继电保护状态检修研究及应用 2月20日

工程硕士研究生选题报告及论文工作计划研究生姓名学号院(系、所) 学科、专业电气工程学校指导教师专业技术职务企业指导教师专业技术职务入学日期2012年2月21日论文工作计划附件：拟选论文题目：继电保护状态检修研究及应用一、选题背景及其意义追求更高的系统可靠性和用户满意度，注重降低成本是电力系统一直以来努力的目标，降低成本的努力集中于降低运行和维护费用。

电网运行的基础是供电设备的检修。

占企业经营成本的一大部分支出为检修技改费用，检修质量如何直接影响供电可靠性和电能质量，直接关系到电网运行质量[1-3]。

另外，随着电网的发展，供电设备数量日益增多，迫使各电力公司更关注企业的利益，更注重企业资源的优化配置，更注重追求企业利润的最大化，特别是电力体制改革的全面推进，在设备的检修费用成本日益增加的压力下，革新检修方式，采用更为先进的检修管理手段己是迫在眉睫[4]。

继电保护设备对电网的稳定运行起着重大的作用，是电力系统中重要的组成部分，继电保护装置的误动或者拒动都会给电网运行带来极大的影响。

因此，目前运行维护人员的首要任务是提高继电保护装置动作的可靠性。

而提高继电保护装置动作的可靠性的关键是对二次设备进行有效和及时的校验维护。

二、国内外研究动态根据《继电保护及电网安全自动装置检验条例》的要求，目前，我国继电保护装置的校验主要分为以下三类[7-10]：(1)新安装装置的验收检修；(2)运行中装置的定期检验；(3)运行中装置的补充检验。

其中，继电保护装置在设备投产后一年进行一次全面校验，以后每六年进行一次全面校验，每一至两年进行一次部分检验。

目前，常规的电磁型保护装置已经全面被微机继电保护装置取代，传统的继电保护与微机保护相比较，微机保护具有以下优点：(1)微机保护所有的保护数据采样，逻辑功能都由CPU完成，采用规范化硬件，出口继电器均采用了先进的全密封型继电器，极大地降低了二次回路的复杂性也提高了可靠性，减少了由于继电器接点问题和二次回路接触不良导致保护装置不正确动作的可能性。

(2)当检测到装置出现异常或故障时，微机保护都能通过先进的自检功能及时发出信号并闭锁相关保护。

(3)软件编程可标准化，模块化，灵敏性高，互换性好；具有可靠的通信接口，接入厂站的微机可使信息分析处理后集中显示和打印。

鉴于微机保护继电装置的可靠性和性能与电磁型保护相比在各个方面都有大幅度提高，因此，没必要根据传统的定检周期对二次设备进行定期检修。

传统的定期检修，单纯按固定的时间间隔对设备进行检修，不考虑设备的实际情况，因此这种检修方式存在着很大的强制性和盲卧胜，主要存在以下几个方面的问题：(1)不考虑设备的实际状况。

一律执行预先规定的检修周期，过度检修和不足检修并存，不但造成设备有效利用时间的损失和人力、物力资源的浪费，甚至会引发检修故障，出现越修越坏的情况。

(2)检修过程中针对性不强，掌握设备实际状态不够，检修中不能抓住重点。

(3)检修部门所维护的变电所和设备的数量在不断增多，但检修人员和检修成本无法同比例增长。

在人员有限的情况下，将导致设备校验工作的质量有所下降。

(4)由于计划检修停电次数较多，停电时间较长，造成检修工作的时间过长，也就增加了事故发生的概率。

从电网的稳定运行角度考虑，设备过多地停电检修，将会在很大程度上削弱电网的可靠性。

所以如果仍然按照计划检修的方式来安排工作，则势必难以权衡和面面俱到，难免影响到检修质量和电网、设备的安全[11]。

状态检修与定期检修相比，具有以下几点优势：(l)改善电网安全，减少线损，提高了供电可靠性，因为状态检修更有针对性。

(2)可以使检修具有实效性，能及时解决问题。

(3)减少了维护工作量，降低检修成本，提高经济效益，节省了企业经营成本。

(4)减少了倒闸操作，提高了人身和设备安全。

实施状态检修减少了大量的停电检修和带电检修工作量，降低了发生事故的概率。

(5)改善设备安全、延长设备使用寿命，这是因为有效避免了失当维修、不必要的维修和不解决根本问题的维修。

设备的检修与设备的可靠性紧密相关，设备可靠性低必然导致可用性的降低和检修的频繁发生。

事实上，检修工作也只能使设备维持或接近于由设计和制造所决定的固有可靠性，而状态检修就是要在了解设备健康状态的前提下通过检查、维护、修理乃至更新，以最小的代价保持或恢复系统及设备的固有可靠性水平。

