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1、李泽时 1 魏小伟 2广东电网有限责任公司东莞供电局 广东东莞市 523000摘 要：本文首先阐述了一种继电保护装置电源插件健康状态检测方法， 本方法通过测试继电保护装置的历史运行参数来待检测电源插件的预测运行参数 通过检测继电保护装置电源的电容状态量及输出的电压量，可以得出保护装置电 源的数据库，重点阐述了装置电源健康状态数据库算法，同时，本文还论述了实 现继电保护装置电源插件健康状态检测的流程及步骤。关键词：保护装置，电源插件，电源监控，态检检测0引言1在电网继电保护技术领域，继电保护装置是确保电网安全运行的重要二次设 备1， 继电保护装置的电源插件一旦发生故障，继电保护装置不能正常运行，
2、保 护功能退出，造成事故风险隐患。现有技术中，通常是按照规定使用年限，对继 电保护装置运行6年至8年的电源插件进行更换，但是没有对电源插件的健康状 态进行检测，造成部分虽达到使用年限但健康状态良好的电源插件也被更换掉， 造成资源的浪费。本文阐述了一种电源插件健康状态检测方法，以实现对电源插件的健康状态 进行准确检测，进而为是否更换电源插件提供指导，减少资源的浪费。本方法的 关键是应用一直算法，计算采集的电压、电容等电气量，形成一种继电保护电源 插件健康数据库，同时形成电源插件健康状态的标准。1 检测继电保护装置电源板件的原理继电保护装置的电源是一种开关电源， 开关电源模块通过输出 MOS 的开
3、关 状态切换来实现输入电源。开关电源模块共有十多种结构， 其中 BUCK 型开关 电源模块是一种结构简单的降压型电源转化器。BUCK型开关电源模块中采用末 端输出电容来消除由于开关切换所造成的电路纹波， 以及提供持续稳定的输出 电压。 电解电容由于具备容量大、 成本低廉等特征而被广泛地应用于开关电源 电路中作为输出电容。 但是， 电解电容的性能退化等问题成为了继电保护装置 电源失效的主要原因2，3。通过检测继电保护装置电源的电容状态量及输出的电压量，可以得出保 护装置电源的数据库，根据运行年限的不同，通过大数据的统计，得出稳定运行 及邻近失效的数据，称为电源插件健康数据库，被测装置的数据与健康
4、数据库进 行比对，可以检定装置电源的健康状态。2 装置电源健康状态算法电源插件的运行参数包括串联等效电阻、串联等效电容和输出电压，其 中，预测运行参数包括联等效电容和输出电压，其中，预测运行参数包括预测串联等效电阻、预测串联等效电源和预测输出电压；对于任一预测运行参数，根据第一历史运行参数确定预测运行参数，包括：根据退运设备数据库的第一历史运行参数形成的第一历史参数矩阵确定与退运设备数据库中与待检测电源插件同型号的Er 的预测运行参数，即预测串联等效电阻的计电源插件的平均测量参数，平均测量参数组成平均测量参数向量；仍以串联等效电阻算为例，串联等效电阻Er的第一历史运行参数矩阵可以参照公式（1）
5、；串联等效电阻 Er 的对应的平均测量参数向量可以参照公式（2）。根据待检测电源插件的服役时间确定平均测量参数向量中，与待检测电源插件服役时间最为接近的测量时间对应第一平均测量参数；可以根据待检测电源插件的服役 时间，以及平均测量参数向量中各相邻元素的间隔时间确定与待检测电源插件服役时间最为接近的测量时间对应第一平均测量参数。基于 Holt 两指数平滑法，根据第一平均测量参数和第一平均测量参数对应的测量时间点之前的平均测量参数确定预测运行参数。具体的，仍可采用公式（3）和公 式（4）确定平滑参数、的取值，其中采用公式（3）和公式（4）进行迭代计算时，,为和第一平均测量参数对应的测量时间点，初始
6、值。毎=应+（ 金）（舛+&）（3）3 H Eg 一碍 7 ） + U-（4）测方式同理。r+fE. =af（5）E；7 “W（6）5 =芦（碍一码-J + H-斥血I（7）式中 ；- 宀，为预测开始时刻，即从该时刻起，对该时刻 以后的参数进行预测；初始值”，儿.，匸 为预测开始时刻的串联等效 电阻，为公式（4）中得到的预测开始时刻趋势值（即公式（4）最后一次迭 代计算出的b值）。二 为预测开始时刻基础上未来T时间后的预测串联等效电 t阻。对于串联等效电容EL对应的预测串联等效电容和输出电压Uo对应的预测输 出电压具体预测方式同理。根据待检测电源插件的当次实测串联等效电容与对应的出厂串联等效电
