（电气工程专业论文）基于生产管理信息系统的二次设备状态评价.pdf

摘要 在电力系统中，继电保护装置起着及时切除电力系统元件故障和反映电力系统设备 不正常工作情况的作用，最大限度地减少故障对电力元件本身的损坏。因此，继电保护 装置动作的正确与否对保持电力系统的暂态稳定起着极其重要的作用。 随着广东电网的不断发展，继电保护装置的数量不断增加，造成人员的工作强度不 断加大，给工作中带来了不安全的因素，在人员有限的情况下，对二次设备实行状态检 修，对二次设备的运行情况进行状态评价，根据设备评价状态有针对性地对二次设备进 行检修维护。这将大大地降低检修人员的工作量，提高了二次设备运行的可靠性。本文 的主要工作在于： 首先，本文对目前二次设备的定检状况进行介绍，提出目前存在的问题，对影响二 次设备正常运行的两大因素( 设备缺陷率和保护正确动作率) 作了深入的探讨。 其次，根据马尔可夫模型对二次设备进行分析，建立保护装置和被保护元件状态模 型，再利用状态空间法进行分析。 最后，从生产管理信息系统中筛选出二次设备的数据指标，根据模型进行分析计算， 得出二次设备的最佳校验周期，并得出提高二次设备运行可靠性的方法。 本文采用生产信息系统来实现二次设备的二次评价，利用系统强大的计算统计功 能，为生产管理决策提供科学的辅助支持手段。加强对变电二次设备的管理，监视变电 二次设备的运行状态，了解变电二次设备的健康状况，合理安排设备校验周期和改造项 目，保证二次设备的正确动作率，提高变电二次设备的运行管理水平，保证变电二次设 备的正常运行，保证系统的安全运行，具有重要的理论意义和工程实用价值。 关键词；二次设备；继电保护；生产管理信息系统；状态检修；状态评价 a b s t r a c t i np o w e rs y s t e m , r e l a y 伽c u tc o m p o n e n tf a u l t sa n dr e f l e c ta b n o r m a lc o n d i t i o n so f e l e c t r i c a le q u i p m e n t s 。w h i c hf u r t l a c s td e c r e a t h ed a m a g eo ff a u l t st oe l e e l r i c a lc o m p o n e n t a n da c c o r d i n g l y t h et o n c o ta c t i o no fr e l a yp l a y s 雒i m p o r t a n tr o l ei nm a i n t a i n i n gp o w e r s y s t e ml r a n s i e n ts t a b i l i z a t i o n a st h eu n i n t e r r u p t e dd e v e l o p m e n t so f c - u a n g d o n gp o w e r 掣诚t h e r ei sa g r o w i n gn u m b e r o fr e l a ye q u i p m e n t , r e s u l t i n gi nu n i n t e r r u p t e di n c r e a s ei nw o r k i n gi n t e m i t yo fp e r s o n n e l u n d e rt h ec o n d i t i o no fl i m i t e dp e r s o n n e l ，s t a t ei n s p e c t i o nt os e c o n d a r ye q u i p m e n ts h o u l db e c a r r i e do u t s e c o n d a r ye q u i p m e n t sa r ci n s p e c t e da n dm a i n t a i n e dw i t hp c t t i l l c n c ea c c o r d i n gt o s t a t ee v a l u a t i o nw h i c hi sc a r d e dt h r o u g ht or u n n i n gc o n d i t i o no fs e c o n d a r ye q u i p m e n t a n d t h u s ，t h ei n s p l 州o np e r s o n n e l sw o r k l o a dw i l lb eg r e a t l yr e d u c e d , a n ds e e o n a a r ye q u i p m e n t r e l i a b i l i t yi si n c r e a s e d t h em a i nt a s ko f t h i sp a p e ri s 嬲f o l l o w s ： f i r s t l y , a c t u a li n s p e c t i o ns t a t u so f s e c o n d a r ye q u i p m e n tw a si n