)規(guī)程所確定的檢驗(yàn)項(xiàng)目合理性已面臨新技術(shù)應(yīng)用的挑戰(zhàn)。數(shù)字式保護(hù)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)使保護(hù)設(shè)備本身具有很強(qiáng)的自檢功能。因此,作為裝置本身的監(jiān)測和診斷已具備實(shí)現(xiàn)的可能,保護(hù)裝置檢修決策的確定具有了可靠的基礎(chǔ)。同時(shí),電氣設(shè)備狀態(tài)檢修其概念上的合理性和技術(shù)上的可實(shí)現(xiàn)性,使保護(hù)實(shí)行狀態(tài)檢修模式具有極強(qiáng)的示范效應(yīng),檢修效率提高和設(shè)備可靠性的提升,將能有效地提高設(shè)備的安全性和可用率,適應(yīng)電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行需要。

　　3.需解決的應(yīng)用難點(diǎn)

　　與電氣一次設(shè)備不同的是電氣二次設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測對象不是單一的元件,而是一個(gè)單元或一個(gè)系統(tǒng)。監(jiān)測的是各元件的動態(tài)性能,微機(jī)保護(hù)和微機(jī)自動裝置的自診斷技術(shù)的發(fā)展為保護(hù)設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。

　　雖然,數(shù)字式保護(hù)裝置本身具備狀態(tài)檢修的實(shí)施基礎(chǔ),但作為電網(wǎng)安全屏障的繼電保護(hù)除裝置本身,還包含交流輸入、直流回路、操作控制回路等,狀態(tài)檢修范疇如果僅僅局限在裝置本身將很難有實(shí)施推廣的基礎(chǔ),對于保護(hù)的狀態(tài)檢修必須作為一個(gè)系統(tǒng)性的問題來考慮,或者說保護(hù)的狀態(tài)監(jiān)測環(huán)節(jié)如果能包含交流輸入、直流、操作回路等,狀態(tài)檢修就比較有可能在實(shí)際應(yīng)用中得到推廣。

　　因此,實(shí)施保護(hù)設(shè)備狀態(tài)檢修應(yīng)監(jiān)測:交流測量系統(tǒng),包括CT、PT二次回路絕緣良好、回路完整,測量元件的完好;直流系統(tǒng),包括直流動力、操作及信號回路絕緣良好、回路完整;邏輯判斷系統(tǒng):包括硬件邏輯判斷回路和軟件功能。保護(hù)裝置本身容易實(shí)現(xiàn)狀態(tài)監(jiān)測,但由于電氣二次回路是由若干繼電器和連接各個(gè)設(shè)備的電纜所組成,要通過在線監(jiān)測繼電器觸點(diǎn)的狀況、回路接線的正確性等則很難,這可能是保護(hù)遲遲未能有效地推進(jìn)狀態(tài)檢修的主要原因之一。

　　電氣二次操作回路是對電氣一次設(shè)備進(jìn)行操作控制的電路,是繼電保護(hù)的一個(gè)重要組成部分。在繼電保護(hù)設(shè)備要求進(jìn)行狀態(tài)檢修的情況下,作為繼電保護(hù)出口控制回路操作箱均采用硬件式結(jié)構(gòu),即由繼電器直接在220V強(qiáng)電回路中通過二次線聯(lián)接而成,接線繁雜,不具備自檢、在線監(jiān)測、數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳等功能。