姜成飞

（莱芜鲁能开源集团电器有限公司，山东济南 271100）

随着电力系统的发展和智能化技术的应用，智能变电站的重要性日益凸显。继电保护作为智能变电站的核心，能够保障电力系统安全稳定运行。然而，传统的离线继电保护检测方式存在一定的局限性。因此，文章深入探讨了智能变电站继电保护在线运检方法，以期通过引入先进的技术手段和方法，实现对继电保护设备在线状态的实时监测与评估，为电力系统的安全运行提供更加可靠的保障。

1 智能变电站继电保护技术概述

1.1 继电保护的作用

继电保护是电力系统中的一项重要技术，其主要作用是在电力系统发生故障或异常情况时，及时检测并采取保护措施，保障电力系统的安全运行和设备的正常工作[1]。继电保护设备通过监测电气量的变化，判断电力系统是否发生故障，一旦检测到故障信号，将会迅速断开故障线路或切除故障设备，以防止故障扩大，并保护电力系统中的其他设备不受损害。

1.2 智能变电站继电保护的优点

继电保护装置的工作原理基于电流、电压、频率等电气参数的测量和比较。当系统中出现异常情况，如短路、过载或设备故障时，这些装置会触发保护动作，迅速切断电源或采取其他措施，以防止损坏电力设备或导致电力系统崩溃。可以根据其功能分为多种类型，包括过电流保护、差动保护、过电压保护、欠频保护等。每种类型的保护都有其独特的应用领域，用于检测和解决特定类型的故障。

继电保护装置通常由传感器、测量装置、比较和控制单元、触发装置以及通信接口等部分组成如图1所示。

图1 继电保护装置

传感器用于收集电气参数数据，测量装置负责对这些数据进行处理和分析，比较和控制单元判断是否需要保护动作，并触发装置实施相应措施。

继电保护装置必须具备快速动作的能力，以迅速隔离故障，减少电力设备的损坏和电力系统的停机时间。这些装置通常能在几毫秒内做出反应。现代继电保护装置通常配备了通信接口，可以与其他系统和设备进行数据交换，以实现远程监控和控制。这有助于实时监测电力系统的状态，并及时采取必要的措施。

1.3 继电保护设备和技术应用

继电保护设备主要由数字式保护继电器、智能保护终端和通信装置等关键部分组成。这些设备的集成与应用，使得电力系统能够更加智能地运行。

数字式保护继电器通过数字信号处理和智能算法，能够实时监测电力系统的各项参数，识别异常情况并迅速做出保护动作。这种继电器能够精确地定位故障位置，最大程度地减少系统中断时间，并确保系统设备的安全运行。智能保护终端在继电保护领域的作用越发重要，其可以实现对继电保护设备的远程监控和控制，为运维人员提供实时状态信息，并允许远程调整参数和执行操作，极大提高了系统设备的可靠性、运行效率和响应能力。通信装置则连接了不同的继电保护设备，使其能够互相交换信息和数据。这种信息交互构建了一个高度联通的保护系统，能够更好地协调各个设备之间的动作，确保全系统的一致性。

2 继电保护在线运检的重要性和需求

2.1 传统运检方法的局限性

传统的继电保护设备如图2所示，其运检通常是进行定期的离线检测，需将继电保护设备从电力系统中拆除，并送往实验室或专门的维修中心进行检测和维修。其存局限性为：①需定期中断电力系统的运行，拆除继电保护设备，并进行复杂的检测和维修，因而会耗费大量时间和成本，不仅影响了电力系统的正常运行，还增加了运维成本；②传统运检只能定期进行，无法对继电保护设备的状态进行实时监测，难以及时发现设备的故障和异常[2]，导致部分潜在问题得不到及时处理，从而影响电力系统的安全稳定运行。因此，传统的继电保护设备运检方法亟需改进和优化，而智能化技术的在线运检可解决上述问题。在线运检可实时监测设备的状态和运行情况，对继电保护设备进行全面覆盖和及时故障诊断，提高维护效率和运行可靠性，其有望成为未来继电保护设备管理的主流方法。

2.2 在线运检的优势和意义

在线运检可通过使继电保护设备与数据采集系统相连接，实时监测设备的状态和运行情况，其具有诸多优势：①随时获取设备的运行数据，不再受限于定期的运检时间，大幅提高了监测的时效性和准确性；②无需中断电力系统的运行，也无需拆除继电保护设备，节省了大量时间和成本，显著提高了维护效率和经济效益；③及时发现设备的故障和异常，采取预防措施，防止故障扩大和事故发生；④对继电保护设备进行全面覆盖，有效提高了设备管理的全面性和准确性。因此，引入在线运检技术，能有效解决传统运检方法的问题，提高继电保护设备的运行可靠性和安全性，对电力系统的稳定运行具有重要意义。

3 继电保护在线运检方法研究

3.1 在线监测技术与设备

继电保护在线运检中，需借助先进的在线监测技术和设备来实时获取继电保护设备的运行数据。常用的在线监测技术包括红外热像技术、超声波技术、振动监测技术等[3]，可用于监测设备的温度、声波、振动等参数，从而及时发现设备的异常情况。常见的设备包括传感器和数据采集设备等，通过对其进行合理配置来收集上述监测数据。

