關于智能變電站繼電保護的運行和維護技術思考

【摘 要】文章主要介紹了智能變電站的主要結構及繼電保護的技術要點，重點研究了智能變電站正常運行時及異常情況下的系統維護，以期為智能變電站繼電保護的運行與維護技術的發展提供理論指導，進一步推動智能電網的快速發展。

【關鍵詞】智能變電站；繼電保護；運行與維護

1.智能變電站繼電保護技術要點分析

智能變電站是智能電網發展的主要節點，它基于高速網絡通信技術，以變電站的一次設備和二次設備為對象，通過數字化信息實現站內外的信息共享和互操作。智能變電站具有三個關鍵特征，為：數字化的一次設備、全數字化的二次設備、全站統一的通信標準平臺。智能變電站通過引入先進的電子設備及網絡通訊系統，實現了變電站的數字化、信息化、網絡化管理，完善了自身的的信息測量、控制以及保護、檢測等功能，提高了電網運行的安全性及穩定性。

1.1智能變電站的主要結構

1.1.1站控層

站控層是智能變電站的最抽象和最高級別的管理層，也是智能變電站的控制中樞，通過電力通信、系統對時、站域控制等功能，實現全站保護和控制設備的狀態采集和信息交換，對采集到的保護信息進行邏輯判斷，并輸出相應的跳閘、閉鎖等控制邏輯。

1.1.2間隔層

間隔層是過程層和站控層之間的過渡層，主要是指各類二次設備，包括繼電保護裝置、安全自動裝置、各類監控和測量儀表等，對智能變電站中繼電保護的運行和維護技術的研究，就是在間隔層展開。間隔層實現了過程層與站控層的聯系，從而保證了一個間隔的數據可以作用于該間隔一次設備的功能。

1.2智能變電站繼電保護的技術要點

與傳統變電站相比，智能變電站更加依賴于信息和網絡，在繼電保護構成形態、運行模式、傳輸方式、設備建模等方面，都具有較大區別，智能變電站繼電保護的技術要點主要體現在以下幾個方面：

（1）智能變電站的繼電保護構成形態和運行模式發生了很大變化智能變電站基于全光纖通信實現繼電保護的模擬量、開關量采集，能夠更加智能化、自動化的實現對保護的量值采集和邏輯判斷，繼電保護的構成形態和運行模式發生了很大變化，因此，智能變電站的繼電保護在維護內容、運行方式等方面都與傳統變電站有所區別，需要建立新型運行和維護標準。

（2）二次信息的網絡化傳輸使得繼電保護二次回路可以監測，使得繼電保護設備狀態檢修成為可能。狀態檢修技術在電力系統內部提出已久，然而并未獲得大規模應用，智能變電站出現后，包括繼電保護裝置在內的二次設備實現了網絡化傳輸，二次設備的狀態能夠以全數字的方式采集和傳輸，通過合并單元采集模擬量，通過智能終端采集開關量，從而實現對二次回路信息的全采集和全監測，這使得智能變電站中狀態檢修成為可能。

2.智能變電站運行維護技術研究

2.1正常運行時的系統維護

安全穩定運行時智能變電站日常運行的目標，而在未出現突發事故的情況下，智能變電站的日常運行主要是以日常檢修與維護為主要工作。檢修與維護的對象包括變電站內新增設備的運行情況，原有設備的巡視與檢修，及時發現設備故障并排除安全隱患。

2.1.1繼電保護裝置的維護

智能變電站繼電保護的管理涉及運行、檢修、調度、整定等方面，由于全數字化繼電保護的采用，變電站二次設備在表征、結構、特性等方面均與傳統變電站有所區別，基于此，在智能變電站繼電保護的運行和維護時應該注重以下幾個方面：

（1）專業巡視目標及周期的調整：傳統變電站專業巡視主要關注系統的交直流回路采樣、繼電器工作情況，對交流電流、直流回路、電壓回路進行電氣測量，實時關注繼電器電路元件的運行情況，及時發現設備故障，有效規避安全風險；傳統變電站的繼電保護巡視周期則多為一年巡視4次，并且每半年對整個機電系統進行測量試驗。與傳統變電站相比，智能變電站應用了大量的電子設備及信息通訊系統，因此其專業巡視的目標及周期都需要進行一定的調整。首先，智能變電站二次系統實現了對電氣量采集、信息傳輸、跳合閘控制命令的全面監控，設備缺陷及運行故障可以通過先進的設備自檢系統進行監控，這種情況下，專業巡視的目標就需要側重于變電設備運行中的維護，主要包括電子設備及信息通訊系統的運行監測；其次，考慮到設備故障自檢系統的應用，在專業巡視周期的調整中，可以適當減少巡視次數，降低專業巡視的人工量，進一步提高智能變電站的運行效率，降低運行成本。（2）注重運行參數及設備信息的備份工作：智能變電站引用了大量電子設備及信息通訊設備，在變電站的日常運行過程中會進行實時自檢以保證安全穩定運行，也保存了大量的運行數據及設備信息。（3）加強通訊光纖的檢修與維護工作：由于智能變電站應用了大量的電子設備及網絡通訊裝置，傳統變電站的二次電纜也被大量的光纖接線代替，這些通訊光纖日常的檢修與維護工作就顯得尤為重要。

