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电力系统二次设备状态检修探讨

北极星电力网技术频道    作者:佚名   2008/1/11 14:02:58   

摘要:本文介绍了状态检修的概念、优点、体制演变及实现状态检修的基础,根据文山电网的发展情况提出电力系统二次设备实施状态检修的观点,并讨论二次设备状态检修的内容、二次设备的监测方法及要解决的诸多问题。

关键词:电力系统二次设备状态检修状态监测

1引言

电力是国民经济的先行官,关系到国民经济的可持续发展。随着文山电力系统容量的增大和电力网规模的扩大,电力设备故障给人们的生产和现代生活带来的影响越来越大,从而对电力系统的稳定经济运行提出了越来越高的要求,而要保证电力系统的经济性和安全稳定性的一个强有力措施就是提高电力设备使用率的同时保障其正常运行。目前计划检修已不能满足电力发展的要求。随着水电站自动化元件、微电子技术、计算机技术、通信技术等的高速发展和应用使电力系统二次设备状态检修成为可能,并适应电力部门向市场化现代企业模式的转变。

根据《继电保护及电网安全自动装置检验条例》的规定,对常规的继电保护、安全自动装置及二次回路进行定期检验,以确保装置元件完好、功能正常,回路接线及定值正确。假若保护装置在两次检验之间出现故障,在此期间电力系统发生故障,保护将不能正确动作切除故障。因此,电力系统二次设备需要实行状态检修,适应电力系统发展的需要。

2状态检修

2.1检修体制的演变

在电力系统的发展历史中,电力设备检修体制是随着社会生产力和科学技术的进步而不断演变的。检修策略由第一次产业革命时的故障检修(BM,BreakMaintenance)发展到19世纪产业革命的预防性检修(PM,PreventionMaintenance)。预防性检修又经过许多年的发展,根据检修的技术条件、目标的不同又出现不同的检修方式。主要以时间为依据,预先设定检修内容与周期的定期检修(TBM,TimeBasedMaintenance),或称计划检修(SM,ScheduleMaintenance);以可靠性为中心的检修(RCM,ReliabilityCenteredMaintenance);到1970年,美国杜邦公司提出状态检修(CBM,Condition-basedMaintenance)。这种检修方式以设备当前的工作状态为依据,通过状态监测手段,诊断电气设备的健康状况,从而确定设备是否需要检修或最佳检修时机。

2.2状态检修的概念

状态检修就是在电气设备状态监测的基础上,根据监测和分析诊断的结果科学安排检修时间和项目的检修方式。它包括三层含义:设备状态监测;设备诊断;设备检修决策。设备状态监测是状态检修的基础;设备诊断以设备状态监测为依据,综合设备历史信息利用神经网络、专家系统等技术来判断设备的健康状况。

电气设备状态检修内容包括在线监测与诊断、设备运行维护、带电检测、预防性试验、故障记录、设备管理、设备检修、设备检修后的验收等工作,最后综合设备信息、运行信息等信息作出检修决策。

状态检修的目标是:减小停运时间,提高设备安全可靠性和使用率,延长设备使用寿命,降低设备运行检修费用,改善设备运行性能,提高经济效益。

文山电力系统长期实行预防性计划检修为主的检修体制。这种检修体制的不足是设备缺陷较多的检修不足,设备状态较好的检修过剩、主要依据检修规程来确定检修项目导致盲目检修。随着社会经济的发展、科学技术水平的提高,电力系统正逐步向状态检修体制过渡。状态检修与其他检修方式相比具有以下优点:

(1)开展状态检修是经济发展的迫切要求。对设备进行检修是为了确保设备的安全、可靠运行,而根据设备的状态进行检修是为了减少设备的检修停电,提高供电可靠性,开展设备的状态监测和分析,可以对设备进行有针对性的检修,使其充分发挥作用,即做到设备的经济运行。

(2)开展状态检修更具先进性和科学性。定期维护和检修带有较大的盲目性,并造成许多不必要的人力和费用的浪费;由于定期检修工作量大,往往使检修人员疲于奔命,加上现场条件和人员素质的影响,“越修越坏”的现象也时有发生。开展状态检修,可减少不必要的工作量,集中了优势兵力,检修工作又有一定的针对性,是更为科学,更为先进的方法。

