目前電力系統(tǒng)的狀態(tài)檢修主要集中在一次設(shè)備上，如利用變壓器、容性設(shè)備、開(kāi)關(guān)等的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，技術(shù)上主要基于各種傳感器及檢測(cè)技術(shù)集成而實(shí)現(xiàn)，由于二次設(shè)備相對(duì)于一次設(shè)備而言其單元造價(jià)低很多，加上回路上的復(fù)雜性，真正實(shí)現(xiàn)的狀態(tài)檢修的應(yīng)用很少，僅提出了電氣二次設(shè)備狀態(tài)檢修研究思路。
電氣二次設(shè)備構(gòu)成的是一個(gè)系統(tǒng)，不僅僅是裝置本身，如交流、直流、控制回路等，由于部分回路還沒(méi)有監(jiān)測(cè)手段，對(duì)設(shè)備狀態(tài)無(wú)法進(jìn)行實(shí)時(shí)的技術(shù)分析判斷。因此，就電氣二次設(shè)備的應(yīng)用現(xiàn)狀而言嚴(yán)格意義上講大多數(shù)保護(hù)并不具備狀態(tài)檢修的條件。
l、狀態(tài)檢修概述
狀態(tài)檢修也叫預(yù)知性維修，首先由美國(guó)杜邦公司提出，以設(shè)備當(dāng)前的工作狀況為檢修依據(jù)，通過(guò)狀態(tài)監(jiān)測(cè)手段，診斷設(shè)備健康狀況，確定設(shè)備是否需要檢修或最佳檢修時(shí)機(jī)。狀態(tài)檢修的目標(biāo)是減少設(shè)備停運(yùn)時(shí)間，提高設(shè)備可靠性和可用系數(shù)，延長(zhǎng)設(shè)備壽命，降低運(yùn)行檢修費(fèi)用，改善設(shè)備運(yùn)行性能，提高經(jīng)濟(jì)效益。
狀態(tài)檢修是建立在設(shè)備狀態(tài)有效監(jiān)測(cè)基礎(chǔ)上，根據(jù)監(jiān)測(cè)和分析診斷的結(jié)果安排檢修時(shí)間和項(xiàng)目，主要包含設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)、設(shè)備診斷、檢修決策三個(gè)環(huán)節(jié)。狀態(tài)監(jiān)測(cè)是狀態(tài)檢修的基礎(chǔ)，狀態(tài)監(jiān)測(cè)是設(shè)備診斷的依據(jù)，檢修決策就是結(jié)合在線監(jiān)測(cè)與診斷的情況，綜合設(shè)備和系統(tǒng)的技術(shù)應(yīng)用要求確定具體的檢修計(jì)劃或策略。電力系統(tǒng)長(zhǎng)期以來(lái)實(shí)行的以預(yù)防性計(jì)劃?rùn)z修為主的檢修體制，主要依據(jù)檢修規(guī)程來(lái)確定檢修項(xiàng)目，存在設(shè)備缺陷較多的檢修不足，設(shè)備狀態(tài)較好的又檢修過(guò)度的狀況，一定程度上導(dǎo)致檢修的盲目性，實(shí)際上很難真正實(shí)現(xiàn)“應(yīng)修必修，修必修好”的檢修目標(biāo)。
2、保護(hù)狀態(tài)檢修需求
傳統(tǒng)的繼電保護(hù)、安全自動(dòng)裝置及二次回路接線是通過(guò)進(jìn)行定期檢驗(yàn)確保裝置元件完好、功能正常，確保回路接線及定值正確。若保護(hù)裝置在兩次校驗(yàn)之間出現(xiàn)故障，只有等保護(hù)裝置功能失效或等下一次校驗(yàn)才能發(fā)現(xiàn)。如果這期間電力系統(tǒng)發(fā)生故障，保護(hù)將不能正確運(yùn)作。以往的保護(hù)檢驗(yàn)規(guī)程是基于靜態(tài)型繼電器而設(shè)計(jì)的，未充分考慮到數(shù)字式保護(hù)的技術(shù)特點(diǎn)，對(duì)數(shù)字式保護(hù)沿用以前規(guī)程規(guī)定實(shí)施的檢修周期、項(xiàng)目不盡合理。
