（工商管理专业论文）大同超高压公司继电保护状态检修管理研究.pdf

摘要 摘要 传统的检修管理模式越来越不能够满足供电企业的高可靠性和低运营成本 的需要 微电子技术 计算机技术 通信技术等科学技术的发展使继电保护设 备状态检修成为可能 智能电网的提出 成为电力系统发展的目标 继电保护 设备必须满足智能电网发展的要求 保证电网更坚强 更自愈 更安全 避免 大的停电事故的发生 这给继电保护的检修工作提出了更高的要求 借鉴国内 外现有设备检修管理理论和实践成果 依靠科技进步和管理创新 实现继电保 护状态检修成为供电企业亟待解决的重要课题 本文以大同超高压公司继电保护设备为研究对象 结合继电保护设备自身 的特点 以保证设备的安全运行为首要原则 首先分析了大同超高压公司继电 保护检修管理现状及问题 对继电保护系统做了故障模式及后果分析 在此基 础上 探讨了继电保护设备检测手段 提出继电保护设备状态评估定级方法 使继电保护状态检修无法科学量化评价和运行设备样本数据采集难的问题得到 解决 利用资产全寿命管理系统 e a m 作为继电保护设备状态检修的软件平台 实现了继电保护设备状态评估 设备可靠性等级评价 分类 提供设备检修策略 等功能 促进了公司继电保护设备全寿命管理水平的提升 继电保护设备检修 策略从以时间间隔为特征的定期检修向根据设备劣化程度安排检修的状态检修 转变 最终实现了全面按状态对继电保护设备进行维护和检修 关键词 继电保护 精细化 状态检修 状态评估 华北电力大学硕士学位论文 a b s t r a c t t h et r a d i t i o n a lm a i n t e n a n c em a n a g e m e n tm e t h o dc a nn o tm e e tp o w e rs u p p l y e n t e r p r i s e s n e e d sf o rh i g hr e l i a b i l i t ya n dl o wo p e r a t i n gc o s t t h ed e v e l o p m e n to f m i c r o e l e c t r o n i c s c o m p u t e rt e c h n o l o g ya n dc o m m u n i c a t i o nt e c h n o l o g ym a k e si t p o s s i b l et oa p p l yc o n d i t i o n b a s e dm a i n t e n a n c et ot h ep r o t e c t i o nr e l a ye q u i p m e n t s s m a r tg r i di sb e c o m i n gt h eg o a lo fp o w e rs y s t e md e v e l o p m e n t t h ep r o t e c t i o n r e l a y s y s t e m sh a v et om e e tt h en e e d so fs m a r tg r i dd e v e l o p m e n tt og u a r a n t e eam o r e s t r o n g m o r es e c u r ea n ds e l f h e a l i n gp o w e rg r i dt oa v o i ds e v e r ep o w e ro u t a g e s t h i s r e q u i r e sb e t t e rm a i n t e n a n c em a n a g e m e n to fp r o t e c t i o nr e l a ye q u i p m e n t s l e a r n i n gf r o md o m e s t i ca n do v e r s e am a i n t e n a n c em a n a g e m e n tt h e o r ya n dp r a c t i c e d e p e n d i n g o nt e c h n o l o g i c a l p r o g r e s sa n dm a n a g e m e n ti n n o v a t i o nt or e a l i z et h e p r o t e c t i o nr e l a ys y s t e mc o n d i t i o n b a s e dm a i n t e n a n c ei sa nu r g e n ti s s u et ob es o l v e d b yp o w e rs u p p l ye n t e r p r i s e s t a k i n gp r o t e c t i o nr e l a ys y s t e mo ft h ed a t o n ge h vt r a n s m i s s i o nc o m p a n ya s t h er e s e a r c ho b j e c ta n de n s u r i n gt h es