220kV智能變電站繼電保護的運行維護研究

詹靜波

【摘 ?要】智能變電站應用是一門綜合性較高的技術，在這門技術的應用管理中涉及到了眾多領域。這是一個與眾不同的，全新的技術發展理念，與此同時，它也為電網領域的發展也提供了新的技術，能夠更好的來管理和應用智能變電站。因此，我們要對智能變電站的繼電保護設備的運行和維護給予高度的重視。

【關鍵詞】220kV;智能變電站;繼電保護;運行維護

1智能變電站繼電保護機制概述

（1）對當前智能變電站結構進行劃分，可以概括為“3層2網”。3層指的是站控層、間隔層和過程層;2網指的是站控層MMS網絡和過程層GOOSE網絡。站控層設備包括一體化監控主機、數據庫服務器、數據通信網關機、圖形網關機、綜合應用服務器等在智能變電站中是實現對信息的收集、分析和傳輸，屬于電站的控制中心，相關指令信息通常需要由其發出;間隔層則屬于上面兩層結構的過渡層，以各種二次設備為主如各測控裝置、保護裝置等，通過該層來實現對一次設備的有效保護;過程層包括合并單元和智能終端，在智能變電站中是實現信息采集和執行，實現對相關設備的保護。

（2）在智能變電站繼電保護機制當中，起最主要作用的是過程層，而對該項機制的具體制定和實施需要根據智能變電站的實際情況和要求，屬于一種動態的變化需求，需注重對使用環境展開分析，然后結合保護需求進行制定，以確保該機制保護的科學性。此外，在智能變電站繼電保護系統當中，對時間有著較高的要求，需要保證時間的精確性，因此在智能變電站繼電保護系統中需具備同步對時系統，實現系統內部各繼電保護裝置時間上的統一，在發生故障的一瞬間，相關保護裝置能在第一時間發揮出保護功效。

2220kV智能變電站繼電保護系統構成

智能變電站在繼電保護在運行期間，需要用到許多的軟件以及硬件，其利用電力線路以及網絡共同構成了繼電保護系統，繼電保護系統共有合并單元、電流互感器、交換機以及智能終端幾個部分。

2.1合并單元

合并單元是流變、壓變與保護、測控等設備接口的重要組成部分，主要功能是配合傳統電流、電壓互感器，實現模擬量的數字采樣及同步，并按照規定格式發送給保護、測控、計量、錄波、PMU等設備。在繼電保護系統中的作用主要是優化保護裝置以及互感器之間的接線工作，保證各個單元之間的數據能夠共享，在一定程度上提高繼電保護的效果。當前，合并單元的應用多在隔層以及過程層之間。利用合并單元在極大程度上降低了繼電保護技術方面的難度，進而保證了繼電保護系統在工作期間的效率。

2.2電流互感器

電流互感器是根據電磁感應的原理由閉合的鐵心以及繞組組成。其在智能變電站繼電保護系統中的應用主要是以數字信號為依據，決定其需不需要做次級的操作。現如今，電流互感器主要有兩種類型，即有源型以及無源型，兩類電流互感器的作用沒有較為明顯的差別，在實際應用中都能夠達到較好的工作效果。

2.3交換機

在智能交換機的運行期間，需要大量的信息傳遞以及交換。所以交換機的應用也是智能變電站繼電保護系統中的重要組成部分。交換機在繼電保護系統中主要是對設備之間以及單元之間的數據交換進行處理，保證了數據在傳輸過程中的穩定和傳輸的可靠性，不僅如此還能保證數據的安全。目前，交換機在智能變電站繼電保護運行中的應用中，很大程度的提高了信息的傳遞速率，也提高了智能變電站的工作效率。

2.4智能終端

智能終端屬于智能變電站中的終端設備中的一種，具有傳統操作箱的功能和部分測控功能。其應用主要在于及時的處理數據并能夠對故障的發生做及時的預警處理，簡單來講其工作內容主要為：對智能變電站內開關、刀閘、變壓器等一次設備的信號采集，同時也是保護動作、控制的執行設備。