2.1.2網絡交換機和報文分析儀

智能變電站的日常運行中主要包括MMS報文、GOOSE報文、對時NTP報文、PTP報文等四種保溫，通過監視網絡運行報文的正常與否，可以實時監測到智能變電站設備動作的運行情況，因此可以發現智能變電站的正常運行對網絡通信系統具有極大的依賴性，這就要求智能變電站高度重視網絡交換機及報文分析儀的檢修與維護工作。（1）首先，必須重視IEC61850的一致性測試，檢查網絡交換機以及相關通信設備是否符合IEC61850要求的一致性，是否符合相關技術標準及技術要求，網絡交換機的型號、配置及參數也必須保證與要求相符。其次，定期檢查網絡交換機的以太網端口設置、速率、鏡像功能是否正常，確保網絡交換機內部的生成樹協議、VLAN設置、網絡流量與設計要求一致，實時監測網絡交換機的冗余度、傳輸延時等運行性能，確保網絡交換機的各方面性能能夠滿足設備運行要求。（2）必須重視報文分析儀的檢修與維護工作。報文分析儀是對通信系統中傳輸的網絡報文進行完全記錄的重要設備，當智能變電站設備運行時出現網絡故障，即可通過報文分析儀進行檢測與查詢，主要起到第三方保溫記錄、報文監視的作用，另外，還能夠監視通信系統網絡數據及運行狀態。

2.1.3智能變電站監控系統

與傳統變電站相比，智能變電站監控系統在規約方面采用了DL/T860通信標準，而在系統配置方面，則采用了全站統一的SCD配置文件，并導入各裝置的CID文件，這些方面的變化需要升級對傳統變電站監控系統進行升級與優化，也是智能變電站監控系統的維護重點。

（1）智能變電站采用了全站統一的SCD配置文件，因此變電站監控系統維護人員應重點檢查全站的SCD配置文件集成是否正確，各個設備的MMS數據集配置是否符合運行要求，以及站控層的GOOSE閉鎖邏輯是否正確，在檢查完畢后還應對相關數據一一驗證，保證監控系統的正常、穩定運行。另外，監控人員必須密切關注設備的版本變化，及時升級設備版本，加強對設備版本的實時管理。

（2）智能變電站監控系統在對程序化操作功能的檢查中，必須要求變電站所有設備滿足單間隔、多間隔、保護功能投退等程序化操作的要求，以提高監控系統的穩定性。

2.2異常情況下的系統維護

出現智能變電站新設備及新情況的故障，必須結合新標準對設備故障進行重點分析與維護。

2.2.1間隔合并單元故障

合并單元故障時當前智能變電站內出現頻率最高的故障類型，因此在設備的檢修與維護時應給予重點關注，并研究其出現故障的原因。對于單套配置的間隔，應立即申請相應的間隔單元開關并退出運行；對于雙套配置的間隔，若出現合并單元故障，必須立即推出本間隔與故障合并單元對應的保護出口壓板，還應推出與故障合并單元對應的母線保護裝置。

2.2.2智能終端故障

在智能變電站中，智能終端主要負責開關設備的跳合閘，因此，智能終端故障會直接影響到智能變電站運行設備的跳合閘。若出現智能終端故障，首先應考慮立即推出該智能終端的出口壓板，防止因故障導致的智能終端無跳閘，然后再查明智能終端出現故障的原因并進行處理。

2.2.3交換機故障

若出現交換機故障，首先應根據GOOSE網絡圖、監控網絡圖等資料分析故障交換機造成的網絡影響，然后判斷故障交換機的類型，若過程層GOOSE網間隔交換機出現故障，影響到本間隔交換機構成的GOOSE鏈路，則可視為失去本交換機所連接的保護。

3.結語

智能變電站異常情況下的系統維護除了注意異常設備故障及設備運行處理措施外，還應針對實際的設備故障情況，結合監控資料全面分析異常信號及正常信息，然后根據設備的實際情況進行故障診斷，從而迅速恢復故障設備，保證智能變電站的安全、穩定運行。