(3)开展状态检修的可行性。随着科学技术的发展和运行经验的积累,已形成了较为完整的设备状态监测手段和分析判断方法,开展状态检修有较充分的技术保证。

(4)由于状态检修往往是以设备运行状态下的在线监测结果为依据进行的检修,所以能够预报故障的发生,使我们可以及时掌握设备运行状况,防止发生意外的突发事故。

2.3实现状态检修的基础

(1)必须对新投运设备严把质量关。新设备选型时,应在绝缘,机械强度等方面有一定的裕度,并尽可能优先考虑少维护免检修设备。

(2)对少数老、旧、劣设备应尽早安排更新,在更新前应加强检测,保证其后期运行的安全。

(3)提高设备的检测技术水平,获取设备充分而必要的状态信息是进行状态诊断的前提,是开展状态维修能否达到目的的关键。为此必须要有相应的投入,同时选用检测手段应全面考虑有效性、实用性、先进性。

(4)积极而又稳妥地推广、普及成熟的带电检测和在线监测新技术,并不断提高监测水平,逐步采用新的在线监测技术代替传统的状态数据获取手段。重视信息采集的准确、完整,包括从运行记录所获取的信息,并使之规范化、科学化。

(5)大胆试用对设备状态诊断有意义而又能无碍系统和设备安全运行的新测试技术。整理、汇总现有的电气设备的状态数据,建立电气设备健康状况的技术档案。

(6)定期和适时对设备进行状态诊断。充分发挥高智能,现代技术手段(如网络化、数字化、图像处理等)的功能,建立电气设备状态数据的数据库系统,并完成数据网络和数据中心的建设。

3电力系统二次设备状态检修

3.1二次设备状态检修

电力系统二次设备状态检修是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。电力系统二次设备主要包括继电保护、自动装置、故障录波、就地监控及远动。它的可靠运行是确保电网稳定和电力设备安全的基本要求。在实际运行中因电气二次设备造成的电力系统故障时有发生。如下表统计了文山电网2003年度35KV以上系统保护装置动作情况:

表1文山电网2003年度35KV以上系统保护装置动作统计表



从表1可以看出,文山电网保护不正确动作次数很多。保护不正确动作的原因涉及保护调试人员、运行人员、设计部门、制造厂家、自然灾害、电力系统不稳定,还有其他不明原因。随着计算机在继电保护及自动装置的广泛使用,微机保护的可靠性、多个定值区可以满足定值整定的灵活性,实现电网运行方式变化的动态管理。根据传统的《继电保护及电网安全自动装置检验条例》来检验和维护电力系统二次设备,已经不合适宜。而电力系统一次设备状态检修的逐步推广,检修前先做预防性试验和线路不停电检修技术的应用,从而使检修设备所导致的停电时间越来越短。这对电力系统二次设备检修校验提出了新的要求。因此,电力系统二次设备在检修体制、检修方法及校验项目、定检周期等方面也需要进行改变,实行电力系统二次设备状态检修,以保证二次设备的安全可靠运行,以适应电力的高速发展。

3.2电力系统二次设备的状态监测内容

二次设备的状态监测是状态检修的基础。要监测二次设备工作的正确可靠性进行寿命估计。二次设备状态监测对象主要包括:交流测量系统;直流控制及信号系统;逻辑判断系统;通信管理系统;控制电缆屏蔽接地系统;水电站和变电站微机装置的自检等。

交流测量系统包括TA、TV二次回路绝缘良好回路正确,元件完好;直流控制及信号系统包括直流动力、控制操作及信号回路绝缘良好、回路完好;逻辑判断系统包括硬件逻辑判断回路和软件功能;微机保护及安全自动装置和二次设备监测对象不是单一元件,而是一个单元或一个系统。监测各元件的动态性能,有的元件性能需要离线监测,如电流互感器、电压互感器的特性曲线等。因此,二次设备的离线监测数据也作为状态监测与诊断的依据。