3.2 数据采集与处理方法

在线运检过程中会产生大量的监测数据，因此需采用高效的数据采集与处理方法来对其进行管理。数据采集系统应具备高速、高精度、高可靠性的特点，并能实时传输数据。数据处理方面，需使用数据分析和挖掘技术来提取有用信息，辨别设备的运行状态。同时，还可学习算法，构建预测模型，实现对设备故障的预警和诊断。

3.3 运检算法和模型建立

在继电保护在线运检中，运检算法和模型的建立是关键步骤。通过对设备运行数据的分析和研究，可建立继电保护设备的运行模型，包括设备的正常运行状态和异常状态。运检算法可根据这些模型进行设备状态的判断和预测。常用的运检算法包括神经网络算法、支持向量机算法、遗传算法等，可用于设备状态识别、故障诊断和预测等方面。

4 智能变电站继电保护在线运检实践案例分析

4.1 典型智能变电站在线运检方案

在某地区的智能变电站中，为提高继电保护设备的可靠性和运行效率，采用了智能变电站继电保护在线运检方案。该方案包括以下3个主要步骤。

（1）在在线监测技术方面，选择了多种先进的在线监测技术，包括红外热像技术、超声波技术、振动监测技术及电流电压监测技术，能全面监测继电保护设备的状态，从不同角度获取设备的运行数据，确保了对设备运行状态的全面了解。

（2）在数据采集与处理方面，建设了完善的数据采集与处理系统。通过部署传感器设备，可实时采集继电保护设备的运行数据，并将数据传输至中央数据库进行存储和处理，可确保数据的准确性和及时性，为后续的数据分析和算法建立提供可靠的数据基础。

（3）在运检算法和模型建立方面，采用了机器学习算法。通过对历史数据的学习和分析，建立了设备状态识别、故障诊断、运行预测及健康评估的模型。这些模型可对设备运行状态进行准确判断，及时发现设备的异常和故障，为运维人员提供及时的预警和处理建议。

4.2 实践案例效果与评估

在实施智能变电站继电保护在线运检方案后，取得了显著的实践效果。具体体现在4方面：①通过实时监测技术，继电保护设备的运行状态得到了实时监测，异常情况能被及时发现，预警及时率达到了90%以上，远高于传统运检；②通过运检算法和模型，成功诊断了多起设备故障，准确率超过90%，且能及时采取措施进行处理，有效节省了维护时间和维修成本；③通过在线运检，继电保护设备的平均运行效率提升了15%，设备故障率降低了20%，节约了大量的电力资源，为电力系统的稳定运行提供了有力保障；④通过健康评估模型，对设备的寿命进行预测和评估，及时发现老化设备，优化了设备更新计划，提高了设备的整体运行效率和可靠性。

智能变电站继电保护在线运检方案的实践案例表明，通过引入先进的在线监测技术和运检算法，可显著提高继电保护设备的运行效率和可靠性，为电力系统的安全稳定运行提供了重要支持。同时，该方案在节约维护成本、优化设备更新等方面均取得了明显成效，具有较高的推广应用价值。

5 继电保护在线运检方法的优化与改进

5.1 运检效果评价与分析

在实施继电保护在线运检方法后，需对其效果进行评价与分析。可通过收集运检数据，对比在线运检前后设备的运行状况，评估在线运检效果。具体评价指标包括设备故障率、运行效率、预警及时率等。同时，还可通过用户满意度调查和专家评估等方式，了解用户和专业人员对在线运检的意见和建议，为进一步优化改进提供参考。

5.2 改进措施和策略

在评价和分析运检效果的基础上，可提出相应的改进措施和策略，进一步优化继电保护在线运检方法。具体操作如下：①根据评估结果，针对发现的问题和不足，制订具体的改进计划，明确改进目标和措施。例如，针对故障诊断准确率较低的情况，可进一步优化运检算法和模型，提高诊断准确性。②加强数据采集与处理系统建设，提高数据的准确性和实时性，确保运检过程的可靠性和稳定性。③提高技术人员的专业水平和运检能力，为在线运检提供更好的支持。

6 继电保护在线运检方法发展趋势

随着科技的不断发展，继电保护在线运检方法会不断得到优化和改进。其未来的发展趋势主要体现在以下3方面：①随着物联网技术的普及和应用，继电保护设备的在线监测将更加智能化和自动化，实现设备的实时互联互通，提高运检效率和准确性；②人工智能技术的发展将为运检算法和模型的优化提供更多可能，使继电保护设备的故障诊断和预测更加精确；③随着新材料和新技术的应用，继电保护设备的可靠性将得到进一步提升，为在线运检提供更好的基础。

7 结束语

综上所述，在线运检技术能实时监测设备状态，预警效果显著，可提高设备运行效率，降低故障率，为设备健康评估提供参考。且其优化与改进是一个持续不断的过程，通过评价和分析运检效果，提出改进措施和策略，同时结合未来技术的发展，可不断提高继电保护设备的运行效率和可靠性。此外，需加强运检人员的专业培训，提高运检团队的整体水平，为电力系统的安全稳定运行提供更好的保障。在未来的发展中，继电保护在线运检方法将继续发挥重要作用，并为电力行业的发展贡献更多价值。