薛斌，謝宏杰，唐卓貞

（1.國網(wǎng)江蘇省電力公司檢修分公司，江蘇 南京 211102；2.國網(wǎng)南通供電公司，江蘇 南通 226006；3.南通航運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 南通 226010）

繼電保護(hù)狀態(tài)檢修輔助管理系統(tǒng)的研究與應(yīng)用

薛斌1，謝宏杰2，唐卓貞3

（1.國網(wǎng)江蘇省電力公司檢修分公司，江蘇 南京 211102；2.國網(wǎng)南通供電公司，江蘇 南通 226006；3.南通航運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 南通 226010）

電網(wǎng)的規(guī)模日益擴(kuò)大，繼電保護(hù)需要管理的內(nèi)容越來越多，繼電保護(hù)的相關(guān)信息也越發(fā)繁多復(fù)雜［1］。繼電保護(hù)作為電力系統(tǒng)第一道防線，在保障電網(wǎng)安全方面具有決定性作用，同時也對繼電保護(hù)安全工作提出了極高的要求［2］。研究基于繼電保護(hù)設(shè)備全生命周期信息管理的狀態(tài)檢修機(jī)制，開展繼電保護(hù)設(shè)備狀態(tài)檢修，是保障電網(wǎng)安全，適應(yīng)“三集五大”建設(shè)，保障繼電保護(hù)專業(yè)人員隊伍活力，適應(yīng)新的電網(wǎng)檢修模式，對于促進(jìn)繼電保護(hù)專業(yè)技術(shù)進(jìn)步，適應(yīng)當(dāng)前國網(wǎng)檢修現(xiàn)狀與繼電保護(hù)工作，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義［3-4］。

針對現(xiàn)有繼電保護(hù)裝置，眾多學(xué)者在理論和實(shí)踐上展開了深入探索和研究。文獻(xiàn)［5］提出了實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)狀態(tài)檢修的關(guān)鍵技術(shù)，分析了繼電保護(hù)狀態(tài)檢修系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和功能組成。文獻(xiàn)［6］從設(shè)備狀態(tài)信息采集以及遠(yuǎn)程傳輸技術(shù)著手，實(shí)現(xiàn)了在常規(guī)變電站、數(shù)字化變電站對繼電保護(hù)裝置的狀態(tài)監(jiān)測實(shí)際應(yīng)用。文獻(xiàn)［7］研究繼電保護(hù)態(tài)評價方法和預(yù)警機(jī)制，給出了基于保信系統(tǒng)的繼電保護(hù)狀態(tài)評價系統(tǒng)的完整設(shè)計方案。

本文從實(shí)際應(yīng)用需求出發(fā)，以基于模糊評價的狀態(tài)評價方法為基礎(chǔ)，構(gòu)建一套適用于繼電保護(hù)狀態(tài)檢修輔助管理系統(tǒng)。系統(tǒng)形成的基于狀態(tài)評價的檢修策略為繼電保護(hù)狀態(tài)檢修提供可靠的理論依據(jù)，有利于繼電保護(hù)狀態(tài)檢修工作的順利進(jìn)行。

1 繼電保護(hù)裝置狀態(tài)檢修概述

1.1 基本內(nèi)容

狀態(tài)檢修是以利用各種傳感技術(shù)和自檢技術(shù)對設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測為基礎(chǔ)，以對獲得的狀態(tài)信息進(jìn)行全面采集和綜合分析，并結(jié)合繼電保護(hù)裝置運(yùn)行、試驗(yàn)、檢修的歷史資料，設(shè)備基礎(chǔ)資料，家族性資料等信息，根據(jù)設(shè)備的運(yùn)行狀況預(yù)測設(shè)備狀況發(fā)展趨勢，預(yù)知設(shè)備故障，發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺陷為重要手段，以進(jìn)行設(shè)備狀態(tài)評估、風(fēng)險評估，制定更加科學(xué)、更加經(jīng)濟(jì)的檢修策略為最終目的［8-9］。

狀態(tài)檢修主要由設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測、設(shè)備故障診斷（或者稱為設(shè)備狀態(tài)評估）、設(shè)備風(fēng)險評估、設(shè)備檢修決策四方面的內(nèi)容組成。設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測是后兩者的數(shù)據(jù)來源，是狀態(tài)檢修的基礎(chǔ)；設(shè)備故障診斷是以設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測的狀態(tài)量為依據(jù)，并綜合分析設(shè)備的其他非狀態(tài)量。

1.2 系統(tǒng)功能需求

系統(tǒng)開發(fā)功能目標(biāo)在于實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)運(yùn)行狀態(tài)的后臺評價、分析，全面掌控繼電保護(hù)運(yùn)行現(xiàn)狀及其歷史數(shù)據(jù)，采用系統(tǒng)進(jìn)行健康狀態(tài)的綜合評價，做出較為全面的評價，提供繼電保護(hù)狀態(tài)檢修可靠的決策依據(jù)，最終達(dá)到提高效率、節(jié)約資源以及確保設(shè)備正常運(yùn)行。系統(tǒng)總體功能模塊劃分如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)功能模塊Fig.1 The system function module