同時(shí)，現(xiàn)在電網(wǎng)主接線方式在很大程度上限制了設(shè)備停役檢修的時(shí)間，如一臺(tái)半斷路器接線方式的線路保護(hù)很難實(shí)現(xiàn)停電檢修，除非結(jié)合線路停電檢修；雙母線接線方式已逐步取消旁路開(kāi)關(guān)，變壓器保護(hù)很難因保護(hù)校驗(yàn)而要求變壓器停電，母差保護(hù)、失靈保護(hù)的定期檢驗(yàn)安排更是困難重重。
3、需解決的應(yīng)用難點(diǎn)
數(shù)字式保護(hù)裝置本身具備狀態(tài)檢修的實(shí)施基礎(chǔ)，但作為電網(wǎng)安全屏障的繼電保護(hù)除裝置本身，還包含交流輸入、直流回路、操作控制回路等，狀態(tài)檢修范疇如果僅僅局限在裝置本身將很難有實(shí)施推廣的基礎(chǔ)，對(duì)于保護(hù)的狀態(tài)檢修必須作為一個(gè)系統(tǒng)性的問(wèn)題來(lái)考慮，或者說(shuō)保護(hù)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)環(huán)節(jié)如果能包含交流輸入、直流、操作回路等，狀態(tài)檢修就比較有可能在實(shí)際應(yīng)用中得到推廣。
因此，實(shí)施保護(hù)設(shè)備狀態(tài)檢修應(yīng)監(jiān)測(cè)：交流測(cè)量系統(tǒng)，包括ct、pt二次回路絕緣良好、回路完整，測(cè)量元件的完好；直流系統(tǒng)，包括直流動(dòng)力、操作及信號(hào)回路絕緣良好、回路完整；邏輯判斷系統(tǒng)：包括硬件邏輯判斷回路和軟件功能。保護(hù)裝置本身容易實(shí)現(xiàn)狀態(tài)監(jiān)測(cè)，但由于電氣二次回路是由若干繼電器和連接各個(gè)設(shè)備的電纜所組成，要通過(guò)在線監(jiān)測(cè)繼電器觸點(diǎn)的狀況、回路接線的正確性等則很難，這可能是保護(hù)遲遲未能有效地推進(jìn)狀態(tài)檢修的主要原因之一。
電氣二次操作回路是對(duì)電氣一次設(shè)備進(jìn)行操作控制的電路，是繼電保護(hù)的一個(gè)重要組成部分。在繼電保護(hù)設(shè)備要求進(jìn)行狀態(tài)檢修的情況下，作為繼電保護(hù)出口控制回路操作箱均采用硬件式結(jié)構(gòu)，即由繼電器直接在220v強(qiáng)電回路中通過(guò)二次線聯(lián)接而成，接線繁雜，不具備自檢、在線監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳等功能。雖然在綜自站中該回路一部分硬接點(diǎn)可通過(guò)綜自設(shè)備（如測(cè)控設(shè)計(jì)）進(jìn)行上傳監(jiān)控，但要求二次回路繼電器輸出接點(diǎn)增多，使接線復(fù)雜化，可靠性下降，同時(shí)聯(lián)接電纜也增多。
4、實(shí)施實(shí)例
以某公司利用sel保護(hù)可編程邏輯（plc）功能，實(shí)現(xiàn)微機(jī)操作箱的實(shí)際應(yīng)用為例，該設(shè)計(jì)不但實(shí)現(xiàn)了在線監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳等功能，還大膽地突破原硬件式操作箱（回路）的結(jié)構(gòu)模式，用 sel 邏輯功能實(shí)現(xiàn)控制操作全過(guò)程的方案，使操作回路的結(jié)構(gòu)只需用簡(jiǎn)單的開(kāi)關(guān)量輸入和開(kāi)關(guān)量輸出即可實(shí)現(xiàn)。具體操作箱控制回路圖如圖1所示。
本設(shè)計(jì)具有以下特點(diǎn)：
