继电保护装置的状态检测和维修技术研究

摘要：随着电力系统结构的日益复杂，继电保护装置在电力系统的平稳安全运行中起到重要的作用。对继电保护装置的状态监测和及时维修可以改善继电保护装置的运行性能，增强电力系统的平稳性。文章对状态检修的意义和发展进行了简要阐述，并详细分析了主要的状态监测方法和维修技术。

关键词：继电保护装置；状态监测；电力系统

中图分类号：TM774 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）12-0136-02

继电保护是指当电气系统中电气部件发生故障或者不正常运行时，发出报警信号或于相应断路器跳闸的一种自动化的保护技术。继电保护装置是电力系统中的重要成分，是保证电气部件安全运行的重要装置，能够有效防止电气部件损坏、电力故障范围扩大。对继电保护装置进行状态检测和维修能够增加保护装置的可靠性。

设备的检修体制的发展主要经历了三个阶段，包括故障后检修、预防性检修以及状态检修。前两种都属于传统式检修，状态检修是新型检修方式。

故障后检修。故障后检修指设备无法正常运行后才对故障进行检修，使设备恢复到正常运行状态。这种检修模式能够提高设备利用率，避免许多非必须性的检修。有效防止浪费资源，但其弊端是没有计划性，故障已造成重大损失。

预防性检修。预防性检修中主要的检修方式是定期检修。定期维修对设备老化的规律进行统计，预先确定检修间隔、备品备件等。这种在电力系统检修中广泛应用。但其缺陷是需投入大量物力人力，且检修效率不高。

状态检修。状态检修以设备状态为根据对设备未来状态进行预测。通过对设备日常检查、在线监测和故障诊断获得设备状态信息。在设备发生故障前进行维修。这种检修模式能够提高效率，节省维修成本。

1 状态检修概述

目前我国电力系统的规模越来越大，系统的结构越来越复杂，系统中的设备种类和数量越来越多。因此相应的继电保护装置越来越多，导致设备检修的成本和难度越来越大。随着技术的发展，原来的电磁式继电保护被微机继电保护代替，保护的可靠性和性能得到提高，然而目前的检修模式仍然以定期维修为主，在一定程度上导致设备的欠修和过修，检修成本增加，可靠性降低。因此需要在设备检修中实施状态检修。

状态检修是以效益、安全为目的，通过对设备的状态评价、检修决策，使得设备运行安全可靠，且检修成本合理的一种检修策略。这种检修策略各种电力系统如发电机、输电线路、变压器中得到广泛应用。状态检修实施后，提高了检修效率，延长了大修的间隔，降低了小修的频率，防止了设备的欠修和过修，减少了事故的发生，有效降低了运行成本。

状态检修根据设备实际状态为根据，利用高科技的状态检测方法，发现故障的征兆，判断出发生故障部位、严重程度，然后确定最适合的维修方法和维修时间。设备的状态主要包括：设备的历史运行情况、在线检测的状态情况、预防性实验的结果。设备的状态检修建立在对以上状态信息的全面评价之上，客观地确定检修方案。状态检修以设备状态为基础，能够有效提高检修的针对性，避免了设备过修，减少了设备的不必要维修，提高检修的质量，有效减少了设备故障的发生。

从提出继电保护状态到现在，在状态检修的准备和方案实施两方面取得了一定的研究成果。许多状态检测的技术运用为状态检修提供更加丰富的状态量，人工智能、计算机技术在故障诊断中促进了状态检修的发展。

1.1 状态检修的准备

设备的状态评估是设备状态检修的准备阶段，对设备的最新状态进行评估，依据评估得到的状态信息，包括历史故障情况，状态监测数据、设备检修记录和设备参数，为下一步的设备检修方案决策提供依据。有研究提出状态检修应包括收集继电保护运行基础资料、保护状态检测、保护装置维修及评价。同时有研究提出利用管理信息系统对继电保护状态进行检修。

1.2 状态检修实施方案决策

目前继电保护装置状态检修主要包括马尔科夫模型计算检修间隔、专家系统和神经网络方法实现状态检修以及实现二次回路的监测。状态检修的初期主要通过专家系统和神经网络实现。神经网络能够检测因果关系不明确的故障。专家系统可以实现故障监测。专家系统结合历史故障情况，利用状态预测信息推理做出结论。

