智能變電站在運維過程中存在的問題

曾爭艷

摘 要：目前，我國的智能電網建設已經上升至國家戰略層面，且智能變電站不僅是智能電網中的重要內容，同時也是智能變電領域的核心構成部分。只有深入分析智能變電站在運維過程中存在的問題，才能為今后智能站的運維工作提出有效建議。由此，本文主要總結了智能變電站在運維過程中存在的問題。

關鍵詞：智能變電站;運維;智能電網

中圖分類號：TM63;TM76 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2019）31-0123-03

Trial Analysis of Problems in Intelligent Substation

during Operation and Maintenance

ZENG Zhengyan

（State Grid Fujian Electric Power Co.， Ltd. Zhangzhou Power Supply Company，Zhangzhou Fujian 363000）

Abstract： At present， the construction of smart grid in China has risen to the level of national strategy， and smart substation is not only an important part of smart grid， but also the core component of the field of Smart Substation. Only by analyzing the problems existing in the operation and maintenance process of intelligent substation， can effective suggestions be put forward for the operation and maintenance work of intelligent substation in the future. Therefore， this paper mainly summarized the problems existing in the operation and maintenance process of intelligent substation.

Keywords： intelligent substation;operation and maintenance;smart grid

現階段，智能技術應用到電網中已然成為電力運行進程中的一個普遍現象。隨著工業生產用電和人們日常生活用電的增加，電網系統也變得越來越復雜。由于智能電網是現階段電力系統發展的主要趨勢，因此，做好智能變電站設備的管理和維護工作具有十分重要的意義和作用。對各類先進技術、工藝以及材料的合理化應用，可以有效解決傳統互感器測量范圍、絕緣、飽和、諧振、二次負載、信息難以共享、設備之間不具備互操作性以及系統可靠性受二次電纜影響的問題等。但是，新技術的應用也給運行維護帶來了新問題。只有深入分析運維工作方面新問題產生的原因及特點，才能更好地優化智能變電站，為電力系統的平穩運行提供保障。

1 智能變電站的基本特點

智能變電站是指使用具有先進性、集成性、低碳環保以及可用性較強的智能化設備，堅持全站信息數字化、通信平臺網絡化及信息共享標準化的基本原則，自主實現信息收集、檢測、管控、維護、計算和監控等諸多功能，并且可以結合實際情況建立起具有電網實時自控、數字化調節、決策分析及互動協作功效的高級變電站。智能變電站的優勢為：①各種功能共用的共享化信息平臺，避免設備重復投入;②測量精度高、無飽和、無CT二次開路;③二次接線簡單;④光纖取代電纜，電磁兼容性能優越;⑤信息傳輸通道都可自檢，規范性強;⑥自動化管理。

結構網絡化是智能變電站的一大特點。基于IEC 61850通信規范基礎，智能變電站完成了一次設備的智能化與二次設備的網絡化，繼電維護體系不再通過直接裝置完成，而是通過單元模塊整合、繼電裝置維護及其智能終端通過光纖形成一個集合體予以完成。在完善的數字化變電站中，變電站結構按模式可分為站控層、過程層和間隔層，各設備間的聯結可以使用光纖以太網交換機完成，達到關聯設備的信息連接及GOOSE跳合閘命令控制的目的，光纖可以代替二次回路。將數字化帶入模擬信號中，二次裝置儲存檢修壓板。在傳統變電站中，各回路的接入和接收發送跳合閘指令主要由電纜完成，而大量光纖和以太網交換機被投入智能變電站之中。在智能變電站中，傳統的電纜采樣回路主要通過單元合并采集，并由SV報文在網絡上完成傳送任務。傳統的電纜跳閘指令及回路管控在智能變電站中主要通過GOOSE報文完成，經過科學合理的運用GOOSE報文體系，可以有效保證裝置跳閘指令的安全性和穩定性，從而確保網絡延時達到保護裝置的基本要求。

2 智能變電站在運維過程中存在的問題

與傳統變電站相比，智能變電站在技術上實現了飛速發展及重大突破。隨著眾多高科技、新技術的推廣以及應用，雖然有效打破了傳統管理理念，但在一定程度上也會導致部分新問題無據可循，進而給變電站的運行管理部門提出了新的挑戰。由于在智能變電站的實際工作過程中仍然存在許多問題，因此，需要專業維護人員制定相關解決策略，從而及時有效地解決問題。

