智能變電站繼電保護設備運行及維護

毛煉

國網(wǎng)江蘇省電力有限公司鹽城供電分公司 江蘇 鹽城 224000

1 智能變電站的概述

目前市面的智能變電站主要由站控層、過程層、間隔層等幾個部分組成，期間借助于電子互感器來傳導信息，搭建相應的數(shù)據(jù)模塊，并通過互聯(lián)網(wǎng)平臺對變電站進行動態(tài)化的監(jiān)測和控制，協(xié)調(diào)好繼電保護裝置的正常工作。從智能變電站繼電保護機制的層面來看，過程層是其中最為重要的一部分，原因在于過程層是收集信息、執(zhí)行指令和對繼電保護設備實施保護的關鍵環(huán)節(jié)，而在擬定過程層運行機制的過程中，必須要充分考慮到眼下智能變電站的運行情況，確保能完全滿足變電站及繼電保護裝置動態(tài)變化的需要，實現(xiàn)對設備運行環(huán)境的集中化分析和調(diào)控。

經(jīng)過大量的調(diào)查和實踐研究，發(fā)現(xiàn)智能變電站與傳統(tǒng)變電站在運行和維護上都存在較大的差異。首先，與傳統(tǒng)的變電站相比，智能變電站的運行方式非常簡潔，且工作效率極高，但由于設備的內(nèi)部構(gòu)造異常復雜，這就在很大程度上增加了檢修維護的難度。而傳統(tǒng)的變電站結(jié)構(gòu)較為簡單，所以不需要工作人員花費大量的精力和時間進行維護，但在變電站的實際運行階段，卻需要采用人工方式完成一些特定的操作，用以輔助變電站的持續(xù)工作；其次，基于智能變電站的簡潔性，設備在運行過程中產(chǎn)生的能耗量極低，所以總體上的運行成本并不高，但因為智能變電站的結(jié)構(gòu)復雜，其中各類設備、元件等的造價非常高，這就在無形之中增加了維護成本。而傳統(tǒng)變電站則截然不同，因為內(nèi)部結(jié)構(gòu)的簡單明了，無論是對破損、故障的設備進行維修，還是需要更換新設備，都不會花費過高的成本。針對以上的問題，從另一方面來看，智能變電站的穩(wěn)定性要遠遠高于傳統(tǒng)的變電站設備，故而在工作期間發(fā)生異常情況的概率較低，并且所帶來的效益極大地超出了維護花銷，因此在我國電力工程建設中有著相當高的實用價值。基于此，進行對智能變電站和繼電保護裝置運行及維護的研究是必要的，以進一步推動國家智能電網(wǎng)建設水平的提升。

2 智能變電站繼電保護設備的常見問題

從繼電保護的原理上來講，智能變電站與綜自變電站并無太大的不同，但繼電保護措施在設備上的體現(xiàn)卻有著較大的差異。在實際的工作階段，需要重點注意以下幾個問題：①在變電站運行過程中，電流電壓的模擬量先經(jīng)過系統(tǒng)的合并單元，然后匯入繼電保護裝置，由保護裝置與智能終端共同作用來實施對跳合閘的保護。在這方面，明確地呈現(xiàn)出了光纖回路對傳統(tǒng)二次電纜的替代；②受到一些不可控因素的影響，合并單元和智能終端發(fā)生故障的概率將會大幅度提升，一旦設備產(chǎn)生故障，與之相關聯(lián)的保護裝置很有可能同時出現(xiàn)運行異常的問題。當然，這種現(xiàn)象在智能變電站中可謂體現(xiàn)得淋漓盡致。之所以這樣說，是因為智能變電站中存在著“一對多”的情況，即一個合并單元或智能終端連接著多個繼電保護裝置，而這時如果發(fā)生故障，將會進一步擴大影響范圍；③由于合并單元和智能終端長期暴露于室外環(huán)境下，在風雨和光照條件下，設備不可避免地會出現(xiàn)一些質(zhì)量問題，如受潮、腐蝕等，這都將導致智能變電站的使用年限大大縮短，且難以保證供電的穩(wěn)定性；④在現(xiàn)實當中，若未向合并單元、智能終端等結(jié)構(gòu)配備液晶，那么工作人員將無法第一時間發(fā)現(xiàn)故障，導致故障檢修工作難以開展，甚至引發(fā)嚴重的電力安全事故，大大增加繼電保護設備維護檢修的成本。綜合以上幾點問題，必須要深入了解智能變電站繼電保護設備的運行原理，并根據(jù)實際情況制定科學的維護管理方案。