a f eo p e r a t i o no ft h ee q u i p m e n t sa st h ef i r s t p r i n c i p l e m a i n t e n a n c em a n a g e m e n ts t a t u sa n dp r o b l e m so ft h ep r o t e c t i o nr e l a y s y s t e m sw e r ea n a l y z e da n daf a i l u r em o d e sa n de f f e c t sa n a l y s i so np r o t e c t i n gr e l a y s y s t e m sw a sm a d e b a s e do nt h i sa n a l y s i s t h es t a t ed e t e c t i v em e t h o d so fr e l a y s y s t e m sw e r e s t u d i e da n das t a t i s t i c a lm e t h o df o r p r o t e c t i o nr e l a ys y s t e m c o n d i t i o n b a s e dm a i n t e n a n c eb a s e do np r o t e c t i o ne q u i p m e n t so w nc h a r a c t e r i s t i c s w a sp u tf o r w a r d s o l v i n gt h ed i f f i c u l tp r o b l e m so fh o wt oq u a n t i f yt h ep r o t e c t i o n r e l a ys t a t u sa n dh o wt oo b t a i ns a m p l ed a t a o fo p e r a t i o n a le q u i p m e n t s u s i n g e n t e r p r i s ea s s e tm a n a g e m e n ta sas o f t w a r ep l a t f o r m w ea c h i e v e dt h ef u n c t i o n so f t h ep r o t e c t i o nr e l a ye q u i p m e n tc o n d i t i o na s s e s s m e n t e q u i p m e n tr e l i a b i l i t yl e v e l e v a l u a t i o na n dc l a s s i f i c a t i o n a n dp r o v i d i n ge q u i p m e n tm a i n t e n a n c es t r a t e g i e s i t r i s e su pt h e c o m p a n y sp r o t e c t i v er e l a y sl i f e c y c l em a n a g e m e n tl e v e l a n dt h e c o n d i t i o nb a s e dm a i n t e n a n c ei su l t i m a t e l ya c h i e v e d k e y w o r d s p r o t e c t i v er e l a y e l a b o r a t i o n c o n d i t i o n b a s e dm a i n t e n a n c e c o n d i t i o n a s s e s s m e n t 第1 章绪论 第一章绪论 1 1 研究背景及意义 现代电力系统已经在大容量 高电压 远距离方面取得重大发展 随着三 峡电站 西电东送 南北互供和全国联网等重大工程的实施 我国必将出现世 界上最大规模的电力系统 如何保证其安全稳定和经济运行 防止灾难性事故 的发生 是电力部门的首要任务 继电保护设备是电力系统的卫士 担负着第一道防线的重要责任 在故障 时有效地切除故障 从而保证其安全稳定和经济运行 继电保护装置的正常工 作与否将对电力系统能否正常运行造成重大影响 没有继电保护的电力系统是 不稳定的系统 是不可以运行的 如何提高继电保护装置可靠性是电力系统的 重要课题之一 智能电网的提出 成为电力系统发展的目标 继电保护作为智能电网的一 个重要组成部分 如何满足智能电网发展的要求 承担起保证电网更坚强 更 自愈 高安全性 避免大的停电事故的发生 给继电保护的检修工作提出了更 高的要求 随着微电子技术 计算机技术 通信技术等科学技术的发展 使电气设备 状态检修成为可能 2 0 0 7 年开始 资产全寿命管理系统1 1 l 在大同超高压公司得 到全面应用和推广 继电保护设备的基础数据已经全部录入完毕 为丌展继电 保护状态检修提供了可靠的软件和信息平台 2 0 0 9 年初 大同超高压公司输变电设备状态检修工作通过华北电网公司验 