l r o d u e e di nt h i sp a p e r , a n d p r o b l e m se x i s t e dn o ww 嬲p u tf o r w a r d a d d i t i o n a l l y , i n - d e p t hd i s c u s s i o nw a sd o n et ob o t h f a c t o r s ，i n c l u d i n gd i s f i g u r e m e n tr a t ea n do - , o l l e c ta c t i o n 托眙，t h a ti n f l u e n c en o r m a lf u n c t i o no f s e c o n d a r ye q u i p m e n t s e c o n d l y , s e c o n d a r ye q u i p m e n tw a sa n a l r z e da c c o r d i n gt om a r k o vm o d e l ，a n dt h es t a t e m o d e lo fp r o t e c t i v ee q u i p m e n ta n dc o m p o n e n tp r o t e c t e d 嘲e s t a b l i s h e d a f t e r w a r d s s t a t e s p a c el a ww a su s e dt om a k ea n a l y s i s f i n a l l y , d a t ai n d e xo fs e c o n d a r ye q u i p m e n tw a sf i l t e r e d s e c o n d a r ye q u i p m e n tw a s a n a l y z e da n dc a l c u l a t e da c c o r d i n gt ot h em o d e l ，a n dt h eo p t i m u mi n s p e c t i o ni n t e r v a lo f s e c o n d a r ye q u i p m e n tw a sa t t a i n e d f u r t h e r m o r e ，t h ei n c t h o dt oi m p r o v ef u l t o nr e l i a b i l i t yo f s e c o n d a r ye q u i p m e n tw a sg a i n e d m a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e mw a su s e di nt h i sp a p e rt oa c t u a l i z et h es e e o n 山j e v a l u a t i o no fs e c o n d a r ye q u i p m e n t , a n dp o w e r f u lf u n c t i o nf o rc a l c u l a t i o na n ds t a t i s t i ci nt h e s y s t e mw s su t i l i z e d , p r o v i d i n gs u s t a i n i n ga r t i f i c e sw h i c h 黜s c i e n t i f i ca n da s s i s t a n t i ti so f g r e a tt h e o r e t i cm e a n i n ga n dp r a c t i c a le n g i n e e rv a l u et os t r e n g t h e nm a n a g e m e n tt os e c o n d a r y e q u i p m e n t w a t c hi t sr u n n i n gs t a t eo fs e c o n d a r ye q u i p m e n t , k n o wi t sh e a l t h ys t a t i l s e i 3 1 1 a n e e i t sm a n a g i n gl e v e l ，a n de l l s u l ei t sn o r m a lf u n c t i o na n ds a f es y s t e mc i r c u l a t i o n k e yw o r d s ：s e c o n d a r ye q u i p m e n t ；r e l a y ；m a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e m ；s t a t ei n s p e e t i o m s t a t ee v a l u a t i o n 华南理工大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所 取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任 何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡 献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的 法律后果由本人承担。 