2 继电保护装置的故障及维修

2.1 继电保护装置的常见故障

（1）继电保护装置材质不合格、精度不高，导致装置的保护性能较差，引起拒动和误动现象。若电力系统运行时部件温度过高且降温不及时，继电保护装置容易烧坏，导致保护功能失效。

（2）互感器回路短路、断线、机械问题导致零序电压比增大、电流增大，造成短路。互感器的二次中性点多次接地、接触不良导致二次接地和设备电压上的电压，产生

短路。

（3）当微机继电保护装置的抗干扰能力不够强，一旦受到外界的通信器等干扰器的干扰容易造成逻辑器件判断和分析错误。

2.2 继电保护装置的维修方法

（1）直观法。直观法通过嗅觉、肉眼等直观方式来判断故障点位置，即若继电保护装置散发出烧焦气味或内部发黄，就需要及时查找出并替换已损坏的部件，从而排除故障，这种方法经常用于检修仪器无法逐点测试的情况下。

（2）替代法。替代法的维修原理是若某部件可能有故障的时候，利用相同的部件将可能故障部件替代，来判断其是否故障。这种方法经常用于微机继电保护装置内部故障，其中需注意一些保护措施如电流短接、退出电源，且注意部件内程序、跳线是否一致。

（3）参数对照法。参数对照法的工作原理是若继电保护装置的测试值和定值差异很大时，比较分析正常继电保护装置和故障继电保护装置的参数，从而发现保护装置的故障点。

（4）电路拆除法。电路拆除法的工作原理是把二次回路逐个依次拆开后，对保护装置故障进行分析和处理之后，再重新组装的方法。这种方法即是分析发生故障原因的方法，也是处理保护装置故障的重要方法。

（5）短路开路法。短路开路法的工作原理是将系统中某一部分断开或短路，判断故障发生在断路范围或短路范围内或者是其他地方，从而缩小故障范围。其中断路法主要用于检测电流回路开路、电气闭锁、刀闸操作等故障，短路法主要用于应该闭合却未闭合的触点检测。

2.3 继电保护装置的状态检修步骤

继电保护装置的状态检修主要包括三个步骤。记录和分析设备的初始状态；利用高科技的在线状态检测手段，即除加强常规监督和测试之外，利用高科技的检测手段（红外诊断等）及时获得运行设备的工作状态；对检测的状态进行分析，对设备的状态分析是状态检测盒状态检修中至关重要的一环，对设备的状态合理分析，及时进行检修从而保证电力系统中相关设备安全稳定运行。

2.4 继电保护状态检修的实现

（1）保护装置自检功能的实现。随着微机保护技术的快速发展，基于现代信息技术和微电子技术的保护装置已具有了状态自检的功能，微机型保护功能是通过程序的手段实现，因此微机保护的动作特点是确定的，能够实现逆变电源，采样数据合理性分析，电压、电流输出回路，保护的数据通信，保护的输入、输出节点，且不需要通过定期的检测手段进行调整。

（2）保护二次回路分析。继电保护除了装置自身外，还包括交流输入、直流回路、操作控制回路等，状态检修范畴应看作系统性的问题，除保护装置自身外，还应该包括直流回路、操作回路、交流输入等构成系统的所有环节。保护装置的电气二次回路是由若干的继电器和连接设备的电缆组成，因为保护系统主要由操作回路、直流回路。交流输入回路构成，所以实现状态检修必须有效地将要监视的所有环节进行合理的划分。

3 结语

目前继电保护装置在电力系统的安全运行中起到的作用越发重要。对继电保护装置的可靠的状态检修能够有效地改善保护装置的运行性能，提高电力系统的稳定性。状态检修以设备状态为依据，利用高科技技术检测设备状态，对设备状态进行分析，从而确定保护装置的检修方案，保证电力系统的安全平稳运行。

参考文献

[1] 吴杰余，张哲，尹硕根.电气二次设备状态检修研究[J].继电器，2002，30（2）：20-24.

[2] 洪桂峰，林志艺.浅析变电所二次设备状态检修[J].黑龙江科技信息，2007，（1）：11.

[3] 沈叶君.继电保护的维护及实际故障处理[J].科技与生活，2011，（4）.

作者简介：王威（1982—），男，陕西渭南人，供职于许继集团有限公司，研究方向：电气工程及其自动化；江舰（1978—），男，河南许昌人，许继集团有限公司工程师，研究方向：电气工程；杨伟杰，男，供职于许继集团国际工程有限公司。