1）臺賬管理：基礎(chǔ)維護(hù)、設(shè)備臺帳管理和查詢統(tǒng)計三大模塊。

2）運(yùn)行管理：巡視管理、缺陷管理、事件管理、家族性缺陷四大模塊。

3）檢修校驗(yàn)管理：檢修記錄管理、檢修計劃管理兩大模塊。

4）狀態(tài)評價管理：評價模型維護(hù)、設(shè)備決策建議、綜合報告編制、年度狀態(tài)評價、日常設(shè)備狀態(tài)評價五大模塊。

5）綜合查詢統(tǒng)計：臺賬查詢統(tǒng)計、運(yùn)行管理查詢、檢修校驗(yàn)查詢、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范查詢、狀態(tài)評價統(tǒng)計分析五大模塊。

2 狀態(tài)檢修輔助系統(tǒng)總體設(shè)計

2.1 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的相關(guān)技術(shù)

為了實(shí)現(xiàn)以上系統(tǒng)的開放性設(shè)計和流程化管理需求，同時為適應(yīng)跨部門以至跨企業(yè)的協(xié)同工作要求，系統(tǒng)需遵循基于支持分布式計算的先進(jìn)的.Net技術(shù)平臺，使用C#，ASP.NET、Web Service等技術(shù)，采用基于.Net的B/A/S（browser/application server/server）三層企業(yè)級技術(shù)架構(gòu)方式進(jìn)行了系統(tǒng)開發(fā)，其提供一個易擴(kuò)展的、支持復(fù)雜應(yīng)用環(huán)境的底層架構(gòu)。此種開發(fā)模式具有客戶端免維護(hù)、擴(kuò)展性強(qiáng)、并發(fā)處理性能好等諸多優(yōu)點(diǎn)，從而有效地保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和完善性。

2.2 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

輔助管理系統(tǒng)的總體設(shè)計思路是對繼電保護(hù)設(shè)備的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)、相關(guān)基礎(chǔ)資料進(jìn)行收集、分析，綜合評價設(shè)備的健康狀況。對運(yùn)行狀態(tài)惡化以及有不良運(yùn)行趨勢的設(shè)備進(jìn)行預(yù)警信息的發(fā)布，有效分析故障模式及產(chǎn)生原因，最終通過檢修策略分析，提出決策意見，根據(jù)相關(guān)的規(guī)定，輔助制定繼電保護(hù)狀態(tài)檢修計劃，因此，系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖Fig.2 The system overall structure diagram

3 狀態(tài)評價模型

3.1 狀態(tài)評價模型的建立

電氣設(shè)備狀態(tài)評價的研究己經(jīng)很多，有層次分析法、設(shè)備評分法以及模糊評價方法［10-11］。采用模糊綜合評價方法進(jìn)行繼電保護(hù)裝置的狀態(tài)評價具有合理性和現(xiàn)實(shí)性。進(jìn)行模糊綜合評價的過程中，有些因素之間是并列關(guān)系，有些因素彼此之間是因果關(guān)系，使得這些因素之間存在著不同的層次級別，因此，本文采用多級模糊評價模型［12］：式中，A為U/p=｛Ui1，Ui2，…，Uik｝中的n個因素的權(quán)數(shù)分配；Ai為Ui=｛Ui1，Ui2，…，Uik｝第k個因素的權(quán)數(shù)分配；R與Ri分別為U/p和Ui的綜合判斷變換矩陣。BZ為U/p和U的綜合判定結(jié)論。如果對U/p再進(jìn)行劃分時，那么能夠獲得三層及三層以上的綜合評判模型。

模糊綜合評價中常用的模糊合成算子主要有主因素決定型算子、主因素突出型算子、不均衡平均型算子以及加權(quán)平均型算子，其中加權(quán)平均型算子是本文將采用的，如下方式表達(dá)為［12］：

該算子可以考慮到所有因素Ui的影響，從而確定評價對象各評價因素評語Vj的隸屬度bj，其中應(yīng)該滿足下列條件［12-14］：

繼電保護(hù)設(shè)備的狀態(tài)可以大致分為正常狀態(tài)、注意狀態(tài)、異常狀態(tài)和嚴(yán)重狀態(tài)，建立二次設(shè)備狀態(tài)評價標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

表1 繼電保護(hù)狀態(tài)評價標(biāo)準(zhǔn)Tab.1 State evaluation standard of relay protection

3.2 狀態(tài)評價流程

狀態(tài)評價更多地被認(rèn)為是包括狀態(tài)檢測、故障診斷和壽命診斷等研究內(nèi)容在內(nèi)的一個籠統(tǒng)概念。

當(dāng)前狀態(tài)評價的主要研究方向是以電氣設(shè)備狀態(tài)信息為基礎(chǔ)，結(jié)合質(zhì)量事件、家族事件等多方面因素，對設(shè)備健康狀態(tài)進(jìn)行綜合評價，從而為設(shè)備檢修分析決策提供參考依據(jù)。設(shè)備評價流程見圖3。