作者签名：亏芝j 人日期：7 卯5 年，月歹d 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即： 研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属华南理工大学。学校 有权保存并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许学位 论文被查阅( 除在保密期内的保密论文外) ；学校可以公布学位论文的全 部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位 论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。 本学位论文属于： 口保密，在年解密后适用本授权书。 昭不保密。 学位论文全文电子版提交后： 目同意在校园网上发布，供校内师生和与学校有共享协议的单位浏 览。 ( 请在以上相应方框内打“4 ”) 作者签名：。季之人 日期：2 。, b 6 j i 夕a 指导教师签名： l i 骰 日期：2 0 a 6 、3 曰 第一章绪论 第一章绪论 1 1 选题意义 随着电力系统的不断发展，电网结构的日益复杂，继电保护设备作为电力系统中重 要的组成部分，对电网的稳定运行起着重大的作用，继电保护装置的拒动或者误动都会 给电网运行带来极大的影响。因此，提高继电保护装置动作的可靠性，是目前运行维护 人员的首要任务。对二次设备进行有效和及时的校验维护，则是提高继电保护装置动作 的可靠性的关键。 二次设备的检修制度主要经历了以下两个阶段： ( 1 ) 1 8 世纪第一次产业革命时期，提出了故障检修( c m ，肿甜v em a i n t e n a n c e ) ， 这种检修方式以设备出现功能性故障为判据，在设备发生故障时才进行检修， 显然，这种应急维修需付出很大的代价和维修费用，严重威胁着设备安全 ( 2 ) 1 9 世纪第二次产业革命时期，开始推行预防性检修( p m ，p r e v e n t i o n m a i n t e n a n c e ) 。预防性检修经过多年的发展，根据检修的技术条件、目标的 不同，又出现了不同的检修方式。目前，我国电力工业的采用的定期检修 ( l m ，t i m eb a s e dm a i n t e n a n c e ) 度是2 0 世纪5 0 年代从苏联引入的。定期检 修在保证设备正常工作中确实起到了直接防止或延迟故障的作用，不根据设 备的实际状况，单纯按规定的时间间隔对设备进行相当程度维修。 依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： ( 1 ) 装置投产前的全面验收检验 ( 2 ) 运行中装置的定期检验 ( 3 ) 装置改造后或发现异常时进行的补充校验 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3 5 年进行一次 全面校验。 随着继电保护装置设备数量的增多，继续采用传统的检验周期对二次设备进行定期 校验，将导致二次检修人员的工作量不断加大，在人员有限的情况下，将导致设备检验 工作的质量有所下降。另一方面，不根据设备的实际状况，单纯按规定的时间间隔对设 备进行检修，不可避免地会产生“过剩维修”，不但造成设备有效利用时间的损失和人力、 物力的浪费，甚至会引发维修故障，出现越修越坏的情况。从电网的稳定运行角度考虑， 华南理工大学硕士学位论文 设备的过多停电检修，将会大大地削弱电网的可靠性。 目前，微机型继电保护装置已经全面取代了常规的电磁型保护装置，微机保护与传 统的继电保护相比较，具有以下优点： ( 1 ) 微机保护所有的保护逻辑，数据采样都是由c p u 完成，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，减少了由于继电 器或者二次回路接触不良导致保护装置不正确动作的可能性。 ( 2 ) 微机保护都有先进的自检功能，当检测到装置出现故障或异常时，能及时发 出信号并闭锁相关保护。 鉴于微机保护继电装置的性能和可靠性与旧有电磁型保护相比在各方面都有大幅 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。 由于传统的校验体制存在明显缺陷，国内外都在开始进行基于二次设备状态评价的 状态检修。状态检修是建立在传统检修管理经验和先进科学技术的发展与应用的基础上 的一种检修方式，它以设备当前二次设备的实际工作状况为依据，而不是传统的以设备 使用时间为依据。