继电保护状态检修辅助管理系统的研究与应用

薛斌，谢宏杰，唐卓贞

（1.国网江苏省电力公司检修分公司，江苏 南京 211102；2.国网南通供电公司，江苏 南通 226006；3.南通航运职业技术学院，江苏 南通 226010）

继电保护状态检修辅助管理系统的研究与应用

薛斌1，谢宏杰2，唐卓贞3

（1.国网江苏省电力公司检修分公司，江苏 南京 211102；2.国网南通供电公司，江苏 南通 226006；3.南通航运职业技术学院，江苏 南通 226010）

电网的规模日益扩大，继电保护需要管理的内容越来越多，继电保护的相关信息也越发繁多复杂［1］。继电保护作为电力系统第一道防线，在保障电网安全方面具有决定性作用，同时也对继电保护安全工作提出了极高的要求［2］。研究基于继电保护设备全生命周期信息管理的状态检修机制，开展继电保护设备状态检修，是保障电网安全，适应“三集五大”建设，保障继电保护专业人员队伍活力，适应新的电网检修模式，对于促进继电保护专业技术进步，适应当前国网检修现状与继电保护工作，具有重要的现实意义［3-4］。

针对现有继电保护装置，众多学者在理论和实践上展开了深入探索和研究。文献［5］提出了实现继电保护状态检修的关键技术，分析了继电保护状态检修系统的基本结构和功能组成。文献［6］从设备状态信息采集以及远程传输技术着手，实现了在常规变电站、数字化变电站对继电保护装置的状态监测实际应用。文献［7］研究继电保护态评价方法和预警机制，给出了基于保信系统的继电保护状态评价系统的完整设计方案。

本文从实际应用需求出发，以基于模糊评价的状态评价方法为基础，构建一套适用于继电保护状态检修辅助管理系统。系统形成的基于状态评价的检修策略为继电保护状态检修提供可靠的理论依据，有利于继电保护状态检修工作的顺利进行。

1 继电保护装置状态检修概述

1.1 基本内容

状态检修是以利用各种传感技术和自检技术对设备进行状态监测为基础，以对获得的状态信息进行全面采集和综合分析，并结合继电保护装置运行、试验、检修的历史资料，设备基础资料，家族性资料等信息，根据设备的运行状况预测设备状况发展趋势，预知设备故障，发现设备缺陷为重要手段，以进行设备状态评估、风险评估，制定更加科学、更加经济的检修策略为最终目的［8-9］。

状态检修主要由设备状态监测、设备故障诊断（或者称为设备状态评估）、设备风险评估、设备检修决策四方面的内容组成。设备状态监测是后两者的数据来源，是状态检修的基础；设备故障诊断是以设备状态监测的状态量为依据，并综合分析设备的其他非状态量。

1.2 系统功能需求

系统开发功能目标在于实现继电保护运行状态的后台评价、分析，全面掌控继电保护运行现状及其历史数据，采用系统进行健康状态的综合评价，做出较为全面的评价，提供继电保护状态检修可靠的决策依据，最终达到提高效率、节约资源以及确保设备正常运行。系统总体功能模块划分如图1所示。

图1 系统功能模块Fig.1 The system function module

1）台账管理：基础维护、设备台帐管理和查询统计三大模块。

2）运行管理：巡视管理、缺陷管理、事件管理、家族性缺陷四大模块。

3）检修校验管理：检修记录管理、检修计划管理两大模块。

4）状态评价管理：评价模型维护、设备决策建议、综合报告编制、年度状态评价、日常设备状态评价五大模块。

5）综合查询统计：台账查询统计、运行管理查询、检修校验查询、标准规范查询、状态评价统计分析五大模块。

2 状态检修辅助系统总体设计

2.1 系统实现的相关技术

为了实现以上系统的开放性设计和流程化管理需求，同时为适应跨部门以至跨企业的协同工作要求，系统需遵循基于支持分布式计算的先进的.Net技术平台，使用C#，ASP.NET、Web Service等技术，采用基于.Net的B/A/S（browser/application server/server）三层企业级技术架构方式进行了系统开发，其提供一个易扩展的、支持复杂应用环境的底层架构。此种开发模式具有客户端免维护、扩展性强、并发处理性能好等诸多优点，从而有效地保证了系统的稳定性和完善性。