收并全面展开 但公司继电保护设备的检修则仍沿用定期检修和事后检修相结 合的检修模式 随着一次设备状态检修的推广 线路不停电检修技术的应用 因 检修设备而导致的停电时间将越来越短 这客观上对继电保护设备实现状态检 修提出了新的要求 1 2 国内外研究动态 1 2 1 国外研究动态 美国是较早进行状态检修研究的国家 堪萨斯城市动力与照明公司 k c p l 早在1 9 8 2 年就提出了预知性检修p m p r e d i c t i v em a i n t e n a n c e 的概念 他们组建了状态检修可行性研究小组 对发电设备故障原因进行了仔 细分析 发现主要原因为旋转设备的震动 通过设立维修机械师和维修主管 华北电力大学硕士学位论文 对将近1 5 0 台旋转设备进行振动监测 维修机械师负责采集数据并对数据进行 审核 然后提交维修主管 节约了设备的维修费用5 3 0 多万元 取得了很好的 经济效益 2 0 j 1 9 8 4 年 美国k e r nr i v e r 和s y c a m o r e 联合电力公司 做出将预知性检修 p m p r e d i c t i v em a i n t e n a n c e 结合事前检修升级为状态检修c b m c o n d i t i o n n b a s e dm a i n t e n a n c e 的决策 他们改进了原有的预知检修模式 购买了计算机系统 软件程序 数据采集器 动平衡设备1 4 巧l 他们开发的监测 软件可将原有的振动数据分析扩充到交流电机分析 专家系统 油液分析等 设备可靠性的得到很大改善 维修费用降低及设备多起事故被避免 1 9 8 5 年 日本b m a 西马力 公司从基础数据入手 将多种诊断和检修 系统运用于电厂以及输变电网站上 提高了发电机组效率和可用系数 延长了 变电设备的使用寿命1 6 j 西班牙i b e r d r o l a 水电厂 葡萄牙e d p 水电厂也于上世纪9 0 年代研制 成功远程维护预知系统 并投入了使用 就维护系统本身而言 它使用了预知 维护技术 且可远程控制 如西班牙i b e r d r o l a 水电厂 可在马德里作远程 用户维护 此外 该系统与电厂原有的s c a d a 及m i s 系统相互通信和联结 从而构成一个c m m s 系统i 7 1 美国i p k 研究所研究员k u e g e r 等于1 9 9 5 年提出了基于i n t e r n e t 远程诊断 物理体系结构 引 1 9 9 7 年麻省理工学院和斯坦福大学联合举办了电力工业设备 远程诊断技术研讨会 会后不久两大学就开始了远程诊断技术的合作研究 并 建立了一个远程监测诊断的g e a rc o n t r o l l e r 产品1 9 i 1 2 2 国内研究动态 我国供电企业开展输变电设备状态检修试点工作始于1 9 9 0 年代初 各地供 电部门结合自身特点进行了各具特色的探索 大连供电公司从1 9 9 2 年开始进行设备状态检修工作的试验工作 对所有的 5 0 0 k v 及2 2 0 k v 主变共2 6 台 都安装了加拿大y p r o t e c 公司生产的 h y d r a n 2 0 1 r 智能型在线式变压器早期故障监测装置 经过1 0 多年的探讨 实践 建立了大连电网大容量主变的早期故障监测系统 效果很好 为我国供 电企业如何进行设备状态检修工作提供了参考和借鉴1 1 0 j 我国的浙江省衢州电力局 在2 0 0 4 年开始 经过三年的时间 对1 1 0 k v 油断路器的原理结构性能和典型故障分析 总结出开关设备状态检修策略 通过 保养维护 技术加工 更换部件等手段 保持设备运行的期望状态 使设备达到 最优化的运行 这是我国开展状态检修的前期探索l l l l 2 第1 章绪论 2 0 0 8 年1 0 月底 浙江公司相继制定出台了继电保护状态检修工作管理流 程 继电保护技术监督规定 继电保护状态检修管理规定实施细则 继电保护 状态检修导则 继电保护状态检修基础资料及信息的收集和管理规定等文件 建立了继电保护状态检修基本框架 并向国网公司请示率先开展继电保护状态 检修工作 成为国网公司试点单位 葛洲坝水力发电厂打破了传统的检修模式 代之以计划检修为主 诊断检修 为辅的检修模式 1 2 1 十三陵电厂通过p s t a 系统的研制和投运 探讨状态监测技 术与状态检修制度的相互关系1 1 3 l 文献1 1 4 1 指出状态检修的前提是必须对设备运行状态进行跟踪分析 适时 对设备进行诊断并做出是否检修的决策 因此这就要求对日常的资料和信息进 行科学采集和分析 以实现科学检修的目的 而文献 1 5 1 指出状态检修是以大 量的数据为基础 通过状态评价开展及时有效地维修 需要做好以下的工作 基础数据的管理 加强设备的故障诊断 加强技术监督和设备分析 加大科技 投入 完善状态检测手段等工作 文献 1 6 提出了检修需要精细化的管理理念 开展继电保护状态检修也同 样需要精细化的理念 只有以信息化为平台 通过管理制度和管理流程的再造 改变原来计划检修的不足 最大限度挖掘管理潜能 做到 应修必修 修必修 好 将各方面 各层面 各环节检修工作细化 才能实现设备可靠性的提高 检修人力 物力的降低 这也是状态检修的最终目的 