通过先进的监测手段、综合数据分析、可靠性评价和寿命预测手段， 判断设备的状态，识别故障的早期征兆，对故障发展趋势做出判断，根据分析诊断结果， 在设备性能下降到一定程度或故障将要发生之前，进行维修，通过设备状态监测技术和 设备自诊断技术，结合二次设备运行和检修历史资料，对二次设备状态作出正确评价， 根据状态评价结果科学安排检修时间和检修项目这种有针对性的检修能大大地降低检 修人员的工作量，提高了二次设备运行的可靠性。 对二次设备的运行状态进行准确的评价是有效实行二次设备状态检修的关键。通过 实时地对二次设备进行评价，可以很好地把运行中的二次设备分为几个不同的等级，然 后根据设备等级的不同确定该保护装置的检修周期。 而影响二次设备运行可靠性主要是以下五项因素： ( 1 ) 二次设备的运行年限 ( 2 ) 该设备装置运行以来的缺陷情况 ( 3 ) 该设备装置运行以来保护的动作情况 ( 4 ) 相同型号、相同厂家设备在以往运行中缺陷率和保护正确动作率 ( 5 ) 设备施工安装的质量水平 以上因素中，除了设备旌工安装质量水平是由设备投产之日已经确定外，其他都是 动态变化的因素，只有得出该设备的准确运行数据，才能对二次设备进行准确的评级。 2 第一章绪论 因此，必须对二次设备建立完善的设备管理台帐，台帐中应包括设备的型号、制造厂家、 投产日期、主要技术参数、运行中出现缺陷分析和处理方法及结果、历次检修的时间和 内容、检修前后设备的状况测试数据、二次设备的放措执行情况。 广州供电局在长期的生产运行管理中积累了相当数量的运行数据。本文结合广州供 电局科技项目基于生产管理信息系统的变电二次设备状态评价的研究，提出充分利 用生产管理信息系统中的基础数据，利用合理先进的分析模型和算法，评价二次设备的 运行状态，建立变电二次设备的状态评价指标和体系，对变电二次设备进行准确的状态 评价，可以加强对二次设备健康状况的监视，指导变电二次系统的工作，提高变电二次 设备的运行管理水平，具有重要的理论意义和工程实用价值。 1 2 研究背景 近几年，随着广东电网的快速发展，广州市变电站数量不断增长，截至2 0 0 6 年上 半年，广州供电局变电一部( 负责管辖广州市东、南部变电站) 管辖着1 个5 0 0 k v 变电 站，9 个2 2 0 k v 变电站，4 0 个1 l o k v 变电站，继电保护装置总数达到4 3 0 0 套，而目前 继电保护设备的维护人员仅有3 0 人，也就是说，人均需要维护1 4 3 套继电保护设备。 根据传统的检验制度，每年的二次设备定期校验占了维护人员5 0 以上的工作量，加上 日常的设备更换、验收等工作，日工作量越来越大，使工作人员每天都疲于奔命，大大 地增加了工作中的不安全因素。 表1 12 0 0 5 年广州供电局变电一部继电保护工作情况 工作穴容 l o k vl l o k v2 2 0 i ( v5 0 0 k v合计 完成定期校验装置套数 3 3 64 41 74 4 0 l 完成上级部门反措项目 o23 32 25 7 设备更换、扩建数目2 8 0 2 0 3 693 4 5 由上可见，由于过多的设备定期校验任务，导致二次设备维护人员必须投入主要的 精力到定期校验中，一方面极大地影响了其他工作的开展，另一方面，由于过于繁重的 校验工作导致设备校验时间压缩，反而导致设备定期校验的质量有所下降甚至于出现越 修越坏的情况。因此，有必要改进现有的检验制度，适当延长运行工况良好的二次设备 的检验期限，使生产人员能集中主要力量，对运行状态较差的设备加大维护及更换设备， 进一步提高设备的运行可靠性。 根据以往运行的经验，新设备投产后一年进行的定期校验比较重要，因为其往往能 3 华南理工大学硕士学位论文 检查出设备由于安装质量或设计出错所造成的设备缺陷，因此，二次设备投产后一年进 行全面的校验必须坚持按期完成，而且必须进一步提高该次校验的质量，其校验质量对 该设备日后稳定运行起着很大的作用。 目前，由于微机保护装置拥有强大的自检功能，因此在对设备进行投产后一年定期 校验过后，我们可以每年根据该设备的运行状态确定其需要进行定期校验的周期，对于 运行以来没发现缺陷或者曾经多次正确动作的二次设备，我们可以适当延长其定期校验 周期。对经常发现缺陷的保护装置或者曾经出现误动的装置，将重点进行该类设备的检 验工作，必要时，每年都要对该设备进行检查校验，以保证其稳定运行。 1 3 研究概况 目前，广州供电局开始实行二次设备的评级制度，以间隔为单位对设备进行评级， 希望能通过对二次设备进行评级，了解掌握二次设备运行状况，有针对性地做好设备运 行、检修工作，优化二次专业运行管理，为设备选型、确定设备应否进行更换提供客观 依据。 对二次设备的评级主要采取如下标准： ( 1 ) 一级设备：保护装置制造质量优良，施工安装质量优良，运行中未发现制造 质量问题导致的不正确动作和缺陷，设备运行时间未到使用年限。 ( 2 ) 二级设备：保护装置制造质量良好，施工安装质量良好，运行中偶尔出现过 一般缺陷，但不影响运行，未发现由于制造质量原因导致的不正确动作，设备未到使用 年限。 ( 3 ) 三级设备：保护装置制造质量一般，施工安装质量一般，运行中多次出现一 般缺陷，对运行有一定影响，发生过由于制造设备质量原因导致的不正确动作( 但已处 理) ，设备运行时间超过使用年限。 ( 4 ) 四级设备：保护装置制造质量较差，施工安装质量较差，运行中频繁出现一 般缺陷，甚至出现重大缺陷，对运行影响很大，发生过由于质量问题引起的不正确动作 且由于各种因素无法彻底处理，设备运行时间超过使用年限。 