3.3电力系统二次设备的状态监测方法

二次设备的状态监测不过分依靠传感器。常规保护由于若干继电器构成,元件比较单一,状态监测相对难以实现,可以充分利用本身具有的测量手段,如TA、TV断线监测;直流回路绝缘监测;二次保险熔断报警等。微机保护和微机自动装置的自诊断技术的发展,变电站自动化故障诊断系统的完善为二次设备状态监测奠定了坚实的基础。微机保护装置各模块都具有自诊断功能,对装置的电源、CPU、I/O接口、A/D转换、存储器等插件进行巡回诊断。可以采用比较法、编码法、校验法、监视定时器法、特征字法等故障测试方法。对于保护装置可以加载诊断程序,自动测试各台设备和部件。

4电力系统二次设备状态检修要解决的问题

4.1二次回路的监测问题

二次设备从结构可分为二次回路和保护及安全自动装置。随着水电站监控系统和变电站综合自动化系统广泛应用,很容易实现状态监测。但二次回路有许多继电器和连接设备的电缆组成,点多、分散,要通过监测继电器触点的状况,回路接线的正确性是比较难的,也不经济。对于二次回路应重点从设备管理入手,如设备的验收、离线监测的资料管理,结合在线监测来诊断分析。

4.2二次设备的电磁抗干扰问题

由于大量微电子元件、集成电路在二次设备中广泛应用,二次设备对电磁干扰越来越敏感,容易受到电磁干扰。电磁干扰会使二次设备采样信号失真、装置异常、保护误动或拒动,甚至使元件损坏。国际电工委员会(IEC)及国内有关部门对继电保护制定了电磁兼容(EMC)标准。目前在国内,对电磁的监测、管理还没有纳入检测范围,也没有合适的监测手段。对二次设备进行电磁兼容性试验是二次设备状态检修的一项重要工作。要对不同发电厂及变电站的干扰源、耦合途径、敏感器件进行监测和管理,诸如对二次设备接地状况检查;微机保护装置附近使用移动通讯设备的管理等。

4.3一次设备与二次设备状态检修的关系

一次设备与二次设备检修不是完全独立的。二次设备检修要在一次设备停电检修时才进行。在作出二次设备状态检修时要考虑一次设备的情况,作好状态检修技术经济分析。既要减少停电时间,减少检修次数,降低检修成本,又要确保二次设备安全可靠正确的运行。

4.4二次设备状态检修与网络管理信息(MIS)系统的关系

随着电力系统网络管理信息系统(MIS)的建立,对设备的运行情况、缺陷故障情况、历次检修试验记录等实现计算机管理、实现信息共享。这些信息是作出状态检修决策的重要依据。故此,要实现电力系统二次设备状态检修,需要逐步建立并完善设备网络管理信息系统。

4.5逐步推行二次设备状态检修的几项重点工作

要推行二次设备状态检修,其难度和风险是客观存在的,如资金投入、对新检修方式的适应等。因此,电力企业推行状态检修要重点做好以下几个方面的工作:

⑴寻求支持并加大投入。由于维护范围涉及电网,首先作为检修主体的检修单位缺乏实行二次设备状态检修的决策权特别需要求得主管单位的认同和支持,形成在“实行二次设备状态检修是必由之路”这一观点上的共识,共同努力,才能使状态检修步入正轨,取得实效。其次,主管单位应对二次设备状态检修的推行加大前期投入、保证逐步投入,提供必要的资金支撑,否则作为检修单位要求实行状态检修也只能是有心无力。

⑵加强领导和指导。公司必须成立相应的二次设备状态检修工作领导小组,由有关领导牵头,有关部门负责人和技术专家、专业骨干组成。领导小组负责策划、组织、协调并指导整个状态检修工作;确定检修制度改革的策略、思路和较为具体的实施方案;组织有关人员编写、制定二次设备状态检修的有关规章制度;重点明确推行二次设备状态检修工作的步骤,以及各个阶段的重点、实施二次设备状态检修的设备对象。对用于开展检修制度改革的人力、物力、财力资源,也要统一由领导小组进行权衡、协调和安排,保证产出效果。

