變電站二次系統檢修技術研究

侯永杰

（華北石油管理局有限公司電力分公司，河北滄州062552）

0 引言

隨著我國電力系統向智能化方向發展，社會各界對電網運行安全性和可靠性的關注度逐步提升。變電站二次系統屬于智能電網控制和監視的核心系統，其穩定性和安全性直接決定了電網運行質量的高低。智能變電站與傳統變電站的運行模式和架構設計均有所不同，這就決定了它們的檢修方式和實現技術也存在差異。本文通過多年來運用大數據技術對變電站二次系統檢修數據的分析與研究，總結出了一套基于變電站二次系統檢修大數據管理平臺的預防性精準檢修技術與方法。

1 變電站二次系統架構及功能簡介

變電站二次系統的邏輯架構自上而下分為：工作站層、間隔層和過程層。其總體架構如圖1所示。

圖1 變電站二次系統總體架構

最頂層的工作站層通過連接各級高速網絡，實現了變電站所有實時數據的匯總。在此層上可以通過對事件日志和告警通知的抓取，運用大數據技術對變電站二次系統的所有數據進行分析，找到最易發生故障的部分，并進行預防性的精準檢修。該層為變電站操作、控制提供對話界面，能實現數據的收集、監測和指令的下達，還能與調度中心實現實時的數據互換。尤其是能遠程對過程層和間隔層的設備進行參數的重新配置。智能變電站的工作站層現已能實現常見故障的原因分析，且事件日志也有利于告警和故障源頭的追溯。

間隔層可以將本層的生產實時數據進行匯總，實現對一次設備線路傳輸、母線和斷路器問題的實時保護、控制、閉鎖和同期等功能，也是連接工作站控制層和過程層的要道，有助于實現兩層之間的快速通信。

過程層由智能開關、電子式互感器和合并單元等構成，是一、二次設備的結合層。其主要功能是對變電站運行時的電氣量和設備狀態進行實時監測，還包括對智能開關的部件控制操作和設備驅動。

2 變電站二次系統檢修的主要內容

變電站二次系統的檢修主要針對過程層和間隔層的設備，涉及工作站層的檢修內容較少。二次系統設備檢修一般來說比一次系統更為抽象，檢修的主要內容為網絡、通信問題和直流與交流電機的控制問題。具體來說，工作站層的檢修主要針對工作站的操作系統，包括CPU、內存和網絡帶寬的占用率等，在定期檢修時主要升級工作站的系統補丁和防病毒軟件，杜絕信息安全事故的發生。另外，還需要對變電站二次系統實時數據庫的響應性和監控管理軟件的響應性進行檢查，同時對數據庫的操作日志等進行備份，將預防性檢修理念深入到工作人員內心，盡力避免非停事故的發生。

間隔層的設備檢修相對來說比較煩瑣，主要體現在GOOSE聯閉鎖信號能力測試、GOOSE控制保護能力測試、控制功能的正確性和響應性測試、設備模型讀取驗證測試、內存性能保護測試、對時鐘同步服務進行校正等。

變電站二次系統過程層的檢修包含合并單元采樣同步和正確性的維護，主要包括校對時鐘系統的時差，以及對各網絡接口、線路的測試。智能開關的檢修主要是開關對于指令的完成情況和開關監測狀態進行測試，也包括對網絡通信設備和接口的檢測。另外，過程層一般配有工業交換機，需要對交換機的延時等進行常規檢測和維修，避免工業交換機故障而導致變電站二次系統出現故障。

3 變電站二次系統常見故障其及檢修方法

根據變電站二次系統的日志大數據分析，筆者統計出了二次系統中最常見的4種故障，并有針對性地提出了檢修方法。

3.1 面向通用對象的變電站事件通信中斷故障

變電站二次系統的送電過程需要操作開關和刀閘，如果操作后二次系統中的其他設備未出現相應變化，且系統后臺出現面向通用對象的變電站事件通信故障的報錯提示，則可判斷該故障為面向通用對象的變電站事件通信中斷。該故障可能是由電源插件引起，也可能是通信連接的硬件設備或者網絡端口故障所引發。而預防性檢修能最大程度地避免類似問題的發生，例如針對故障頻率高的電源插件松動等情況進行預防性檢修或者改為固定的接線方式，避免類似故障的發生。

3.2 母差保護裝置故障

系統正常運行時，有警告信息提示出現母差保護裝置失電的情況，即使是短時間內的告警，也需要對保護裝置的電源情況進行測試，避免接觸不良等因素導致母差保護裝置出現間歇性失電現象。預防性檢修措施是指根據母差保護裝置的平均使用壽命，在母差保護裝置有可能發生嚴重故障前對母差保護裝置進行計劃性更換，降低故障發生的頻率。

3.3 智能終端設備故障

智能終端在智能化的變電站二次系統中應用廣泛，若終端出現操作無響應、網絡卡死等狀況，或者終端內出現裝置閉鎖信息等，可統一稱為終端設備故障。雖然也有一部分可能是其他原因引起的，但是在檢修時應先從智能終端設備入手，檢查終端系統是否正常、網絡通信行為是否正常等。為了避免終端系統故障，需定期對系統進行預防性維護和檢修，提前發現安全隱患。

3.4 電子式互感器故障

電子式互感器故障大多是由其采集器導致，采集器實質上就是一塊電路板，有時候會因電磁干擾而導致信息失真，這就需要在檢修時查找電磁干擾的來源，避免故障的發生。

4 變電站二次系統大數據檢修平臺的架構

根據變電站二次系統常見故障，本文構建了二次系統大數據檢修管理平臺，其整體架構如圖2所示。

圖2 變電站二次系統大數據檢修管理平臺架構

該平臺與底層硬件設備的通信接口進行通信，監測各硬件設備的運行狀態，對設備的故障日志進行收集并按類別進行統計。統計完成后，將故障數據存入大數據庫中，并與大數據庫中的存量數據進行對比分析和診斷，在此基礎上制定預防性的變電站二次系統檢修計劃，讓以前的故障檢修、停機檢修等不確定的檢修行為轉變為確定性更高的計劃性檢修。

5 結語

綜上所述，在變電站二次系統檢修技術中加入大數據技術，一方面能有效提升變電站二次系統的檢修效率，使檢修的計劃性更強，檢修行為更加可控；另一方面，可以根據大數據分析，節約檢修成本，為變電站二次系統的管控措施升級打下良好基礎。