2.1 智能匯控柜安裝在戶外所引起的問題及解決措施

作為智能變電站中的一項重要構成部件，智能變電站的合并單元、智能終端均安裝在智能匯控柜上，變電站的部分工作也在這里完成，如數模轉換和信息分配等。由于智能匯控柜一般安裝于室外，隨著溫度上升，合并單元與智能終端在工作狀態下也會出現發熱現象，尤其是在夏季高溫天氣的影響下，裝置升溫更加明顯。作為智能組件的合并單元及智能終端，其電子元件對運行環境有著較高的標準。因此，室外溫度、濕度都會對智能組件的平穩運行產生影響。盡管智能控制柜中配備了加熱器、溫度控制器及排風扇等設備，但是，隨著時間的推移，這些設備皆會出現性能下降或老化的問題。如果匯控柜沒有做好密封工作，那么臺風天氣就很可能會導致匯控柜內出現進水狀況，進而造成設備出現故障。

筆者認為，解決這些問題最根本的措施是，于設計之初將一次設備與智能匯控柜皆設計為室內布置。筆者所在的供電公司，110kV的GIS站大部分都是室內布置，因而，匯控柜出現缺陷的數量以及概率也明顯較少。對于已經是戶外安裝的變電站，要注重加強對室外智能匯控柜的巡查，檢查熱交換機運行是否正常及柜內溫度是否超過允許值等，同時還應注重加強對溫控器、熱交換器的維護。出現間隔停電的現象時，要及時使用空壓機清除熱交換機的灰塵，以保證熱交換機得以正常運行。另外，通過及時檢測溫濕度數據和查看后臺的監控界面，有利于及時發現相關數據方面的異常，從而盡可能避免對設備構成破壞性影響。當出現高溫、大負荷現象時，可以適當增加對戶外智能終端柜的檢查次數。而對在雨季及臺風等惡劣天氣下，可加強對匯控柜密封性能的檢查，必要時還可以使用防雨罩等防護工具[1]。

2.2 軟壓板操作重點及注意事項

智能變電站與普通變電站相比，最明顯的不同是：之前二次保護設備屏前數量繁雜的硬壓板大幅減少，代替其工作的是自動化后臺顯示的虛擬軟壓板。與傳統的硬壓板相比，軟壓板類別更為豐富。在平時工作中，哪些壓板需要清理，哪些壓板不該使用，工作人員都必須要仔細觀察、認真思考。數量較少的硬壓板包括保護屏上的檢修壓板及智能終端上出口處的硬壓板。與傳統變電站中的檢修壓板相比，智能變電站檢修壓板的作用已經發生了變化。傳統變電站使用檢修壓板主要是為了預防裝置出現故障，進而不能將信息有效傳遞至站控層，減少設備檢測階段中所出現的動作信號對其常規監盤方面所造成的影響。如果使用正處于運行狀態的檢修壓板，那么關聯的GOOSE和SV報文中有關檢修壓板的標識位置就會發生變化，而這些變化將會對IED設備造成直接影響。因此，當設備處于工作狀態及日常維護過程中，工作人員應嚴格依據相關規范及標準來實施專業化操作，重視檢修壓板投退工作，在工作崗位上盡職盡責，嚴禁私自使用檢修壓板。需要注意的是，檢修壓板的拆裝要由專業檢修人員來實施專業化操作。工作量雖然因為裝置的虛擬化和信息化而有所減少，但也在一定程度上會增加一些安全方面的影響因素。為了有效防止誤投入以及退出一些重要的軟壓板，目前筆者所在公司正在試點二次全防誤功能，相信在不久的將來，二次全防誤功能就可以實現[2-3]。