文献 1 7 提出了联合状态检修的概念 指出状态监测是联合状态检修的基 础 设备诊断是以状态监测为依据 联合状态检修内容不仅包括在线监测与诊 断 还包括设各运行维护 带电检测 预防性试验 故障记录 设各管理 设 各检修 设各检修后的验收等诸多工作 最后要综合设各信息 运行信息 电 力市场等方面信息作出检修决策 文献 1 8 提出要开展继电保护状态检修 还需要在高素质人员的培养上下 功夫 状态检修对检修人员技术素质的要求主要体现在掌握状态监测和故障分 析的手段 能综合评价设备的健康状态 参与检修决策 能制定优化检修计划 和检修工艺 有丰富的检修经验和高超的检修技术等方面 高素质检修人员是 状态检修能否取得成功的关键 3 华北电力大学硕士学位论文 1 3 本文主要工作 本论文首先介绍了状态检修的相关背景 国内外状态检修的发展动态 在 第二章中详细介绍了大同超高压公司继电保护设备检修的现状和存在的问题 第三章中介绍了继电保护设备检修方式的演变历程 状态检修与资产全寿命管 理理论 继电保护设备的可靠性技术等 并针对继电保护设备的故障模式 设 计了一套继电保护设备的状态检修模式 促进了检修策略从以时间间隔为特征 的定期检修向根据设备劣化程度安排检修的状态检修转变 将资产全寿命管理 和精细化生产的理念应用到公司继电保护设备状态检修管理过程中 对继电保 护设备的定级管理模式进行了研究 设计出一整套适合继电保护设备状态检修 的方案 在第四章中 从继电保护状态检修管理角度做了相关论述 在第五章 中 以大同超高压公司实施的状态检修案例为研究对象 对其进行了的细致的 分析 对继电保护状态检修效果进行了评估 为电力企业充分应用设备状态监 测技术和计算机辅助系统来优化设备的检修管理 为电力企业探索走出一条适 合于实际的继电保护设备检修提供了可借鉴的路子 4 第二章大同超高压公列继电保护设备检修管理现状分析 第二章大同超高压公司继电保护设备检修管理现状 分析 2 1 大同超高压公司概况 大同超高压公司是华北电网有限公司的直属单位 担负着华北电网 西电东 送 大通道的运行维护任务 目前 管辖5 0 0 k v 输电线路2 5 条共计2 7 8 4 公里 5 0 0 k v 开闭站1 座 5 0 0 k v 串补站2 座 公司现有职i2 7 3 人 下设1 3 个职能 处室和4 个生产单位 大同超高压公司是华北地区最早的超高压供电企业之一 公司主要从事5 0 0 千伏超高压输电 变电运行维护和多种经营等 公司注册资 本为1 1 0 4 亿元 资产总规模2 5 5 8 亿元 其中固定资产净额9 5 5 亿元 净资 产6 9 8 亿元 较好完成国家电网公司下达的各项考核指标 在2 0 多年的发展 历程中 圆满完成了各项生产任务 确保了安全可靠供电 2 2 继电保护设备现状与可靠性水平 截止2 0 0 9 年6 月底 公司共维护5 0 0 k v 开闭站共1 座 5 0 0 k v 串补站2 座 大同超高压公司历年继电保护设备数据见表2 1 大同超高压公司历年继 电保护设备正确动作率表2 2 大同超高压公司历年继电保护设备故障率见图 2 1 在2 0 0 4 2 0 0 9 年 大同超高压公司继电保护设备不断增加 其原因在于 随着华北地区经济的发展 大同超高压公司持续新建线路 从而相应的继电保 表2 1 大同超高压公司历年继电保护设备数据 设备数 年份 2 0 0 42 0 0 52 0 0 62 0 0 72 0 0 82 0 0 9 线路主保护8 1 2 1 61 61 61 6 母线保护 444444 变乐器保护1 11 41 71 72 02 3 串补保护o0o1 62 02 4 其他3 63 8 4 2 4 24 05 0 总数5 96 87 99 59 91 0 3 护设备不断增加 随着近些年电网规模的迅速扩大 持续的设备技术改造 管 理水平的逐年提高 继电保护设备整体质量和可靠性有了大大的提高 其中 集成式 少维护设备在电网中大量应用 设备缺陷和故障的概率逐年降低 同 时在设备运行 诊断和管理方面大量的成熟的技术手段和方法被应用 均为设 5 华北电力大学硕士学位论文 备状态检修工作的开展提供了支持 同时开展继电保护设备状态检修也是电力 系统设备管理工作自身发展的必然要求 表2 2 大同超高压公司历年继电保护设备正确动作率 年度 2 0 0 42 0 0 52 0 0 62 7 2 0 0 82 0 0 9 设备正确 9 9 9 3 9 9 9 4 9 9 9 8 9 9 1 2 9 9 9 8 9 9 9 9 动作率 o 1 4 0 1 2 簪0 1 0 萋o 0 8 拒0 0 6 赵0 0 4 2 0 0 42 0 0 52 0 0 62 0 0 72 0 0 82 0 0 9 年度 图2 1 大同超高压公司历年继电保护设备故障翠 从2 0 0 2 2 0 0 9 年 大同超高压公司继电保护设备正确动作率都在9 9 9 以上 设备总体稳定 并保持整体下降趋势 但2 0 0 7 年所有反弹 其原因在于 2 0 0 7 年发生了一次人为安全事故 导致保护设备误动 当年的继电保护设备故 障率偏大 2 3 继电保护设备检修管理现状 2 3 1 检修计划管理流程描述 大同超高压公司目前执行的是计划检修模式 继电保护设备检修计划是保 证生产检修工作有序开展的重要管理手段 