1）評價模型建立；

2）評價基礎(chǔ)數(shù)據(jù)維護(hù)；

3）狀態(tài)評價分析計算；

4）啟動狀態(tài)評價（生成狀態(tài)評價結(jié)果）；

5）審核狀態(tài)評價結(jié)果，如有問題返回修改；

6）上報備案。

圖3 設(shè)備狀態(tài)評價流程Fig.3 Equipment state evaluation process

4 系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)

整個二次設(shè)備狀態(tài)檢修輔助決策系統(tǒng)的各個模塊的功能相互聯(lián)系，建立在各種保護(hù)裝置的評價模型、算法理論的基礎(chǔ)上，形成完整的狀態(tài)檢修管理系統(tǒng)，如圖4所示。

圖4 輔助管理系統(tǒng)界面Fig.4 Interface of the assistant management system

狀態(tài)評價是本系統(tǒng)的核心內(nèi)容，包括評價模型維護(hù)、設(shè)備決策建議、綜合報告編制、年度狀態(tài)評價、日常設(shè)備狀態(tài)評價五大模塊。如圖5、圖6所示，狀態(tài)評價模塊通過模型構(gòu)建、評價前基礎(chǔ)數(shù)據(jù)處理配置與模型初始化到設(shè)備狀態(tài)評價及檢修決策建議應(yīng)用，最后生成綜合的設(shè)備狀態(tài)評價分析報告，完成一個完整繼電保護(hù)設(shè)備狀態(tài)評價分析過程。

圖5年度狀態(tài)評價Fig.5 Annual state evaluation

圖6 人工干預(yù)評價Fig.6 Artificial intervention evaluation

5 結(jié)論

通過繼電保護(hù)狀態(tài)檢修輔助管理系統(tǒng)的測試運(yùn)行，輔助管理系統(tǒng)能夠根據(jù)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)，科學(xué)地開展繼電保護(hù)在線狀態(tài)評價，綜合判斷保護(hù)的運(yùn)行狀態(tài)，制定合理的狀態(tài)檢修計劃。自2012年10月份試運(yùn)行以來，該輔助管理系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)繼電保護(hù)設(shè)備隱患210次，狀態(tài)預(yù)警65次，輸出預(yù)警通知單5份，實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)設(shè)備評價標(biāo)準(zhǔn)以及校核方法的改進(jìn)與完善4項，取得了良好的效果。

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（編輯 馮露）

Research and Application of Relay Protection Predictive Diagnosis Maintenance Assistant Management System

XUE Bin1，XIE Hongjie2，TANG Zhuozhen3
（1.State Grid Jiangsu Electric Power Maintenance Company，Nanjing 211102，Jiangsu，China；2.State Grid Nantong Power Supply Company，Nantong 226006，Jiangsu，China；3.Nantong Shipping College，Nantong 226010，Jiangsu，China）

為實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)狀態(tài)檢修業(yè)務(wù)的集中化、一體化管理目標(biāo)，闡述了繼電保護(hù)狀態(tài)檢修的基本內(nèi)容和輔助管理系統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu)，建立了狀態(tài)評價的多級模糊評價模型，結(jié)合C#，ASP.NET、Web Service等相關(guān)技術(shù)，開發(fā)了繼電保護(hù)狀態(tài)檢修輔助管理系統(tǒng)。管理系統(tǒng)通過試運(yùn)行，成功實(shí)現(xiàn)了對繼電保護(hù)狀態(tài)檢修的臺帳管理、運(yùn)行管理、檢修校驗(yàn)管理、狀態(tài)評價管理以及綜合查詢統(tǒng)計等功能，并取得了良好的效果。

繼電保護(hù)；狀態(tài)檢修；狀態(tài)評價；輔助管理系統(tǒng)

In order to realize the centralization and integration management goal on the relay protection predictive diagnosis maintenance，this paper expounds the basic content of the relay protection predictive diagnosis maintenance and organization structure of the assistant management system，and establishes a multilevel fuzzy evaluation model for the state evaluation.Combined with C#，ASP.NET，Web Service and other related technology，an assistant management system for the relay protection predictive diagnosis maintenance is developed.Through the trial operation，the management system is found to have realized the functions of the relay protection predictive diagnosis maintenance such as account management，operation management，maintenance and check management，state evaluation management，integrated query and statistics management with satisfactory results.

relay protection；predictive diagnosis maintenance；state evaluation；assistant management system

1674-3814（2015）04-0020-05

TM774；TM755

A

2014-12-03。

薛斌（1982—），男，碩士，工程師，研究方向?yàn)殡娋W(wǎng)運(yùn)維檢修；

謝宏杰（1977—），男，碩士，工程師，現(xiàn)就職于南通供電公司；

唐卓貞（1984—），女，碩士，講師，主要從事電力系統(tǒng)的教學(xué)與科研。