对于一级设备，由于考虑到其运行性能良好，因此，可考虑延长其校验周期，对于 二级设备，由于其曾经出现过一般缺陷，对其应该按照传统的检验周期进行校验工作， 对于三级设备，必须加强监视，每年夏峰前必须对其进行全面的校验，针对其进行有效 的技术改进，以增加其运行可靠性，对于四级设备，应该马上安排计划更换。 4 第一章绪论 由于设备的缺陷率和动作情况是不断在动态变化的，为了能更准确地对设备运行状 况进行分析，对二次设备的评级的周期不宜过长，至少要半年进行一次。假如采用传统 的设备台帐，由二次设备管理人员对每套继电保护设备进行状态评价及评级，将耗费管 理人员大量的精力，而且，统计出来的数据难免有遗漏，极大地影响了二次设备评级的 准确性。 因此，要实现二次设备状态评价的准确性，必须要有完善而且实时的生产管理信息 系统( p r o d u c t i o nm a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e m s ，p m i s ) 作为基础，必须对二次设 备建立完善的设备管理台帐，台帐中应包括设备的型号、制造厂家、投产日期、主要技 术参数、运行中出现缺陷分析和处理方法及结果、历次检修的时间和内容、检修前后设 备的状况测试数据、二次设备的放措执行情况。广州供电局变电一部较早地采用了 p m i s ，建立了以设备为中心的生产信息管理系统，以设备间隔为单位，在设备台中详 细地记录了每个间隔的一、二次设备信息：( 1 ) 设备型号( 2 ) 生产厂家( 3 ) 设备投 产日期( 4 ) 设备历次校验日期( 5 ) 设备所有的运行缺陷( 6 ) 设备的保护动作记录( 7 ) 设备的安装施工单位。 变电一部日常的生产管理，如缺陷管理，保护跳闸管理，二次设备校验管理等工作 都是通过p m i s 进行，因此，所有设备的信息都在生产中由运行人员进行不断更新，所 有的信息都具有实时性。 由于p m i s 包含了进行二次设备评价所需的设备运行数据，因此直接从生产信息管 理中提取现成的二次设备运行数据，从中计算出各保护装置的参数指标，根据其指标对 设备进行评价是有效而准确进行二次设备状态评价的方法。 在实际运行中，影响二次设备运行状况的因素主要如下： ( 1 ) 二次设备的运行年限 ( 2 ) 该设备装置运行以来的缺陷情况 ( 3 ) 该设备装置运行以来保护的动作情况 ( 4 ) 相同型号、相同厂家设备在以往运行中缺陷率和保护正确动作率 ( 5 ) 设备施工安装的质量水平 设备安装质量主要取决于施工队的水平，管理人员可以从过往不同工程的安装质量 中总结出不同设备安装单位的施工水平，分别考虑其运行状态。二次设备的运行年限可 以直接从设备台帐中得出，在此就不作太多讨论。 除了以上两个因素，影响二次设备运行状况的主要因素主要为：( 1 ) 保护的正确 5 华南理工大学硕士学位论文 动作率( 2 ) 保护的缺陷率。 因此，我们可以根据二次设备这两个重要指标，对二次设备本身进行可靠性分析， 最终的目的是根据二次设备的运行状态制定其最佳定期校验周期。 为达到此目的，变电一部与华南理工大学进行合作，提供设备现场实际运行参数及 指标，利用方差分析、故障树分析、马尔可夫模型分析等方法，得出二次设备的最佳定 期校验周期，并制定对应的应用软件，并将软件在实际生产中运用，实现二次设备的状 态评价。 1 4 本文研究内容 本文将就二次设备状态评价问题进行深入的探讨，采用马尔可夫模型分析，对二次 设备所处的各种状态进行分析，从广州供电局实际运行的设备信息中的得出相应的数 据，选取部分设备进行分析，以得出其最佳定校周期。并介绍利用生产管理信息系统开 展二次设备的评价。本文的内容具体安排如下： 第一章为绪论。介绍了选题意义和研究背景，传统的二次设备定期校验的要求，根 据广州供电局目前二次设备的现状提出所面临的问题和进行二次设备状态评价的迫切 性。 第二章为二次设备的正确动作率和缺陷率。根据现场运行设备的数据，分析了影响 二次设备运行状态的两大指标的统计方法，分析了导致缺陷和保护误动作的原因，初步 提出了提高设备可靠性的方法。 第三章为生产管理信息系统在生产中的运用。介绍了p m i s 在变电运行工作中的使 用情况，提出了从p m i s 提取二次设备的参数指标进行状态评价的可能性。 第四章为二次设备的最佳检修周期。本章运用马尔可夫模型分析二次设备的可靠 性，建立了二次设备的空间状态图，根据其原理编写了计算最佳定检周期的软件，并对 软件进行了初步的分析。 第五章为二次设备可靠性评估的进一步分析。本章对影响二次设备最佳检修周期的 各种参数进行分析，得出影响二次设备正常运行的主要因素，并提出了解决方案。 第六章为生产管理信息系统中二次设备评价的应用。阐述了对二次设备评价所需考 虑的因素，提出了p m i s 的二次设备评价的架构，并对二次设备评价系统在实际工程中 的促进作用及其前景进行了分析。 最后是本文的结论。 6 第二章二次设备的正确动作率和缺陷率 第二章二次设备的正确动作率和缺陷率 2 1 概述 本文在第一章讨论过，影响二次设备正常运行的主要因素有几项：( 1 ) 二次设备 的运行年限( 2 ) 二次设备的安装质量( 3 ) 二次设备的正确动作率( 4 ) 二次设备的缺 陷率 根据实际运行数据，随着运行年限的增加，二次设备会出现于元件老化或者外部二 次回路的损坏而导致装置故障、直流接地等缺陷，甚至导致保护装置误动作，但不同型 号的二次设备的进入老化期的年限有所不同，因此，只根据设备运行年限判断其可靠性 是不科学的。