继电保护设备检修执行同高电生 f 2 0 0 5 1 7 2 5 号 华北电网继电保护设备检修规定 每年结合一次设备停电进行 一次全部校验 到2 0 0 7 年 由于设备微机率提高 继电器质量的提高 检修周 期改为每6 年一次全部校验 每3 年一次部分校验 部分校验也不在对继电保 护设备的每项功能进行校验 2 3 1 1 检修计划的编制 变电处根据设备的检修 预试周期或设备在运行中的具体状况 组织有关 人员编制继电保护设备的年度检修 调试工作计划 包括基建和技改项目 年 6 第二苹大i 司超高压公司继电保护设备检修管理现状分析 度计划以线路保护 母线保护 主变保护为基本单元进行编制 计划内容包含 单元名称 工作内容 计划月份 计划工期等项目 需优先安排的项目应注明 缓急程度 用紧急和一般表示 2 3 1 2 检修计划的生成 变电处在每年的1 0 月底前以文件及电子数据方式报生技处 生技处在停电 时间上进行综合平衡 生成公司年度检修计划 2 3 1 3 检修计划的下达 生产技术处在每年1 1 月中旬 根据变电处上报的年度继电保护设备停电校 验计划 会同网公司综合平衡汇总 并经审核批准后 于当年1 1 月底前以文件 下达 同时在网上发布或以电子邮件方式下达变电处 2 3 1 4 检修计划的的执行 一经下达的年度计划 即作为当年季 月度计划实施的依据 无特殊原因 检修计划必须在当年内完成 2 3 2 检修管理结构及人员现状 2 3 2 1 检修管理结构 公司生产副总经理是大同超高压供电公司继电保护设备检修的最高决策 者 负责公司系统内继电保护设备检修计划项目和检修资金的审批 公司生产技 术处负责审核变电处上报的检修计划项目和资金 并上报给公司生产副总经理 公司调度部门负责审批和统筹安排变电处上报的2 2 0 k v 及以上电压等级继电保 护设备检修停电计划 以上三者构成了大同超高压供电公司继电保护设备检修 管理的决策层 变电处处长负责批准变电处检修计划项目和资金 并上报给公司生技处批 准 同时把生技处批准的检修计划项目和资金分解下达至保护班 公司调度部 门负责审批2 2 0 k v 及以上电压等级继电保护设备检修停电计划 以上三者构成 了大同超高压供电公司继电保护设备检修管理的管理层 保护班负责变电处所辖继电保护设备的检修计划项目的申报和下达项目的 执行 变电站负责公司所辖继电保护设备的运行管理工作 以上二者构成了大 同超高压供电公司继电保护设备检修管理的执行层 在整个检修管理工作中 由于只是单调的执行 华北电网继电保护设备检 修舰定 中的有关规定 作为执行层的保护班担任继电保护设备的工作申报又 担任着继电保护设备的检修调试任务 作为管理层的变电处和生技处只是简单 的审批和上报的职责 得出设备检修计划相对较容易 在执行检修计划中 由 7 二 华北电力大学硕士学位论文 于检修内容增加 降低了设备可靠性 而在继电保护设备实行状态检修以后 需要建立一个继电保护设备状态检修评估小组 由公司各级继电保护专家组成 参与到设备状态的评估和检修计划的制定中来 2 3 2 2 检修人员现状 大同超高压公司生产单位主要包括生技处 安监处 变电处等 截止到2 0 0 9 年1 2 月底 公司专业技术人员共有1 1 人 技能人员共有1 5 人 专业技术人员 主要为生技处 安监处主管 技能人员主要为变电处保护班继电保护调试员 专业技术人员中 按年龄分 年龄在2 9 岁及以下4 人 其他年龄的7 人 按文化程度分 硕士及以上学历占2 人 大学本科及专科9 按专业技术资格 等级分 高级资格占3 人 中级及初级8 人 技能人员中 按年龄分 年龄在2 9 岁及以下1 3 入 2 9 岁以上的2 人 按 文化程度分 大学本科及以上9 人 大学专科及中专的6 人 按技能等级分 技师及高级技师2 人 高级工6 人 其他7 人 从以上现状来看 在技术人员中 年龄 学历 职称均较高 属于公司的 骨干精英 在技能人员中 由于人员流动性较大 除了班长 技术员为2 9 岁以 上 技能和职称都比较高以外 其他均为新来的大学生 他们最长工龄不到4 年 虽然学历较高 工作积极性很高 但工作经验比较缺乏 需要参加更多的 培训 2 3 2 3 检修人员培训现状 目前 大同超高压公司继电保护设备检修员工教育培训主要分为岗前培训 职业资格培训 在职学历学位教育三个类别 岗前培训 岗前培训是指员工进入新的岗位之前的一种培训形式 其主要 目的是使员工了解 掌握岗位的基本要求和技能 岗前培训主要适用于各类新 录用员工 大同超高压公司对继电保护维护的岗前培训主要在良乡举办 职业资格培训 职业资格培训是指从事国家规定实行就业准入制度的职业 和工种的员工 必须按照有关规定参加职业资格培训 取得相应职业资格证书 后方可从业 大同超高压公司要求继电保护工必须拿到继电保护初级工证书 并经考试合格后方可参加继电保护的检修试验工作 开工前培训 开工前培训是根据作业指导书要求 在检修 基建项目开工 前 对参加人员进行系统培训 是企业确保设备安全稳定运行和工程质量的有 效形式 作为对培训效果的考核和评估 大同超高压公司制订了相应的考核管理办 8 第二章大同超高压公司继电保护设备检修管理现状分析 法 规定一线生产年度考核必须合格 否则由公司组织其离岗培训6 1 2 个月 员工离岗培训期间的薪酬待遇仅保证其基本生活 