7、容、 当次实测串联等效电阻与对应的出厂串联等效电阻和当次实测输出电压与对应的 出厂输出电压检测待检测电源插件的实测运行参数与待检测电源插件的出厂数据 的匹配程度（以下简称第一匹配度）；第一匹配度 P1 可以采用如下公式计算：1 v FF尸閉卅|式中厂、J、f 分别为待检测电源插件的串联等效电阻、串联等效电容 和输出电压的当次实测值，、:、分别为待检测电源插件的串联等效电阻出厂值、串联等效电容出厂值和额定输出电压。根据待检测电源插件的当次实测串联等效电容与对应的预测串联等效 电容、当次实测串联等效电阻与对应的预测串联等效电阻和当次实测输出电压与 对应的预测输出电压检测待检测电源插件的实测运行参数
8、与待检测电源插件的预 测运行参数的匹配程度（以下简称第二匹配度）；第二匹配度 P2 可以采用如下 公式计算：式中丁 、亍、厂 分别为待检测电源插件的预测串联等效电阻、预测串联 等效电容和预测输出电压，其中预测的各运行参数分别对应在当次测量时刻的预 测运行参数。根据待检测电源插件的实测运行参数与待检测电源插件的出厂数据的匹 配程度、以及待检测电源插件的实测运行参数与待检测电源插件的预测运行参数 的匹配程度检测健康状态值；具体的，健康状态值 G 可以采用以下公式进行计算(7 = l0tKl-一)根据健康状态值与预先划分的健康等级确定电源插件的健康等级。预先划分健康等级，然后计算出的健康状态值所属的
9、健康等级确定电源插件的健康等级，最终实现对电源插件的健康状态的检测。电源插件的健康状态值与所属健康等级可以如表1 所示：健健康康等级G90WG1003 电源插件健康状态进行检测流程如图 1 所示，本方法用于对电源插件健康状态进行检测的情况，该方法可以 由电源插件健康状态检测装置来执行，流程步骤如下：罰一切史券非数据蒔耐翌柄件匹配 桧测皓里输出艮II:林呵山巧葢第一步，获取待检测电源插件的当次实测运行的参数；第二步若退运设备数据库中存在与待检测电源插件同型号的插件，判断待检 测电源插件的服役时间是否大于与退运数据库中与待检插件同型号的电源插件最 长运行服役时间，如果大于此时间，根据第一次历史运行
10、参数和待检电源插件的 设定实测运行数据，来确定预测的运行参数；第三步，若退运设备数据库中不存在与待检插件同型号的插件，根据第二历 史运行参数确定预测运行参数；第四步，待检电源插件不属于历史数据库中时，根据第一历史运行参数来预 测运行参数；第五步，应用等效电容电路的算法：根据待检测电源插件的当次实测等效串 联电容与队友的出厂等效电容、当次实测串联等效电容和当次实测电压与对应厂 家输出的检测电源，检测待检电源插件的实测运行参数，根据匹配度得出电源插 件的健康状态。4 结语本文本文首先阐述了一种继电保护装置电源插件健康状态检测方法，本方法 通过测试继电保护装置的历史运行参数来待检测电源插件的预测运行
11、参数；通过 检测继电保护装置电源的电容状态量及输出的电压量，可以得出保护装置电源的数据库，重点阐述了装置电源健康状态数据库算法，同时，本文还论述了实现继 电保护装置电源插件健康状态检测的流程及步骤。工程现场应用表明，本文所述 的继电保护装置电源插件健康状态检测原理及算法可以达到预期目标。参考文献1.2.南方电网智能变电站二次系统通用设计规范.2 雷登云， 王力纬， 侯波， 等. 基于无偏滤波算法的开关电源 ESR 在 线监测技术 J . 电子产品可靠性与环境试验， 2018， 36 （S1）： 14-18. 3 LAHYANI A， VENET P， GRELLET G， et al. Failureprediction of electrolytic capacitors during operation of aswitchmode power supply J . Power Electronics IEEE Transactions on， 1998， 13 （6）： 1199-1207.作者简介：1 李泽时（1975年）男，广东信宜人，高级工程师，从事电网继保自动化 工作2 魏小伟（1992）男，湖北荆州人，助理工程师，从事电网继保自动化工 作；