2.3 順序控制操作的運維要點

傳統倒閘操作需要經過唱票、復誦、操作、狀態核對等一系列人工步驟，而使用“一鍵順控”系統后，變電運維人員只需要點擊指令，即可完成電氣設備工作狀態的自主切換。傳統運行操作模式受程序化操作模式的沖擊，通過倒閘操作程序化，在使用過程中應盡量避免人為錯誤，達到減少或無須人工操作的目的，以在降低人為操作產生問題概率的同時，提高工作效率。為了達到進一步實現無人操作模式的目的及促進智能變電站的不斷發展和進步，應注重解決人員流失及變電站競爭環境日趨激烈等方面的問題。但是，也正因為順控操作中運行人員的參與度大大降低，從而導致對監控系統與二次網絡的依賴性越來越大。筆者所在的供電公司目前執行的是站端順控，遵循任務均衡的原則，由調度者來決定由誰來順控，同一個運維站15天之內沒有操作任務的優先安排順控操作。順控全部都是自動成票，這是廠家根據事先所設定的邏輯及結合拓撲之間的關系，然后予以實施的自動成票。自動成票的正確率基本達到95%以上，但不可能百分百正確，所以操作人員、監護人員和值班負責人員的審票非常重要。目前，筆者所在的供電公司主要是處于全遙控技術與一鍵順控技術的過渡階段，順控主要完成運行和冷、熱備用之間的轉換、母線倒排，也就是開關、刀閘分合的一步邏輯操作。在應用過程中，不少順控不成功的例子及五防校驗不成功的情況，而且站端的IES600系統很容易死機，需要平時及時發現問題并報自動化班運程處理方可。因為順控操作的完成被一、二次設備的功能所限制，因此其發展程度與使用方式較為滯后。由此，運維班組應定期開展技術培訓，并分析和考慮可能出現的問題，如事故發生或告警信號異常，設備出現分、合不到位或是不滿足使用條件等。針對不同的情況，考慮和制定出符合站內情況的有效解決策略，通過定期開展相關培訓活動來強化工作人員對順控操作運行方面的能力和應對緊急狀況的能力。

2.4 智能組件的運行狀態及異常處理

智能變電站中添加了合并單元、智能終端。筆者所在公司220kV智能站的一系列設備都裝設在戶外，所以工作環境相對惡劣。因此，平時要加強智能組件的巡視與檢查，檢查外觀是否正常、有無異常發熱現象、裝置運行狀態是否平穩、通道否暢通、對時同步燈是否同步、GOOSE通信燈及LED指示燈的指示功效是否正常、電壓切換指示燈與其隔離開關的實際運行位置是否指示一致及其他故障燈是否都已熄滅等。根據變電站智能設備的功能特點，智能設備異常及事故處理要遵循以下主要原則：①保護裝置發生故障時，應退出相應保護裝置的出口軟壓板;②當無法經由退軟壓板停止保護時，應用其他方法，但可能會對其他設備的正常運行造成影響。當智能組件發生異常時，首先應根據裝置信號指示燈與后臺報文快速查找異常原因，并將異常現象與原因匯報給調度和上級相關部門。運維人員到達現場后，應該立即匯報調度，經調度同意可以重啟一次裝置，重啟前需要退出相應出口功能的軟壓板，如果不能恢復正常，應根據調度命令考慮將相關的一次設備停電，并聯系檢修或廠家對智能終端進行缺陷處理。實際工作中，智能站通信中斷、智能終端接收某某保護直流出口GOOSE斷鏈、某某保護裝置接收和智能裝置SV斷鏈的異常信號是時有發生的，一旦發現異常，運維人員無論何時都要迅速趕往現場，如通信中斷，重啟遠動機和交換機后大部分能恢復正常，GOOSE斷鏈和SV斷鏈在重啟后也都能恢復正常，如重啟不能恢復，就要報缺陷聯系檢修處理。根據缺陷統計可知，大部分缺陷是由光口損壞及智能組件運行情況不穩定造成，因此，在實施安裝過程中加強檢測也是很有必要的，需要進一步檢測高低溫、潮濕、振動、電磁干擾等工作狀況。

3 結語

隨著社會科學技術的不斷革新，智能變電站在智能電網的變電運行過程中發揮著至關重要的作用。為了確保智能變電站的工作效率及工作水平得以穩步提升，優化智能變電站維護工作是重中之重。由于當前我國在智能變電站方面的維護技術與一些具備高新科技的發達國家相比仍存在一定的差距，因此在各個方面方面都需要加以完善和創新。只有不斷創新，才能提高維護技術的水平，為智能變電站的良性發展提供強有力的保障，從而有利于加強電網運行過程中的安全性和穩定性。

參考文獻：

[1]劉朋輝，牛越，劉文靜，等.智能化變電站運維問題分析[J].數碼設計（上），2018（6）：168.

[2]盧偉，孔維寶.智能變電站運維調試技術實用性分析[J].商品與質量，2017（52）：122.

[3] TEN C-W， TANG Y. Electric Power： Distribution Emergency Operation [M]. Boca Raton， FL， USA： CRC Press Taylor & Francis Group， 2018