离岗培训后 员工要经考试 考核合格 才能重新上岗或转至其它岗位 员工离岗培训后仍未通过考试考核 的 必须转到其他低岗位或社会通用工种岗位 转入其他低岗位或社会通用工种 岗位仍须参加相关培训并合格 对经反复培训均不能达到相关岗位上岗要求 的 同时又没有合适通用岗位供其上岗的 可依据相关法律解除其劳动合同关 系 2 4 继电保护设备检修管理存在的问题及原因分析 2 4 1 纯计划检修的不科学性 在计划性检修制度下 总是机械的执行上级颁发的标准 检修模式是依据 设备的制造质量 安装工艺 现场投运调试情况而预定一个检修周期 将其写 入设备的检修规程并固定下来 由生产计划部门参照执行 但随着继电保护设 备制造工艺的提高 继续对设备运行情况良好的设备按部就班的修理 不仅大 大增加了检修人员的劳动强度 而且也存在对设备本身的损坏的可能 设备在 日新月异的更新换代 规程却不可能随时的进行更改 再继续盲目的执行检修 规程 缺乏科学性 2 4 2 不利于提高企业的经济效益 在纯计划检修方式下 一方面 有些状况较好的设备本不需要检修 但到 期必须进行修理 这样无形中增加设备检修的费用 在检修过程中 插拔插件 以及保护的传动等调试内容又加速了保护设备的磨损 缩短了保护设备的使用 寿命 降低了设备利用率 另一方面 少数状况不好的设备因检修周期未到而 得不到及时检修 降低了保护设备运行的安全可靠性 甚至到事故发生后才抢 修 扩大了经济损失 由于计划性检修针对性不强 盲目检修过多 降低了设备利用率 浪费了 大量的人力 还增加了大量检修费用的无效支出 影响了企业的整体经济效益 2 4 3 增加了误碰 误接线 误整定的概率 随着继电保护装置向微机型保护发展 保护装置本身的日j 靠性越来越高 保护装置误动的原因已经逐渐由装置自身原因转而为继电保护设备检修规程中 的误碰 误接线 误整定 其原因主要为定检工作丌始f i i 做安全措施阶段及定 检完成后的恢复阶段对跳闸线圈的误碰 拆除御幔时导致c t 回路丌路 定值 修改过程中 忘记恢复等 以华北电网为例 2 0 0 9 年度全年5 0 0 k v 保护装置误 动次数为1 0 次 其中有7 次检修 改造工作中 检修人员的人为责任事故 1 9 l 9 华北电力大学硕士学位论文 2 4 4 检修人员的基本技能和素质需要提高 培训环节亟待加强 继电保护检修工作的特殊性决定该工作的人员需要一个学识与技术能力相 对较高 身体素质与健康水平与之适应的基本条件 由于近几年企业发展过快 人员流动的单向性 老的有经验的员工很快调到管理岗位 检修员工队伍出现 了结构性缺员与整体性过剩 能级结构偏低的问题 新来的大学生虽然学历较 高 但由于工作经验缺乏 技术力量薄弱 掌握新技术 新设备的技能水平较 低 对设备发生故障后的分析 判断能力欠缺 部分人员对设备巡视 检查 检修不到位 很大程度影响和制约了公司状态检修工作的开展 目前的培训工作基本能满足原来的定期检修模式的要求 但随着继电保护 设备状态检修的开展 由于没有更多好的经验学习和借鉴 需要更加发挥职工 的主观能动性 对设备要有更好的了解 对设备状态评价要更科学 准确 真 正做到 应修必修 修必修好 同时需要丰富培训方式 方法 采取 走出去 请进来 的原则 把华北电科院等技术研究机构的专家请到公司进行培训 到 一些好的单位去学习 取经 争取尽快提高员工队伍素质 i 0 第三章继电保护设备状态检修方法研究 第三章继电保护设备状态检修方法研究 3 1 变电设备检修方式的演变历程 从变电设备的历史发展来看 变电设备的检修方式有3 种 故障检修 计划 检修 状态检修 早期的检修方式为故障检修b d m b r e a k d o w nm a i n t e n a n c e 其主要是设 备已经发生了故障以后 才针对故障进行维护 修理或更换 2 们 目前 在一些 设备投资低且故障后果轻微的地方 故障检修还在发挥作用 随着电力系统对 国民经济重要性的提高 为了避免设备突然故障对电力系统的巨大冲击 在设 备还没有故障前 定期对设备进行停电检修的方式开始得到大规模的利用 它 就是计划检修方式t b m t i m eb a s e dm a i n t e n a n c e 也叫定期检修方式 计划检修 方式的检修时间间隔由电力规程规定 根据经验得来的 我国的定期检修制度 是2 0 世纪5 0 年代从苏联引入的1 2 1 j 直到现在 t b m 也仍是电力系统的主要 检修模式 随着技术的发展 规程规定的检修周期在很多方面已经不再适用 尤其是 同种设备 不同的厂家生产的产品其质量不同 不同的运行年限和运行环境也 造成设备的检修需求不同 有的设备已经老旧 或制造 安装质量不良 或运 行操作频繁 或缺陷比较多 按规定的间隔周期进行检修不能满足其要求 需 要提前检修 如果还按照固有周期进行检修可能造成设备的欠检修 造成有潜 在故障隐患的设备得不到及时维修 从而使故障更加严重化 甚至酿成更大的 事故 有的产品由于其采用的新技术 产品质量得到长足的发展 这些高精尖 设备 零件装配精度很高 每次拆装都会使零件受到外力冲击 而且重装时可 能达不到原有的精密度 所以在带有一定盲目性的拆检后 反而破坏了原有的 良好状态甚至造成了事故 人为地缩短设备总体寿命 这样极易造成设备过检 修 过检修是一种浪费 