2.2 系统总体结构

辅助管理系统的总体设计思路是对继电保护设备的历史运行数据、相关基础资料进行收集、分析，综合评价设备的健康状况。对运行状态恶化以及有不良运行趋势的设备进行预警信息的发布，有效分析故障模式及产生原因，最终通过检修策略分析，提出决策意见，根据相关的规定，辅助制定继电保护状态检修计划，因此，系统总体结构如图2所示。

图2 系统总体结构图Fig.2 The system overall structure diagram

3 状态评价模型

3.1 状态评价模型的建立

电气设备状态评价的研究己经很多，有层次分析法、设备评分法以及模糊评价方法［10-11］。采用模糊综合评价方法进行继电保护装置的状态评价具有合理性和现实性。进行模糊综合评价的过程中，有些因素之间是并列关系，有些因素彼此之间是因果关系，使得这些因素之间存在着不同的层次级别，因此，本文采用多级模糊评价模型［12］：式中，A为U/p=｛Ui1，Ui2，…，Uik｝中的n个因素的权数分配；Ai为Ui=｛Ui1，Ui2，…，Uik｝第k个因素的权数分配；R与Ri分别为U/p和Ui的综合判断变换矩阵。BZ为U/p和U的综合判定结论。如果对U/p再进行划分时，那么能够获得三层及三层以上的综合评判模型。

模糊综合评价中常用的模糊合成算子主要有主因素决定型算子、主因素突出型算子、不均衡平均型算子以及加权平均型算子，其中加权平均型算子是本文将采用的，如下方式表达为［12］：

该算子可以考虑到所有因素Ui的影响，从而确定评价对象各评价因素评语Vj的隶属度bj，其中应该满足下列条件［12-14］：

继电保护设备的状态可以大致分为正常状态、注意状态、异常状态和严重状态，建立二次设备状态评价标准如表1所示。

表1 继电保护状态评价标准Tab.1 State evaluation standard of relay protection

3.2 状态评价流程

状态评价更多地被认为是包括状态检测、故障诊断和寿命诊断等研究内容在内的一个笼统概念。

当前状态评价的主要研究方向是以电气设备状态信息为基础，结合质量事件、家族事件等多方面因素，对设备健康状态进行综合评价，从而为设备检修分析决策提供参考依据。设备评价流程见图3。

1）评价模型建立；

2）评价基础数据维护；

3）状态评价分析计算；

4）启动状态评价（生成状态评价结果）；

5）审核状态评价结果，如有问题返回修改；

6）上报备案。

图3 设备状态评价流程Fig.3 Equipment state evaluation process

4 系统功能实现

整个二次设备状态检修辅助决策系统的各个模块的功能相互联系，建立在各种保护装置的评价模型、算法理论的基础上，形成完整的状态检修管理系统，如图4所示。

图4 辅助管理系统界面Fig.4 Interface of the assistant management system

状态评价是本系统的核心内容，包括评价模型维护、设备决策建议、综合报告编制、年度状态评价、日常设备状态评价五大模块。如图5、图6所示，状态评价模块通过模型构建、评价前基础数据处理配置与模型初始化到设备状态评价及检修决策建议应用，最后生成综合的设备状态评价分析报告，完成一个完整继电保护设备状态评价分析过程。

图5年度状态评价Fig.5 Annual state evaluation

图6 人工干预评价Fig.6 Artificial intervention evaluation

5 结论

通过继电保护状态检修辅助管理系统的测试运行，辅助管理系统能够根据设备的运行状态数据，科学地开展继电保护在线状态评价，综合判断保护的运行状态，制定合理的状态检修计划。自2012年10月份试运行以来，该辅助管理系统发现继电保护设备隐患210次，状态预警65次，输出预警通知单5份，实现继电保护设备评价标准以及校核方法的改进与完善4项，取得了良好的效果。

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（编辑 冯露）

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）

为实现继电保护状态检修业务的集中化、一体化管理目标，阐述了继电保护状态检修的基本内容和辅助管理系统的组织结构，建立了状态评价的多级模糊评价模型，结合C#，ASP.NET、Web Service等相关技术，开发了继电保护状态检修辅助管理系统。管理系统通过试运行，成功实现了对继电保护状态检修的台帐管理、运行管理、检修校验管理、状态评价管理以及综合查询统计等功能，并取得了良好的效果。

继电保护；状态检修；状态评价；辅助管理系统

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，硕士，工程师，研究方向为电网运维检修；

谢宏杰（1977—），男，硕士，工程师，现就职于南通供电公司；

唐卓贞（1984—），女，硕士，讲师，主要从事电力系统的教学与科研。