电力系统保护中继电保护装置运行时可靠性指标的定义和计算与电力系统可靠性指标计算、继电保护装置的评价、使用、完善与发展等密切相关。

而确定继电保护装置运行状态的内涵则是一个十分关键的环节。

传统继电保护运行状况的评价和统计方法可以在一定程度上反映继电保护设备的部分运行状况，但在统计的针对性科学性方面以及全面性方面，还存在一些不足之处。

我国现行的统计方法是沿用前苏联的“正确动作率”统计方法，这种方法是用一定期限内被统计的继电保护装置的总动作次数和其中的正确动作次数来定义：正确动作率=(正确动作次数/总动作次数)X100%。

这种评价方法在被保护对象的故障频率很低，或在这一统计期限内根本没有发生过内部故障时，其正确动作率就会很低，甚至只能为零。

其实，这套保护可能经受了许多次区外故障冲击而未误动作，但这些情况却未能被现行的统计方法所反映，导致被人们误认为这种保护的性能差，这样是很不准确的。

这种继电保护装置运行状态的定义方式是否能正确而合理地反映继电保护装置的性能是一个值得进一步深入探讨的重要问题。

设备的状态在线监测就是通过现场的数据采集装置将要监测的电力设备的相关数据进行收集，并发送到指定的服务器和工作站中，利用在线监测技术软件对数据进行汇总和分析，从而得出该设备的状态是否符合继续安全运行的要求。

在线监测技术的实际应用表明，目前其应用尚需进一步积累经验，其可靠性还需进一步完善和提高；但这种技术的成熟应用将为电力主设备的可靠运行构筑一道坚强的安全防线是勿庸置疑的，它的实时性将取代现有的预防性试验技术而成为电力设备安全运行的第一道防线。

继电保护状态检修就是在电气二次设备状态监测的基础上，根据监测和分析诊断的结果，科学地安排检修间隔时间和检修项目的检修方式，它包括三层含义：设备状态监测；设备状态诊断；设备检修决策。

设备状态监测是实施状态检修的基础；设备状态诊断则以设备状态监测为依据，综合设备的历史信息，利用神经网络、专家诊断系统等技术来判断继电保护设备的健康状况。

电气设备状态检修内容包括在线监测与诊断、设备运行维护、设备管理、缺陷记录、故障记录、设备检修及检修后的验收等诸多工作，最后综合运行信息、设备信息、电力市场等信息作出检修决策。

状态检修的目标是：减少设备停电时间，延长设备使用寿命，提高设备使用率和安全可靠性，改善设备运行性能，降低设备运行检修费用，提高经济效益。

但是大多数人对状态检修的艰巨性、长期性、复杂性及其蕴藏的巨大潜力缺乏足够的认识。

从事继电保护工作的专业人员缺乏对状态检修理论的学习及深入的研究，对状态检修的认识停留在一个肤浅的状态，认为状态检修就是可以少干活。

其实无论故障检修还是预防性检修都是与技术发展的水平相联系的，状态检修也是一样，同时状态检修更需要科学的管理来支撑。

多年延续下来的定期检修制度严重束缚了人们的思维，只知道按校验规程办，至于如何确定新的检修周期、检修项目的变更是否合适，怎样在实践运行中去检验，寻找出规律，则很少考虑。

三、课题研究内容针对继电保护状态检修的国内外发展状况，以及继电保护状态检修实际应用中需要解决的问题出发，本课题主要针对以下几个方面进行研究：1、继电保护检修状态研究方法分析根据继电保护的设备概况及运行分析提出所面临的问题，并总结影响继电保护设备运行情况的原因。

2、继电保护设备在线监测的实现方法分析在线监测技术研究应用现状出发，指出了设备状态监测应用存在的问题，着重分析了继电保护设备在线监测的实现方法。

3、继电保护设备状态检修评估模型建立分析继电保护状态检修应用导则，根据应用导则建立继电保护设备状态检修评估模型，针对某一实例应用所建立的继电保护设备状态评估模型进行分析。

4、继电保护状态的可靠性分析用马尔科夫模型来分析保护设备的可靠性。

改进保护设备的马尔科夫模型，完善保护设备在各种状态之间的转移规律，使保护设备可能处于的各种状态和状态转移变的更加明确、合理。

以平均定检周期为自变量，不可用率为因变量，得出设备的不可用率随平均检修周期变化的曲线，得到不可用率最小值及与此对应的平均检修周期，即可以确定最佳检修周期。

5、继电保护设备状态检修维护策略的研究划分设备状态指标，建立设备状况指标和设备综合性指标，建立以可靠性为中心的继电保护状态维护策略，制定合理和经济的检修维护计划。