（1）保護(hù)裝置到斷路器操作機(jī)構(gòu)的連接線減少到最少：從圖1可知，利用 sel 保護(hù)實(shí)現(xiàn)微機(jī)操作箱后，使操作回路的結(jié)構(gòu)只需用簡(jiǎn)單的開(kāi)關(guān)量輸入和開(kāi)關(guān)量輸出即可實(shí)現(xiàn)，取消了硬件結(jié)構(gòu)上的防跳繼電器，大大簡(jiǎn)化了操作回路的邏輯接線，從保護(hù)裝置到斷路器機(jī)構(gòu)箱只需要合閘回路（07）和跳閘回路（37）及負(fù)電源（2）三根電纜線即可。
（2）解決了電氣二次回路是由若干繼電器和連接各個(gè)設(shè)備的電纜所組成，點(diǎn)多分散，要通過(guò)在線監(jiān)測(cè)繼電器觸點(diǎn)的狀況、回路接線的正確性等則很難：從圖1可知，利用對(duì)sel保護(hù)（n101 - n106）輸入信號(hào)的在線監(jiān)測(cè)。實(shí)現(xiàn)了電氣二次回路跳合閘操作開(kāi)關(guān)（kk）和保護(hù)投入退出壓板（xbl-xb4）在線監(jiān)測(cè)開(kāi)關(guān)和壓板觸點(diǎn)的狀況。在線監(jiān)測(cè)保護(hù)出口回路壓板（xb3；xb4）壓板觸點(diǎn)狀態(tài)。如果壓板觸點(diǎn)不好保護(hù)裝置發(fā)出控制回路斷線信號(hào)。在線監(jiān)測(cè)保護(hù)投入壓板（ xbl ; xb2 ）壓板觸點(diǎn)狀態(tài)。如果壓板觸點(diǎn)不好保護(hù)裝置發(fā)出保護(hù)壓板退出信號(hào)。
（3）在正常的跳合閘操作中間，對(duì)跳合閘二次回路和保護(hù)出口回路的輸入和輸出接點(diǎn)進(jìn)行了傳動(dòng)。從圖1可知，由于保護(hù)動(dòng)作出口（out101）和重合閘出口（out102 ）與正常的跳合閘操作使用同一個(gè)繼電器。所以利用正掌的跳合閘操作，就可以對(duì)sel保護(hù)的合閘和跳閘出口繼電器進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)繼電器觸點(diǎn)的狀況。
（4）在線監(jiān)測(cè)控制回路斷線狀態(tài)：從圖1可知，利用對(duì)sel保護(hù)（n105和 n106）輸入信號(hào)的在線監(jiān)測(cè)。實(shí)現(xiàn)了電氣二次回路斷路器機(jī)構(gòu)箱輔助接點(diǎn)(dl)狀況的在線監(jiān)測(cè)，在線監(jiān)測(cè)斷路器機(jī)構(gòu)箱輔助接點(diǎn)(dl)狀態(tài)。如果輔助接點(diǎn)不好保護(hù)裝置發(fā)出控制回路斷線信號(hào)。如果輔助接點(diǎn)兩個(gè)長(zhǎng)期同時(shí)通保護(hù)裝置發(fā)出控制回路異常信號(hào)。如果斷路器合閘或者跳閘而輔助接點(diǎn)沒(méi)有切換保護(hù)裝置發(fā)出輔助接點(diǎn)沒(méi)有切換信號(hào)。
（5）保護(hù)裝置發(fā)生故障后，事故跳閘操作：如果一旦保護(hù)裝置發(fā)生故障，例如保護(hù)裝置保險(xiǎn)熔斷、電源損壞或者cpu故障。都會(huì)造成無(wú)法跳開(kāi)斷路器的問(wèn)題。因此在跳閘二次回路中設(shè)計(jì)一個(gè)事故跳閘操作按鈕(san)。正常情況下用螺旋蓋子蓋起來(lái)。一旦保護(hù)裝置發(fā)生故障。運(yùn)行人員首先打開(kāi)保護(hù)出口回路壓板 ( xb3) ，然后旋開(kāi)事故跳閘操作按鈕(san)蓋子。按下按鈕跳開(kāi)斷路器。進(jìn)行保護(hù)裝置的檢修。