3 智能變電站繼電保護設備運行及維護的策略分析

3.1 智能變電站的自我調(diào)適

智能變電站在自我調(diào)適方面具有顯著的價值，借助于自身的智能化屬性能較好地防范一部分異常問題的出現(xiàn)。尤其是近年來，很多新型的高壓斷路設備在智能變電站中得到了使用，并且其中還涉及了一些高科技電子元件的運用，這使得智能變電站的自我調(diào)適效應有了再度的提升，其優(yōu)勢主要表現(xiàn)為以下三點[1]：①在智能變電站的運行機制中，電力電子技術、現(xiàn)代信息技術以及其他先進的設備取代了傳統(tǒng)開關、繼電器的使用，期間通過分析電壓電流的模擬數(shù)據(jù)，并將分析結(jié)果轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，再利用恰當?shù)某绦蛩惴▽嵤μl、合閘角度的精準計算，從而實現(xiàn)對智能變電站的自動化操控。與傳統(tǒng)的控制模式相比，這種方式不僅響應更及時，也能大幅度將繼電保護過程中的暫態(tài)電壓幅值；②智能變電站的斷路器能高效地完成各類信號的處理，準確性和效率均能得到保障，并且由于斷路器在這一整個過程中具備工作獨立性，這也在側(cè)面分擔了主控制站的監(jiān)管壓力，有利于增強智能變電站繼電保護設備的穩(wěn)定性；③與傳統(tǒng)的變電站還存在一點明顯的不同，絕大多數(shù)智能變電站中都安裝了智能傳感器，該設備除了能完成電壓電流的互感操作，也能與微機模塊進行聯(lián)動，提高數(shù)據(jù)信息的處理效果。另外，部分智能傳感器本身就帶有CPU，這意味著它們能獨立地收集和測算相應的數(shù)據(jù)信息，這對于加快智能變電站故障的排除速度具有極大的優(yōu)勢，能更好地維護繼電保護設備的安全運行。

3.2 主要繼電保護設備維護

正如上文所提及的，智能變電站的內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較復雜，與那些常規(guī)的繼電保護設備相比，智能變電站繼電保護設備的運維管理也要講究不同的方式方法。①在變電站運行期間，為加強對故障數(shù)據(jù)的集中化控制，規(guī)避重要信息丟失的問題，必須做好信息備份工作，如可選用光纖作為連接繼電保護設備的主要材料，以提高信息傳輸?shù)姆€(wěn)定性；②在進行連接狀況檢查時，除了要檢測設備的自動報警模塊是否正常，也需要注意控制好溫度、雷雨天氣、外力碰撞等外界條件對繼電保護設備的破壞，實施集中化管控；③監(jiān)控系統(tǒng)作為智能變電站中至關重要的一部分，其是實現(xiàn)遠程監(jiān)控、在線監(jiān)控的必要前提，因此相關工作人員一定對監(jiān)控系統(tǒng)進行重點維護，避免影響到后續(xù)設備運維管理工作的高效開展。在無人監(jiān)控方面，通過執(zhí)行DL/T860標準通信，并注重SCD配置的優(yōu)化，能較好地保證各項監(jiān)控信息的準確性，提高智能變電站繼電保護效果；④交換器也是智能變電站中非常重要的一個元件，同樣需要工作人員著重管理。在具體的維護階段，一方面要注重交換機整體配置和運行參數(shù)的校驗核對，保證交換機的運行機制完全滿足通用標準，另一方面要定期檢查交換機的運行速率和鏡像等其他部分功能，進一步確保交換機的正常運行，增強信息交互效果。