由于二次设备老化的最终会导致缺陷和误动作的出现，因此我们可以通过 对二次设备的缺陷率和正确动作率的分析，对设备是否进入老化期进行判断。二次设备 的安装质量水平主要体现在其外部二次回路的施工质量和设备装置的调试水平，水平低 下的施工队往往会出现接错线、接线工艺差、不按照国家反措规定进行设备安装、装置 存在隐患等情况，导致二次设备出现误动、拒动、c t 开路等情况，因此二次设备的缺 陷率和正确动作率也是对其安装质量的反映。 因此，对二次设备进行可靠性分析，关键在于对其“正确动作率”和“缺陷率”进行分 析。 2 2 保护正确动作率 二次设备起着及时切除电力系统元件故障和反映电力系统设备不正常工作情况的 作用，最大限度地减少故障对电力元件本身的损坏，对保持电力系统的暂态稳定起着极 其重要的作用。其误动或者拒动都会给电网的稳定运行带来极大的影响，因此，正确可 靠地动作是保护装置最基本也是最重要的要求。 我国现行采用的“保护正确动作率”统计方法是沿用前苏联的统计方法，这种方法 是用一定期限( 例如一年) 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) x l o o 用“正确动作率”可以观测该继电保护系统每年的变化趋势，也可以反映不同型号 继电保护设备之间的对比情况，从中找出薄弱环节。影响保护装置正确动作率的主要 原因如下： ( 1 ) 设备元件制造质量、程序设计缺陷等原因 7 华南理工大学硕士学位论文 ( 2 ) 设计错误、安装调试原因 ( 3 ) 运行维护、误触碰、整定计算等人为原因 以上影响保护正确动作的原因中，第二、第三两大原因的出现带有很大的偶然性和 人为因素，而杜绝这两种情况的途径如下； ( 1 ) 增强二次设备的投产前验收工作的质量，对新投产设备进行全面仔细的检验， 力争把由于设计和安装所存在的问题在设备投产前发现并解决； ( 2 ) 进一步规范日常的维护工作，制订完善的二次设备定期校验规范，增强定期 校验的效果，加强运行人员的工作安全意识，杜绝人为责任的出现。 设计施工和运行维护原因所导致的设备误动属于生产管理上的问题，本章在此不作 太多讨论，而根据过去几年对继电保护装置误动的统计，二次设备质量问题才是引起的 误动作的主要原因，表2 1 、表2 - 2 为近两年变电一部继电保护动作情况： 表2 1 变电一部2 0 0 4 年继电保护动作情况 分类故障总次数保护动作总次数不正确次数正确率 3 5 k v 以下 6 6 l6 9 019 9 9 1 1 0 i 【v1 52 3ol o o 2 2 0 k v2 2 1 3 4o 1 0 0 5 0 0 k v5 3 6 l9 7 2 表2 - 2 变电一部2 0 0 5 年继电保护动作情况 分类故障总次数保护动作总次数不正确次数正确率 3 5 k v 以下5 6 16 7 7l9 9 9 1 1 0 k v1 01 6l9 4 1 2 2 0 k v 1 91 2 9 o 1 0 0 5 0 0 k v85 301 0 0 8 第二章二次设备的正确动作率和缺陷率 表2 - 3 变电一部保护装置误动情况 事故概况及 地点各保护动作评价误动作原因分析 动作情况 # l 主变差动保护误动三相开# 1 主变差动保护误由于# 1 主变保护为集成电路型保护， 增城 关跳闸动运行年限长，运行可靠性差 # 1 主变差动保护误动，跳5 0 1 环风 保护误动1 次保护芯片损坏。导致误出口。 开关和1 0 1 开关 赤沙站f 1 4 拒动，导致# 3 曲 对f 1 4 进行零序c t 进行一次升流和伏 折变动作跳开档主变5 0 3 a ， 安特性试验，发现其变比和伏安特性不 赤沙f 1 4 保护拒动一次，符合要求。所以导致故障时f 1 4 拒动； 5 0 3 b 开关，自投装置误动作合 拱3 曲折变动作跳变低，检查发现继电 上1 0 k v 母联开关 器板接触不良，导致闭锁自投无出口 由表2 - 3 数据可见，目前导致继电保护设备误动作或者拒动的主要原因是由于二次 设备本身或者是相关外回路的缺陷所导致，因此，要提高保护装置的正确动作率，必须 及时发现并消除二次设备的隐患，而对于微机性保护装置，同型号的装置出现类似问题 的几率很大，因此，对于曾经出现过误动的保护装置及同型号的保护装置必须有针对性 地对部分设备加强维护工作，也就是缩短其定期检验周期和加强其检验的质量，防止类 似误动情况再次出现。 正确动作率基本能反映继电保护装置的运行状况，但由于正常情况下，大部分保 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 作率只能是很低，甚至只能为零。其实，这套保护装置可能经受了许多次非区内故障 冲击而未误动作，但这种情况却未能被现有统计方法所反映，导致误认为这种保护性 能差，因此，采用常规的保护正确动作率对设备进行分析，并不能真正准确地反映其实 际的运行状态和水平。因此，国内外很多学者提出把在区外或反方向发生短路时保护装 置未误动作，也应该反映出该保护装置是“正确动作”。因为区外短路或反方向短路不 动作，也是对该保护装置选择性考验的重要组成部分。