(6)利用sel保護(hù)合閘邏輯和跳閘以及邏輯方程實(shí)現(xiàn)防跳功能：如圖2中，保護(hù)動(dòng)作后tr=邏輯1，繼電器字位trip總是置位起動(dòng)繼電器out101。如果在跳閘最短持續(xù)定時(shí)器(整定值 tdurd)的輸入有一個(gè)上升沿（邏輯0到邏輯1的跳變），而此時(shí)還未計(jì)時(shí)的話(huà)，定時(shí)器就輸出邏輯1并保持“tdurd”周波。tdurd定時(shí)器能保證繼電器字位 trip置位時(shí)間保持最短的“tdurd”凋波，如果保護(hù)動(dòng)作（tr=邏輯1）的時(shí)間超過(guò)tdurd時(shí)間，繼電器字位trip在tr=邏輯1的這段時(shí)間內(nèi)保持置位。通過(guò)kk開(kāi)關(guān)，利用sel保護(hù)（n102）輸入信號(hào)，直接出口到跳閘（作為面板操作的手動(dòng)跳閘開(kāi)關(guān)）。一旦繼電器字位trip置成邏輯1 ，它將保持置位，直到下列所有條件都為真：跳閘持續(xù)定時(shí)器停止計(jì)時(shí)（tdurd定時(shí)器的輸出為邏輯0)，保護(hù)動(dòng)作回tr復(fù)位至邏輯 0，并且，滿(mǎn)足下列條件之一：電流繼電器:50pi無(wú)電流返回使ultr置成邏輯1，按下面板復(fù)歸（targetreset）按鈕，從綜合自動(dòng)化后臺(tái)機(jī)上執(zhí)行tarr（信號(hào)復(fù)位）命令。
（7）通過(guò)kk開(kāi)關(guān)，利用sel保護(hù)（n103）輸入信號(hào)，直接出口到合閘（作為面板操作的手動(dòng)合閘開(kāi)關(guān)）實(shí)現(xiàn)合閘置位。如圖2中繼電器字位trip閉鎖（i n103）輸入信號(hào)。這樣就能保證在繼電器字位trip 置位時(shí)，close不會(huì)置位(trip優(yōu)先）。滿(mǎn)足防跳功能。如圖2中52a是斷路器輔助接點(diǎn)輸入信號(hào)，光隔輸入n105連到斷路器輔助接52a上，使52a的動(dòng)作邏輯服從斷路器輔助接點(diǎn)。當(dāng)檢測(cè)到斷路器閉合情況，繼電器字位close復(fù)位成邏輯0。這樣在斷路器閉合過(guò)程中，只要有一個(gè)合閘脈沖輸入。合閘輸出邏輯就自保持，直到合閘成功，斷路器輔助接點(diǎn)打開(kāi)。滿(mǎn)足防跳功能。因?yàn)檎╟fd=60 . 000周波，所以一旦繼電器字位close 置位，能在60周波后解鎖繼電器字位close復(fù)位成邏輯0 ，防止斷路器輔助接點(diǎn)失靈損壞合閘中間繼電器。
5、結(jié) 論
電氣二次設(shè)備狀態(tài)檢修是電力系統(tǒng)應(yīng)用發(fā)展的必然，微機(jī)保護(hù)自診斷技術(shù)的使用使設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)上具備了實(shí)施的基礎(chǔ)，同時(shí)，由于某些保護(hù)具有的 plc 功能使得保護(hù)的有效監(jiān)測(cè)范疇可以拓展到裝置以外的回路中去，這為有效地監(jiān)視保護(hù)系統(tǒng)的相關(guān)回路提供了可能，或者說(shuō)從保護(hù)裝置的檢測(cè)拓展到相關(guān)回路的檢測(cè)，從而使繼電保護(hù)的狀態(tài)檢修具備了實(shí)施的基礎(chǔ)。保護(hù)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)將有助于對(duì)設(shè)備的運(yùn)行情況、缺陷故障情況、歷次檢修試驗(yàn)記錄等實(shí)現(xiàn)有效的管理和信息共享，并為設(shè)備運(yùn)行狀況的分析提供了可靠的信息基礎(chǔ)，將有助于合理地制定設(shè)備的檢修策略，提高保護(hù)裝置的可用率，為電網(wǎng)的安全運(yùn)行提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。