智能变电站继电保护检修作业安全风险管控解析

王婧弘 许尧 张驰

摘要：继电保护设备的运行是确保电力系统运行良好状态的关键。继电保护设备运行状态、稳定性以及安全程度都是继电保护设备检修的重要工作内容。互感器问题、保护装置问题、短路问题、设备运行的环境问题是变电站继电保护设备检修工作中的常见问题,合理运用继电保护技术和完善的继电保护设备工作机制可以有效应对变电站继电保护设备检修的常见问题,有利于继电保护设备检修工作的顺利开展。

关键词：智能变电站；继电保护；检修作业；安全风险；管控

为了获得智能变电站继电保护系统的最佳检修间隔，更有效地发挥状态检修的作用，本文提出了基于故障概率预测的状态检修策略。基于威尔分布模型对机电保护系统各组件故障率分布进行建模，并使用最小二乘法实现拟合，得到最佳估算值。同时，通过修正系统各组件基础故障率曲线以及其他方法可以反映检修影响因素、单个组件的故障率差异、组件运行状态、家族故障对故障率的影响，有效提高了系统故障率预测准确度。在此基础上获得各组件累积故障概率基准值，从而求解出最佳的检修间隔，有助于进一步提高智能变电站继电保护系统检修效率。

1变电站继电保护的重要性

由于变电站长时间处于运行状态,发生各种各样的故障问题是不可避免的。一旦出现故障问题,变电站继电保护需要快速做出反应,迅速发出跳闸命令、及时排除故障,这不仅是继电保护的主要工作内容,也是变电站继电保护至关重要的作用。变电站继电保护主要是根据检测变电站的电流数值、电压高低、温度、频率等相关的数据信息进行综合分析,当超出常规数值时,在短时间内,根据故障类型发出跳闸命令或者报警信号。根据电流值的大小来进行选择性跳闸的为反时限保护,电流值越大跳闸速度随之越快。所谓定时限保护是指根据时间来进行选择性跳闸,故障电流超过整定值以后,超出定制时间后才发出跳闸命令。

变电站运行的常见故障为:三相短路、两相短路、单相接地等;变电站出现超常规数据信息一般为:超负荷、过电压、低周波、高温、电压不稳、测量回路断线等现象。变电站继电保护主要作用体现在变电站出现故障以及超常规数据时能够迅速有选择的发出跳闸命令、及时切断故障以及发出报警,从而实现保障电力系统的稳定运行,降低变电站设备故障造成的损失,缩小因变电站故障造成的停电范围,换言之,继电保护设备的灵敏程度能够有效提升继电保护的工作质量。

2基于故障概率预测的继电保护系统检修方法

2.1 累积故障概率

智能变电站所用的继电保护装置的组件均属于IED组件，其故障特性类似于常规微机保护。因此，结合定期检修微机继电保护组件的经验可知智能变电站110kV以上保护设备状态检修周期4年。如果组件状态正常，则可根据推后1年，即最大检修间隔为5年。本方案将正常运行5年后的故障累计概率作为各组件故障概率基准值，以得到最合理的检修间隔时间。因为智能变电站继电保护系统装置智能化程度高，所以其故障率分布曲线呈早期、偶发、损耗3阶段变化规律，各阶段中组件的故障概率基准值存在差异。偶发故障期组件故障率影响因素包括老化、疲劳等，类似于定期检修策略下组件正常运行的影响因素。因此，可以通过构建相应的故障率分布模型，取故障期的中点作为参考时间点结算求解该参考点前、后年（合计5年）内的故障累计概率作为基准值，用于明确最佳检修间隔。

2.2 检修时间优化求解

继电保护装置的检修间隔由两部分组成，即各组件的检修间隔、整个继电保护系统的检修间隔。因此，需要先求解各个组件的检修间隔，再求解继电保护系统的整体检修间隔。对于各组件先基于相应的故障率分布模型考虑其故障率对应的使用年限和故障率，需考虑家族故障、健康状况及检修情况等因素。根据各部件的故障率分布曲线可以得到组件从最近一次检修到当前时间内的累积故障概率是组件在检修时间间隔内的故障概率的一部分。由此可知，两个维护间隔期间组件的累积故障概率包括从上次维护到当前时刻的累积故障概率以及未来一段时间的累积故障概率。

2.3 继电保护系统检修基本流程

制定检修计划时应考虑各个方面。例如，继电保护系统各组件的基本故障概率校正，检修时间间隔的优化求解等。第一步，统计各组件的运行状态数据并进行分析，使用最小二乘法实现拟合，建立基础故障率分布曲线参数优化估计值威布尔分布模型。第二步，计算继电保护系统各组件的正常运行时间均值，以校正基础故障率分布曲线，包括校正单个故障和校正家族故障。第三步，计算系统各组件的等效役龄时，要考虑检修回归因素，并通过相应的解算获得各组件的等效运行年限。第四步，基于保各组件的检测健康状态评估值，对计算出的等效役龄进行校正，得到校正后的等效役龄t。第五步，基于继电保护系统各组件的定期维护和基础故障率分布曲线，明确各组件的累积故障概率基准值。第六步，在确定校正后的等效役龄、故障率分布以及累积故障概率的基准值的基础上计算组件检修间隔。第七步，整个继电保护系统的检修维护间隔时间由系统中各组件检修间隔时间的最小值确定。

2.4设备故障解决

继电保护装置一旦出现故障,要进行科学分析,选用最合理的技术进行故障处理。出现故障后要进行合理分析,尽快开展相关检测工作,通过置换法、对比法、回路拆除法来确定故障点,从而实现排除继电保护设备故障目的。另外按照对比法,比对正常设备和故障设备参数的区别,能够迅速找出故障点,在此基础上利用置换法能够有效应对接线错误导致的继电保护设备故障。针对变电站继电保护中出现的互感器和回路等相关问题,确定故障点是排除所有继电保护故障的首要任务,然后利用先进的数据信息管理技术和专业的继电保护相关知识以及丰富的工作经验,及时排除故障,保证电力系统的安全运行。

2.5人员控制

提升继电保护设备检修人员的职业素养和专业技能知识以及树立良好的价值观,调动相关工作人员的工作积极性,增强责任意识、定期举办继电保护专业知识和继电保护检修相关的现代化信息技术的培训班,培养综合型人才,是解决故障的有效途径。故障检修工作人员在完成日常维护、排查等既定的工作内容的同时,在故障发生时,能够运用专业知识,及时有效解决继电保护设备故障,为电力系统的向好发展创造有利条件。

结论

电力系统伴随社会的发展,已经越来越多的受到人们的关注。为保证变电站继电保护设备检修工作在电力系统中充分发挥作用,继电保护设备检修工作者只有做好变电站继电保护设备的日常检查、维护工作,确保变电站发生故障时,继电保护装置能够满足选择性、速动性、灵敏性和可靠性的基本需求,使继电保护设备能够在第一时间充分发挥作用,为电力正常输送提供基础保障,使电力系统的稳定性和安全性得到保证。

参考文献：

[1]丘波.变电站继电保护设备状态检修的管理浅析[J].建筑工程技术与设计,2017(24):3897.

[2]朱海彤,鲁震.智能变电站继电保护设备状态检修应用的研究[J].建筑工程技术与设计,2017(16):3408.

[3]陈宇宁,肖亚华.变电站检修继电保护设备常见问题分析及处理措施[J].价值工程,2019,38(27):193-194.

[4]肖鹏.探讨变电站检修继电保护设备常见问题及处理对策[J].工程技术:全文版,2016(12):00174-00174.