但区外故障该考虑多大的范围 和如何判定故障范围都很困难，目前还无法专门对保护装置所经受区外故障考验的次数 进行统计。但随着继电保护故障信息系统的逐渐投入使用，统计该技术指标将变成现实。 9 华南理工大学硕士学位论文 2 3 二次设备的缺陷率 二次设备的缺陷是指保护装置由于内部元件损坏、外部二次回路缺陷、软件问题等 原因导致二次设备不正常工作或退出运行。 在日常工作中，我们根据缺陷的严重程度不同，一般把缺陷分为三类： 一般缺陷：短时之内不会发展为重大或紧急缺陷。对运行虽有影响但仍能坚持运行； 重大缺陷；对电网、设备、有严重威胁，尚能运行，不及时处理可能造成事故： 紧急缺陷：随时可能造成设备损坏、大面积停电等事故需立即停电处理。 不同缺陷等级，将会很大程度影响该设备正常运行情况，因此，对设备进行评级， 必须同时考虑该设备的缺陷次数和缺陷等级。 而导致二次设备出现缺陷的原因主要如下： 二次回路缺陷：该缺陷主要是由于安装施工质量、日常的运行维护质量造成，与二 次保护装置本身无太大关系，由于该缺陷在运行中较难统计和分析，暂时不作为设备评 级的依据； 设备本身质量：该缺陷是由于二次设备生产厂家由于生产工艺、程序设计错误、出 厂调试、现场安装等方面原因导致设备出现故障而影响正常运行，该类型缺陷应该作为 设备评级的主要考虑因素； 设备老化：由于二次设备运行年限超出使用年限，装置部分元件( 例如电源、液晶 等) 出现老化导致设备出现缺陷。 表2 - 4 变电一部2 0 0 5 年继电保护装景缺陷的统计情况 缺陷类型二次回路缺陷元件缺陷装置质量缺陷总计 缺陷次数 1 31 56 89 6 百分率 1 3 5 1 5 6 7 0 8 由表2 4 可见，二次设备装置本身的质量是二次设备出现缺陷的主要原因，因此目 前我们对二次设备进行评价，需要主要考虑二次设备本身的产品质量所引起的缺陷。 我们对不同型号和厂家的缺陷情况进行统计，统计结果如表2 - 5 所示。 从表2 5 的数据来看，同一型号设备会出现相同或类似的缺陷，不同型号设备的缺 陷率有很大差别，最大的相差超过l o 倍，因此，不同型号的设备对二次设备运行的可 靠性有很大的影响，因此，我们除了对每套保护装置的缺陷率进行统计外，还需要对相 l o 第二章二次设备的正确动作率和缺陷率 同型号二次设备的缺陷率分别进行统计，根据统计结果针对不同型号的设备制定不同的 检验计划，统计方法如下： 同型号装置缺陷率= ( 同型号装置累计缺陷次数n 型号保护套数运行时间) x 1 0 0 在考虑“同型号装置缺陷率”时，必须考虑该型号装置的安装套数和其投入运行的时 间，否则将会无法正确比较不同型号保护之间的缺陷率，例如，a 型号的保护安装了1 0 0 套，运行时间超过了5 年，累计发生缺陷6 次，b 型号的保护安装了3 0 套，运行了2 年，累计发生缺陷3 次，其缺陷率分别如表2 - 6 所示。 由表2 石统计结果可知，b 型号保护相对于a 型号保护来说，其缺陷率较高，表示 我们应该对b 型号保护装置投入主要的维护力量，缩短其定期校验周期。 对相同型号装置缺陷率进行统计，其准确性和该型号装置的统计数量有很大关系， 如果数量太少，则其结果的准确程度越低，因此应该扩大统个计的范围，最好能在全省 范围内对同一型号设备的缺陷率进行统计，这样，其结果应该能正确反映该型号装置的 运行可靠性。 表2 - 5 广州供电局2 0 0 5 年不同型号继电保护装置缺陷的统计情况 缺陷占比( 同厂投运缺陷 电压等级保护类型 缺陷次数缺陷原因厂家型号 占比( ) l f p 9 0 0 、 器件损坏( 2 次)南京” 7 4 l1 0 9 r c s 9 0 0 系列 j c s s - l l d 、 线路 l o 器件损坏( 2 次)国电w x b 一1 5 、 1 4 8 l7 5 5 p s l 6 0 0 2 2 m 【v 器件损坏( 2 次) 电源损坏( 2 次) 北京 c s l l 0 0 系列 1 4 8 l2 0 8 器件损坏( 2 次)南京r c s 9 0 0 系列 7 6 91 0 9 器件损坏( 2 次)国电” p s t l 2 0 0 7 6 93 7 7 主变 1 3 器件损坏( 8 次) 北京 c s t l o o 、 3 4 6 24 6 9 电源损坏( 1 次) c s l r 2 0 0 l f p 9 、 器件损坏( 2 次)南京“ 4 5 4o 8 8 r c $ 9 0 0 系列 器件损坏( 2 次) 线路 2 0 国电”w x b - 1 1 系列 9 0 91 9 5 电源损坏( 2 次) 器件损坏( 9 次) 北京”c s l l 6 0 、系列 3 1 8 28 5 4 1 1 0 k v 电源损坏( 5 次) 器件损坏( 1 次)南京”r c $ 9 0 0 02 2 70 4 4 器件损坏( 1 2 【s a l h 、2 0 0 、 主变 1 8 次) 、其他( 3 次 深圳 3 4 0 91 0 8 7 3 0 0 系列 器件损坏( 2 次)国电”p s t l 2 0 0 系列 4 5 5o 9 8 华南理工大学硕士学位论文 器件损坏( 5 次)南京”r c s 9 0 0 0 系列 4 4 20 2 4 器件损坏( 5 6 次： 深圳” 【s a 1 h 、2 0 0 、 5 0 4 