2.5通訊網絡

通訊網絡是智能變電站繼電保護中的關鍵組成部分。其功能主要由GOOSE網絡完成信號的傳輸，完成信息的交互。其次，還以斷路器和刀閘的工作狀態為依據，完成信號的傳遞，進而實現繼電保護工作。

3 220kV智能變電站繼電保護的運行以及維護

在通常情況下繼電保護的運行以及維護工作主要包含兩種，第一種是正常狀態下的維護工作以及非正常狀態下的維護工作。其中非正常狀態下維護工作內容是GOOSE模塊維護、間隔合并單元維護、智能終端維護工作。

3.1正常狀態的維護工作

通常正常狀態下智能變電站繼電保護的維護工作主要是對構成繼電保護系統組成設備、其中網絡線路以及二次回路進行正常的檢查維護，充分保障系統的正常運行。同時也應對設備的警示燈進行檢查并測試是否能夠及時的響應繼電保護發出的指令，保證設備在發生故障時能夠及時的示警。

3.2異常運行狀態下的維修處理

3.2.1信號轉發網絡設備故障維修

對于這類型故障，主要通過網絡圖數據資料進行故障分析，從數據資料中找到相關的內容信息，可以確定故障發生的具體位置，確定引發故障的原因，然后采取相應的維修處理措施。例如，某智能變電站繼電保護設備出現GOOSE（GenericObjectOrientedSubstationEvent，面向通用對象的變電站事件）連接故障，則可以確定原信號轉發網絡設備的連接保護處于異常狀態。此時需要對造成該故障現象的具體原因做進一步分析，然后針對故障原因制定解決措施，讓問題得以高效解決。

3.2.2公用信號轉發網絡設備異常處理

公用信號轉發網絡設備在運行過程中如果出現故障，將會對許多變電站繼電保護設備的運行造成影響，使穩定性和可靠性降低。從實際運行狀況看，該故障對變壓器保護、過負荷聯切等有著較大影響。在對該類型故障的排除過程中，首先要明確故障影響的具體范圍，然后對網絡運行結構做深入分析，最后采取針對性措施處理故障，確保繼電保護設備能夠正常工作。

3.2.3智能終端異常處理

智能終端設備主要被應用在智能變電站設備跳合閘出口中，如果它在運行中出現故障，就會使智能變電站設備跳合閘處于控制失效的狀態，無法對智能變電站系統提供保護。智能終端裝置異常應及時匯報，經許可后按現場運行規程自行將裝置改“停用”狀態后重啟裝置一次。如異常消失則按現場運行規程自行恢復到“跳閘”狀態;如異常沒有消失保持“停用”狀態，將狀態及系統影響情況匯報調度并通知檢修處理（申請相應的母線保護、線路保護改信號）。智能終端裝置關閉直流電源的順序為：裝置電源、遙信電源、控制電源。

3.2.4過程層交換機異常處理

過程層交換機屬于智能變電站通信網絡中的核心設備，對繼電保護設備的運行狀態有較大影響，因此在日常維護工作中該部分應作為重點維護對象，尤其要加強對各類型網絡圖資料的分析，如GOOSE網絡圖、監控網絡圖等，并與相關故障癥狀進行匹配，以便在故障發生時快速找到引發故障的原因，并針對故障采取維修措施。例如，在過程層中的間隔交換機出現故障，此時通常會對GOOSE的正常鏈接造成影響，因此與之相關的繼電保護設備也處于失效的狀態，無法正常對變電站做出保護。過程層交換機異常應及時匯報，經許可后對過程層交換機重啟一次，重啟成功，則將過程層交換機投入運行;若重啟不成，則進行“裝置異常隔離”，并申請相應的母線保護、線路保護改信號，將影響到的一次設備遙信位置、遙測及電度表，告自動化。

結論

目前我國對于維護220kV智能變電站繼電保護運行的工作成果較好，保證了智能化操作的快捷高效，不過繼電保護涉及的范圍較廣，內容相對復雜，這就需要相關人員在今后的實踐中不斷積累經驗和學習，保證智能變電站繼電建設工作的高效。

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（作者單位：國網浙江杭州市蕭山區供電有限公司）