浪费了大量的人力 物力 而且有可能酿成新故障 特别是在检修周期较短时更为突出 2 0 世纪7 0 年代开始 一种新的检修模式首先由美国杜邦公司提出 那就 是状态检修 c a m c o n d i t i o nb a s e dm a i n t e n a n c e 也叫预知性维修 顾名思义就 是根据设备运行状态的实际工作状况为依据 通过高科技手段 对设备进行有 效的监测分析 积累实际的运行数据 来确定设备的最佳检修方法 最佳检修 时机 状态检修是根据设备的状态而进行的预防性作业 状态检修的目标是减 少设备停运时间 提高设备可靠性和可用系数 延长设备寿命 降低运行检修 费用 改善设备运行性能 提高经济效益 华北电力大学硕士学位论文 3 2 状态检修与资产全寿命管理 设备的状态检修就是通过安装在设备上或安置在设备附近的传感器来获取 设备温度 压力 振动 噪声 力 电流 电压等一些特征信号参数 以此来 了解和掌握设备在运行过程中的状态 确定其运行状况是否正常 及时发现可 能发生的故障及其原因 并预测故障发展趋势的一门科学 电力设备的寿命是指从该设备开始投入使用到设备报废的整个过程 设备 寿命可根据设备被淘汰的原因分为自然寿命 技术寿命和经济寿命 资产全寿 命管理理论就是从电力设备新建 在建与运行维修中 以资产为核心 把设备 的成本 运行时间 仪表读数 属性 类别 维修记录 活动等各种参数进行 综合统计1 2 2 1 实现设备购置 检修 维护的最优化管理 对设备状态检修提供 决策依据 图3 一l资产全寿命管理系统 要实现电力设备的状态检修 就必须对设备实现信息化管理 企业资产全 寿命管理系统e a m e n t e r p r i s e a s s e tm a n a g e m e n t 是由华北电网公司引进的 美国甲骨文公司推出的商务应用套件o r a c l e 软件 在此数据库平台上 由朗讯 公司开发出来的一套全寿命管理系统 系统界面如图2 1 资产全寿命管理系 统是通过工作单的提交 审核 执行为主线 对设备历史运行状况 历次试验 数据 在线检测数据进行统计分析 结合相关工作经验 通过一整套专家分析 系统对设备使用寿命进行预测 寿命预测的前提条件是对设备的测试数据和测 试方法以及数据的完整性 输入数据为设备历年的测试数据 输出数据为设备 1 2 第三章继电保护设备状态检修方法研究 的检修日期以及该设备的剩余寿命值 通过该系统实现了对设备的全寿命管理 其中e n t e r p r i s e 指企业 一般面 向资产密集型企业 a s s e t 包括资产 形资产 无形资产 以及资产的采购 安 装 运行 维护 处置 报废 一个生命周期 m a n a g e m e n t 管理 涵义是通 过合理安排维修计划及相关资源与活动 通过提高设备可利用率得以增加收益 通过优化安排维修资源得以降低成本 以实现价值最大化 e a m 系统核心业务 功能是设备管理 最终达到状态检修的目的 e a m 管理的核心是降低维护费用 减少库存 合理安排检修工作 本文研究的内容就是基于设备资产全寿命管理理论下 对电力企业的继电 保护设备整个生命周期内的各项管理工作 通过采用以工单为主线的工作流技 术 将继电保护设备生命周期内产生的各项检修 测试 处缺 家族缺陷等数 据流串起来 进而形成继电保护设备从安装到设备改造报废整个过程的闭环管 理 实时地反映电力企业继电保护设备的的运行状态 为检修决策层判断继电 保护设备的运行状况 继电保护设备资产的保值增值提供依据 最终通过提供 辅助决策方案 达到状态检修的目的 3 3 继电保护设备可靠性评价方法 3 3 1 继电保护设备可靠性介绍 继电保护装置是电网安全可靠运行的重要保证 要进行继电保护设备检修 策略的改善 就必须对其进行可靠性评估 继电保护设备可靠性有两方面的含 义 一是根据 继电保护和安全自动装置技术规程 的定义 继电保护不拒动 且不误动 用概率方法对其进行风险量化分析的研究正在兴起 传统上 人f i 常以一定时期内保护j 下确动作率 次数 和不萨确动作率 次数 来评价其可靠性 2 3 l 二是传统可靠性指标 作为一种电力设备 有它本身的可靠性 比如当设 备插件损坏或者二次回路接地等情况 设备并没有发生拒动或误动 但由于故 障保护设备需要退出的情况 继电保护装置可靠性及其对电网可靠性的影响方式是不同的 拒动和误 动概率是衡量保护装置可靠性的基本指标 一方面 实际运行情况表明数字式 继电保护装置因硬件或软件失效而引起拒动或误动的概率很小 且装置内部的 自诊断功能常常能够检测到这类失效事件 使保护装置能及时得到维修或更换 并恢复币常功能 而另一方面 继电保护的设计原理 配置方案 整定方式和实 际电力系统运行方式对其可靠性的影响却很大 使其拒动或误动概率有很大的 变化 因此 在考虑保护装置运行失效机理时 不但要考虑装置本体的构造失 效 还要涉及装置的实际工作环境 电网中的继电保护以一个完整的系统存 1 3 华北电力大学硕士学位论文 在 大多数装置有动作配合关系 一个保护装置的拒动或误动 往往会引起其 他保护装置的连续动作 成为连锁性反应事故 因此事件后果分析常常变得较 复杂 应对此开展专门研究 继电保护可靠性指标反映的是继电保护装置本体的长期平均可靠水平 在 考虑继电保护可靠性指标的同时 