43 4 9 接触不良( 1 次)3 0 0 系列 1 0 i ( v 线路 1 器件损坏( 1 0 次： 国电“ w x b - 1 2 l 、 1 0 6 21 4 1 电源损坏( 2 次) p s l 6 0 0 系列 器件损坏( 1 3 次： 电源损坏( 5 次)北京c s l - 2 0 0 系列 1 8 5 82 7 4 陵触不良( 3 次) 同厂投运缺陷占比：缺陷次数占同电压等级同厂家投运设备总数量 表2 - 6 缺陷率对比 装置型号缺陷次数 保护套数运行年限( 年) 缺陷率【次，( 台年) a 保护 61 51 2 b 保护 33 025 “同型号装置缺陷率”是对不同型号二次设备进行总体的评价，但无法反映到具体每 套装置的运行情况，我们知道，二次设备缺陷的出现带有一定的偶然性，该型号的设备 在以往运行情况良好，并不代表某台装置运行良好，因此，我们还要对每台装置在过去 一年里的缺陷情况进行统计，统计方法如下： 本装置的缺陷率= ( 缺陷次数该装置保护套数x 运行时间) x 1 0 0 如发现某二次设备在过去一年内多次出现缺陷，则应该在下一年度对其安排详细的 校验，以减低设备出现缺陷的几率，保证设备的可靠运行。 2 4 本章小结 本章对影响继电保护设备正常运行的两大指标“保护正确动作率”和“保护缺陷率”进 行了深入的探讨，分析了导致缺陷和保护误动作的原因，并采用了现场运行的实际数据 说明了这两项指标对保护装置运行的影响，初步提出了提高二次设备运行可靠性的方 法。 第三章生产管理信息系统在生产中的运用 第三章生产管理信息系统在生产中的运用 本文在上文曾讨论过，要对二次设备运行状态进行准确的评价，必须对每套二次设 备的保护动作率和缺陷率这两大指标进行统计，为了能实时地反映二次设备的状态，统 计的周期应不超过半年，假如采用传统的设备台帐，由二次设备管理人员对每套二次设 备的指标进行统计并定出定检周期，将耗费管理人员大量的精力，而且，统计出来的数 据难免有遗漏，极大地影响了定检周期的可信性，因此，必须要有完善而且实时的生产 管理信息系统p m i s 作为基础。 3 1 生产管理信息系统应用的发展 对于变电运行部门，由于其运行维护人员分布在各变电站，为了加强日常的管理和 提高工作效率，采用基于局域网的生产信息管理系统是最有效的方法。变电一部于1 9 9 8 年开始使用生产管理信息系统( p r o d u c t i o nm a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e m s ，p m i s ) ， 最开始的应用主要是为：( 1 ) 本单位管理信息的发布( 2 ) 变电站运行操作信息的发布 ( 3 ) 变电站各运行报表、实时运行数据的发布。然而，由于硬件和软件的原因，运行 设备的大部分资料还没有通过生产信息管理系统进行管理，依然由专业管理人员在工作 之余对设备台帐进行统计和管理。 随着变电一部管理变电站和设备的数量不断增多，采用传统的设备台帐管理的弊端 日渐反映出来，例如：统计某型号设备的定期校验情况需要耗费好几天的时间进行统计， 严重降低了工作的效率，而且，由于设备台帐资料日常缺乏维护，其设备资料往往不能 反映当前的设备的运行情况。当时的生产信息管理系统还是基于c t i n e t s e r v e r 结构，大 量的工作仍需要采用客户端软件，导致数据上传过慢，造成使用困难。 为了进一步提高工作效率，加强对设备的管理，我部于2 0 0 3 年对生产信息管理系 统进行了全面的升级采用新的结构模式b r o w s e r s e r v e r 结构。b s 也是一种c l i n e t s e r v e r 结构，它以浏览器为客户端软件，w e bs e r v e r 为服务器软件。但相对于c s 结构，它又 具有许多独特的优点： ( 1 ) b s 是一种跨平台的、一点对多点及多点对多点的应用软件结构，减少了开发 人员在客户端的工作量，使他们可以把注意力集中到怎样合理地组织信息、提供客户服 务上来。 ( 2 ) b s 具有统一的浏览器客户端软件，不仅节省了开发、维护客户端软件的时间 与精力，而且方便了用户的使用。 1 3 华南理t 大学硕l 学何论文 ( 3 ) 在b s 结构中，客户端只需运行操作系统和w e b 浏览器，数据的查询、处理 和表示都由服务器完成。和c s 结构的应用系统相比，客户端变得非常“瘦”。 ( 4 ) 可以透明地跨越异质网络、计算机平台，无缝地联合使用数据库、超文本、 多媒体等多种形式的信息。 ( 5 ) b s 系统运行的i n t e r n e t 易于设置、使用和管理。以i n t e m e t i n t r a n e t 为代表的 信息技术为我们创造了一种脱离时间、地域以及计算机本身束缚的交流方式，它将导致 企业业务流程、管理模式、组织结构的重构，引起产业结构以及企业经营方式的变革。 经过多年的使用和不断升级完善，目前已经形成了完善的信息管理平台，日常的工 作全部通过该甲台进行。其中，设备台帐是该信息平台的核心，在设备台帐里，记录了 变电一部所管辖的所有变电站的一、二次设备的型号、参数、生产厂家、投产日期等基 本资料，如图3 - 1 所示 图3 1生产信息管理系统中设备台帐基本信息 设备维护人员可以通过微软的浏览器