⑶强化常规检测手段。计划检修条件下的常规检测已在掌握设备状态方面积累了一定的经验,它是推行二次设备状态检修的有效基础,特别是在我国检修制度改革的初期能起到较好的衔接和推动作用。为了适应推行二次设备状态检修则必须强化常规检测。所谓“强化”,就是要根据设备的原始状态、运行环境、历年状态变化趋势等因素,确定更为合理的测试周期,把在电力系统中处于重要地位的设备和设备的薄弱环节列为被测试的重点,列出能有效反映设备主要异常状态的重点测试项目,从改善测试环境条件、测试仪器功能、测试方法、测试人员素质等方面努力提高测试数据的可信度,在对各种测试数据进行科学的、综合分析的基础上对设备状态作出评估。

⑷抓好在线监测技术的开发应用。在线监测是推行二次设备状态检修的关键技术支撑,由于它能在运行状态下连续进行测试,因而能及时、有效地发现设备的早期缺陷,并据此确定检修时机。由于在线监测技术自身的难度所决定,在线监测技术的商品化、实用化进程较为缓慢,因此,在线监测技术的开发应用应采取“适当引进、加快开发”的原则。一方面引进比较成熟的在线监测或离线检测技术与装置;一方面与大专院校、科研院所联合进行技术开发。把开发的重点放在重大设备的关键项目上,待条件成熟后再开发多功能的在线监测系统。应当指出的是,应加强与变电站新投入设备的设计、制造、运行等单位的紧密合作,考虑设备投入使用后与监测装置的统一配合,加快在线监测技术的实用化进程。

⑸提高设备状态分析水平。提高二次设备状态分析水平是状态监测与状态检修相衔接的关键一环,主要包括3个方面:①加快变电站设备在线监测数据向检修中心远传功能的开发,并提高传送水平。使在线监测装置通过接口与检修中心计算机局域网络相连,检修中心通过网络能实时调用各装置所测数据,从而真正发挥在线监测装置的作用。②建立设备状态的微机信息管理系统。利用这个系统逐渐实现状态检修管理工作的标准化,管理业务的程序化,数据资料的完整化和准确化,状态信息的资源共享化和综合处理化。③加强测试数据分析。要重点把有助于广泛掌握设备状态和把握设备状态变化趋势,从而制定定更科学的检修策略的数理统计的方法应用到状态检修中去,即通过对有关设备大量的历史资料,包括出厂试验、历次试验、检修与故障记录以及运行状况等的统计分析,对某类设备的状态作出评估,对其状态的变化趋势或规律作出预测。

4.6培养“高、精、尖”人才,全面提高员工综合素质

人才是企业生存和发展的根本。随着现代科技在发电厂和变电站的广泛应用,计算机监控已经能代替人完成大部分设备的运行监视,但这些技术还是需要人去控制、操作。状态检修与纯计划检修对人员素质要求的最大不同点在于纯计划检修要求技术人员熟练掌握一个专业面的知识就可,而状态检修要求各单位、各技术部门要有全面的专业知识、独立的判断能力、很强的事故处理能力,即需要一专多能型技术人才,在设备运行、设备故障处理和设备检修过程中均能够把经济损失降低到最低点,确保设备利用率和整体效益的高起点。状态检修作为未来电力系统检修方式的发展方向更需要一专多能型的“高、精、尖”技术人才,因此培养人才、提高人员综合素质成为我们文山电力公司急待解决的首要任务。

5结论

文山电力系统二次设备实现状态检修是电力系统发展的需要。随着文山电网微机保护和微机自动装置的自诊断技术的广泛使用,电气二次设备的状态检修无论是技术方面还是经济方面都比较容易做到。随着综合自动化系统在我们电力公司各厂站的广泛使用,可大大减少二次设备和电缆的数量,克服目前常规保护状态监测存在的困难。设备管理信息系统(MIS)在电力系统的广泛使用,为电气二次设备实现状态监测提供了信息资源支持。文山电力系统二次设备的状态检修有助于变电站综合自动化及水电站自动化的发展。

来源:中国电力网
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