需要涉及继电保护实际运行环境对其的影响 以及由于系统方式变化时继电保护系统的实际运行风险 3 3 2 继电保护设备可靠性评价指标 电力系统继电保护设备大部分都是可修复设备 本文主要介绍评价继电保 护设备可靠性的两个关键指标 1 设备正确动作率 0 0 1 其中m 表示保护设备正确动作次数 n 表示当年度保护动作次数 当前随 着微机型继电保护装置的普及 设备正确动作率接近1 0 0 2 设备故障率 设备故障率为设备在 0 f 时间内不发生故障的条件下 下一个单位时间发 生故障的概率 为 a 1 l i m 继 笪坠 3 2 a t 0 a t 故障率九 t 越小 表示设备在时间间隔 t t a t 内发生故障的概率就越小 反之越大 统计数据表明 在整个设备寿命期间 故障率与时间的典型关系如 图2 1 所示 该曲线形似浴盆 故又称之为浴盆曲线 2 4 1 根据可修复设备的寿命 故障率可以分为三个阶段 最初阶段为早期故障 期 由于设计 制造和装配上的缺陷以及运行人员不熟练而造成设备故障发生 较多的时期 因而故障率较高 第二个阶段是由于各种偶然原因引起的偶发故 障期 此期问内故障率大概为常数 近似为一条平行于时间轴的直线 并且数 值较小 第三阶段是由于设备部件老化 疲劳和磨损等原因进入损耗故障期 故障率随时间的增长而迅速上升 1 4 第三章继电保护设备状态枪修方法研究 入 t o 卜早期故障期 2 一偶然故障期 3 一损耗故障期 图3 2 典型 浴盆曲线 3 平均无故障时间和平均故障修复时间 m t b f m e a nt i m eb e t w e e nf a i l u r e s 和m t t r m e a nt i m et or e p a i r 平均无 故障时间和平均故障修复时间 两个指标说明设备在长期运行中可以期望的可 靠运行时间和故障停运时间 是设备运行的宏观描述 平均故障修复时间由修复概率确定 描述设备由故障状态转为正常状态所 需时间的长期统计平均结果 即 m t t r f t g t d t t m q a t m t b f 是设备可靠运行时间的期望值 所需的平均累积时间 其表达式为 m t b f 5 f or f 3 3 表示设备在连续运行中形成故障前 3 4 3 4 继电保护设备故障模式分析 3 4 1 继电保护设备发展历程 文献 2 5 给出了继电保护的发展情况 随着电力系统的产生 继电保护也 随之产生 上世纪6 0 年代到8 0 年代是晶体管继电保护技术蓬勃发展和广泛应 用的时期 其中天津大学与南京电力自动化设备厂合作研究的5 0 0 k v 晶体管方 向高频保护 得到很广泛的应用1 26 7 0 年代开始 集成电路保护开始投入研究 集成电路保护是基于集成运算放大器的i z 7 1 到8 0 年代后期集成电路保护技术 已形成完整的系列 并逐渐取代了晶体管保护技术1 2 8 j 与此同时 我国从8 0 年代初已开始了微机继电保护的研究 高等院校起了先导作用 相继研制出了 不同原理 不同型式的微机保护装置 其中1 9 8 4 年原华北电力学院研制的输电 1 5 华北电力大学硕士学位论文 线路微机保护装置首先通过了专业鉴定 并投入了实际运用1 2 9 l 揭开了我国继 电保护设备发展史上新的一页 为微机保护在继电保护的推广开辟了广阔道路 继电保护的检修也随着继电保护装置的技术更新在发展演变 在晶体管时 代 由于保护装置本身的不稳定 继电保护人员检修的主要任务是检查保护装 置以及继电器的好坏 二次回路的正常与否等 继电保护检修与电力系统一次设 备一起实行定期维护制度 微机保护装置的产生 给继电保护专业带来的革命 性的变革 随着微机保护的不断完善 继电器质量的不断提高 继电保护误动 率逐年下降 以华北电网为例 全网继电保护正确动作率连续几年保持在 9 9 9 9 以上 这样检修的重点也由对装置的检查改为对二次回路的检查 同时 检修周期也做了大的调整 由原来的每年全部校验改为每3 年进行一次部分校 验 每6 年进行一次全部校验 3 0 1 0 全部校验和部分校验的最大区别就是不再对 保护装置的逻辑以及定值进行完全的校验 目前 继电保护向计算机化 网络化方向发展 保护 控制 测量 数据 通信一体化和人工智能化对继电保护提出了艰巨的任务 也是对当前进行的状 态检修提供了可靠的技术保证 3 13 3 4 2 继电保护设备的分类及组成 继电保护设备分为线路保护 断路器保护 变压器保护等 各类保护功能 框图基本一致 其中线路保护分为纵联电流差动保护和后备保护 纵联电流差 动保护由于涉及到和对测差动保护的联动 增加了保护通道功能 线路保护系 统功能框图见图3 3 图3 3 线路保护系统功能框图 3 4 3 继电保护设备的故障模式及后果分析 表3 1 详细论述了继电保护设备可能发生的各种故障类型 故障原因以及 故障的检测方法 对各种检测方法进行了相应的规范 从中可以看出 继电保 护设备主要故障有以下几点 1 保护装置故障 1 6 第三章继电保护设备状态检修方法研究 目前的保护装置基本为微机型保护 当保护设备工艺不良的时候 随着时 间的推移 保护装置会发生装置告警 主要原因为装置插件损坏 造成内存出 错 程序区出错 处理单元 c p u 出错 开入开出不响应等 造成这种故障 的原因主要为设备厂家制造工艺不良 设备运行时问太长以及