继电保护设备是电力系统重要的二次设备之一, 对电网的安全稳定运行起着关键的作用。保护系统实施状态检修是为了能够及时、准确地发现保护系统的异常, 消除保护装置或其二次回路的故障, 确保保护装置能迅速、有效地在电网发生事故时动作, 构建电网可靠运行的屏障。
保护系统状态检修的实现依赖于保护设备整定值的合理设置, 以及电网发生故障或遭受大扰动后保护之间的正确配合而在实际系统中常因保护定值设置的不合理而造成保护误动或拒动。因此, 在保护系统状态检修的基础上需要对保护系统的运行状况进行监测, 主要监视保护装置本体及二次回路的运行情况, 以及在线评估保护整定值的适应性。
1 继电保护状态检修系统的组成及功能
1.1 数据监测采集
继电保护状态监测系统的可信度完全依赖于采集数据的真实性。应采取措施保证高速、高精度采集真实、完备数据;提高数据的处理能力, 对缺陷数据进行判断、填补;实现数据实时、快速、安全转存。
数据采集最重要的是收集与保护设备相关的可靠性信息, 包括各种可靠性工作及活动所产生的描述设备可靠性水平及状况的数据, 如:各级保护元件、装置、二次设备及其所构成系统的运行、停运、检修状况的原始记录。
1.2 保护信息集成
将各保护信息集成到一起, 充分利用所采集电流、电压模拟信息以及保护配置信息和保护定值信息, 实时评估保护定值的适应性。此外电网遭受扰动时, 还需要评估保护动作与电网稳定运行是否适配, 避免定值的错误设置引起保护装置的误动。
1.3 保护仿真功能
利用仿真技术建立保护模型, 可仿真保护装置的稳态特性和暂态特性。通过对不同类型保护的仿真得到其电压、电流波形并进行自动分析;在保护特性图上绘制特征变量变化轨迹;显示保护装置的动作逻辑, 并在保护动作后自动显示各元件的动作时序。
1.4 保护特性分析
作为保护全寿命周期管理中保护检验的重要环节。根据电网的事故演化分析、相关的故障录波数据、故障时保护定值和电网运行状态信息, 利用保护逻辑模型模拟保护动作, 将其结果与实际动作结果进行对比, 来判断保护动作是否正确并给出分析报告;电网遭受扰动后保护装置拒动或误动, 由于采集数据的局限性, 无法给出保护装置不正确动作的原因, 可以利用故障电流、电压对保护动作进行时序分析。
1.5 保护状态实时监测
监测各元件的动态性能、是否存在缺陷并有效预警。主要包括:交流测量系统、直流系统、逻辑判断系统、通信系统、屏蔽接地系统等。其中交流测量系统的监测量主要是:电流互感器及电压互感器二次回路绝缘是否良好、回路是否完整、测量元件是否完好;直流系统的监测量为:直流动力、操作及信号回路绝缘是否良好、回路是否完整;逻辑判断系统的监测量为硬件和软件逻辑功能是否完好。
2 状态检修专家系统
2.1 知识的分类
知识库及知识管理是专家系统的核心部分, 也是故障诊断的“引擎”。状态检修专家系统将知识分为三类。
(1) 零级知识。
一般为关于问题领域事实、定理及方程的常识性和原理性知识。状态检修专家系统此类知识主要表现为诊断中所需的某些公式, 并允许知识工程师对其进行动态地编辑、管理。
(2) 第一级知识。
经验性知识, 如:根据经验编辑的规则、判断标准和故障处理意见等。状态检修专家系统中此类知识主要为根据各类断路器特征量编辑的规则及静态知识, 其中静态知识有词典和清单两种。
词典:主要用来理解自然语言, 包括设备铭牌、试验项目名称及其计量单位等。
清单:主要是用于避免重复存储某些信息, 以便简化变量查询和优化知识存储, 并保存了各试验特征量所属的数据库及在数据库中的位置等信息。
(3) 第二级知识。
此级知识对上述两级知识有指导性作用, 是关于如何运用领域知识以及在求解中采用何种推理方法的知识, 其完备程度对专家系统诊断性能的优劣起关键作用。状态检修专家系统此类知识主要为故障树和各类变压器的特征量分类表。
故障树:一种自上而下进行故障诊断的树形图, 允许知识工程师对其进行动态编辑。
特征量分类表:将特征量按可能产生故障的类型、原因进行分类, 便于在诊断求解中缩小搜索空间, 减少搜索时间, 提高诊断效率。
2.2 知识的表示
在规则判定的基础上, 把知识存储于故障树中, 采用深度或广度遍历查找故障的具体原因, 然后查询故障表得到相应的处理方案。
2.3 知识库的管理
知识获取是建立知识库的重要基础, 通过从特定知识源 (包括人类专家、教科书、专业人士的经验等) 中提炼求解专门领域问题的知识, 并将其转换为特定的计算机表示。实现过程包括:问题的确定、概念化、形式化、实现、测试与评估等。
建立知识库实际中, 错综复杂的故障与原因、表象使得总结规律和规则难度很大, 被公认为专家系统的“瓶颈”。状态检修专家系统知识主要通过人工的方式获取, 即由知识工程师与领域专家会谈或查阅大量文献资料, 收集、分析、归纳、整理领域知识以规则、公式等形式集中到知识库的各表中。
2.4 结语
继电保护状态检修技术的应用有利于实现对保护设备全寿命周期管理。基于专家系统的继电保护状态检修可建立一个以状态检修策略为主体, 可靠性为中心, 以其它检修策略为辅助手段的综合检修策略体系, 实现对保护设备性能的量化分析。
摘要：继电保护实施状态检修是为了提高保护系统工作效率。基于专家系统的继电保护状态检修, 不仅给电力企业带来经济效益的改善, 而且提高了管理决策水平。从继电保护专家系统构建入手, 首先介绍了继电保护状态检修系统的组成及功能;其次给出了专家系统知识库构建过程, 并对知识库的分类、表示和管理进行了详细描述。
关键词：继电保护,状态检修,专家系统