四、研究方案及难点1、继电保护检修状态研究方法分析根据实际的经验分析继电保护设备概况及运行时所面临的问题，总结影响继电保护设备运行情况的原因。

2、继电保护设备状态评估模型建立根据继电保护设备的检修导则，综合状态检修方法和检修导则建立继电保护设备状态检修的评估模型。

3、以可靠性为基础的继电保护设备状态维护策略的研究根据马尔科夫模型对继电保护设备的状态转移及可靠性进行分析，划分设备的状态指标，提出设备健康指标和综合性指标，建立以可靠性为基础的继电保护设备状态维护策略。

本课题的难点在于继电保护设备状态评估评估模型的建立和应用马尔科夫状态转移研究继电保护设备状态检修维护策略。

五、预期成果和可能的创新点预期成果：1、分析继电保护设备运行概况，根据实际数据总结影响继电保护设备运行情况的原因。

2、建立继电保护设备状态评估模型。

3、实现继电保护设备的状态检修策略。

可能的创新点：1、建立继电保护设备的状态评估模型。

2、应用马尔科夫状态转移方法建立以可靠性为基础的继电保护设备状态检修策略。

六、主要参考文献[1]DIJT587-1996，微机继电保护装置运行管理规程[M]．北京：中国电力出版社，1996[2]GB/T14285-2006，继电保护和安全自动装置技术规程[M]．北京：中国标准出版社，2006[3]王翠平，继电保护装置的维护及试验[J]．黑龙江科技信息，2007，23(7)：41-46．[4]陈绍光，电力系统二次设备状态检修探讨[J]．云南水力发电，2005，12(5)：31-35．[5]曾克娥，电力系统继电保护装置运行可靠性指标探讨[J]．电网技术，2004，11(7)：32-37．[6]李博，变电站主电气设备状态监测和故障诊断技术应用[J]．中国电力，2002，12(8)：33-38．[7]Shim. Digital signal processing applied to the detection of partial discharge：An overview[J].IEEE Electrical Insulation Magazine, 2000, 16(3)：6212.[8]S. A. Boggs, G.C. Stone. Fundamental limitations in the measurement of corona and partialdischarge [J], IEEE Trans. on Electrical Insulation, 1982, 17(2)：143-150.[9]H. G .Sedding, S. R. Campbell, G.C. Stone. A new sensor for detecting partial discharge inoperating turbine generators[J], IEEE Trans. on Energy Conversion, 1991, 6(4)：700-706.[10]H. G. Sedding, S. R. Campbell, G.C. Stone. On-line partial discharge detection in turbinegenerators[J], IEE Conference Publication, 1991, 250-254.[11]马辉，实现变压器状态检修的方法[J]．高电压技术，2001，02(7)：12-16．[12]卢志，10kV系统继电保护的综合分析[J]．电工技术，2007，04(5)：13-17．[13]谢泽权，提高继电保护正确动作率的措施[J]．广东电力，1997，08(4)：21-26．[14]黄善康，微机型继电保护的试验、检验与状态检修[J]．科技综述，2007，15(4)：23-27．[15]刘小兰，继电保护管理中存在的问题及改进措施[J]．广西电业，2007，13(4)：21-25．[16]杨洪灿，吕庆升，继电保护在电力系统中的可靠性研究[J]．黑龙江科技信息，2007，(5)：35-40．[17]J. Corbett，A. higgin, C. kelleher, A procedure for allocating limited resources to circuitbreaker planned maintenance. source: Cigre, Paris, Session 2002, pp13-303．[18]C. Rajotte, A. Jolicoeur, M. Landry,G. St一Jean, A. Mercier, G. Daigneault (Canada) S.Zelingher, R. Schwabe and R. Bennett (United States)，a novel methodology backed by field experience for assessing the benefits of on-line condition monitoring systems for substation equipment .source:cigre, Session 1996，pp23-202．[19]D. KOPEJTKOV A H.-P.OTTH.ROHSLERF. SALAMANCAJ. J. SMIT A. STRNAD* P.WESTER (Germany)，Strategy for condition based maintenance and updating of substations.source:Cigre, Session 1996，pp23-105．[20]黄耕，宋英杰，大型企业设备备品备件库存分类方式研究[J]．中国市场，2007，02 (13)：11-15．[21]H ong-Tzer Y ang, Wen-Yeau Chang, A new neural networks approach to on-line faultsection estimation using information of protective relays and circuit .Source: IEEE Transactions on Power Delivery, v 9.n 1.1994, p 220-230．[22]M. Samrout，F. Y alaoui，E. Chatelet，N. Chebbo, New methods to minimize the preventivemaintenance cost of series一parallel systems using ant colony optimization. Source: Reliability engineering& system safety, UK，v 83. n 5.2005，p346-354．[23]刘元刚，李传友，微机在企业备品备件管理中的应用[J]．山东冶金，2000，23(3)：17-21．[24]高正平，任梦华，备品备件管理新模式[J]．中国电力企业管理，2006 ，17(11)：12-16．[25]董青云，加强备品备件的管理[J]．甘肃科技，2005，25(12)：24-28．。