3.3 繼電保護設備異常處理

針對智能變電站繼電保護設備在運行過程中出現(xiàn)的各類異常，提出從以下幾個方面進行處理[2]：①信號轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)絡設備故障。對于這種故障類型，最通用的方式是借助相關的網(wǎng)絡圖數(shù)據(jù)資料，從中提取有價值的信息，據(jù)此判斷故障點及故障的產(chǎn)生原因，再采用針對性的方法解決問題。在此期間，工作人員必須認真分析網(wǎng)絡運行結(jié)構(gòu)，將故障造成的負面影響控制在最小范圍內(nèi)，以避免引發(fā)更嚴重的后果；②智能終端故障。由于智能終端在跳合閘控制中發(fā)揮著極其關鍵的作用，倘若在運行過程中發(fā)生故障，智能變電站的跳合閘將很有可能脫離控制，無法實施對變電站的保護。在實踐中，一旦發(fā)現(xiàn)跳合閘處于失控狀態(tài)，工作人員需要立即鎖定出現(xiàn)問題的智能終端，并通知檢修人員進行及時的處理，之后要立即退出智能終端的出口板，使智能終端盡快恢復到正常的運行狀態(tài)；③間隔合并單元故障。結(jié)合以往的經(jīng)驗來看，合并單元往往是智能變電站繼電保護中最薄弱的環(huán)節(jié)之一，很多供電企業(yè)在這方面的重視力度不足，導致合并單元故障的問題未能得到有效的控制。合并單元故障的誘因來源于多個方面，對此必須要深入現(xiàn)場，詳細地學習合并單元的運行原理，以便快速排除故障，避免對整個智能變電站的穩(wěn)定運行產(chǎn)生影響。

3.4 繼電保護的檢測與監(jiān)控

較之傳統(tǒng)的繼電保護技術，智能變電站在繼電保護檢測方面具有得天獨厚的優(yōu)勢，原因在于其在互聯(lián)網(wǎng)二次設備和智能化一次元件的作用下，能實現(xiàn)基于科技屬性的設備管控和信息共享，故而檢測的效率及精準性更高。在實踐中，工作人員可借助繼電保護檢測設備進行電流電壓模擬信號的傳輸，使這些模擬信號順利地進入信息接口，再將信號輸入電路當中，由此就形成了一個完整的檢驗機制，用以檢測繼電保護回路的狀態(tài)和發(fā)電信號的傳輸情況。在此基礎上，為了實現(xiàn)對智能變電站繼電保護設備的動態(tài)化監(jiān)控，還需加強對互聯(lián)網(wǎng)層面的設計，正確盡快形成比較理想的信號標準，根據(jù)信號的發(fā)聲情況實施相應的制動操作。在這方面，以前主要是通過在變電站內(nèi)安裝特定規(guī)格的錄波儀來進行控制，在理論上這種方式完全可行，但由于實際工作中涉及多個電路的波形檢測，此時錄波儀能發(fā)揮的效果甚微。而通過互聯(lián)網(wǎng)層面的設計，合理運用無線網(wǎng)對站內(nèi)各個功能模塊進行優(yōu)化處理，不僅能大大節(jié)省接線空間，更重要的是能極大地縮短故障檢修時間，提高故障報錯機制的準確性和及時性。

4 結(jié)束語

通過對智能變電站繼電保護設備的運行及維護展開詳細的調(diào)查和研究，得知[3]：①智能變電站主要由站控層、過程層、間隔層等幾個主要的部分構(gòu)成，其中過程層在整個繼電保護運行機制中發(fā)揮著極其重要的作用，故而需要進行重點管控；②與傳統(tǒng)的變電站相比，智能變電站的運行效率高、運行成本低，但維護難度大、維護成本高，而傳統(tǒng)變電站則截然相反。然而值得注意的是，智能變電站中涉及大量高科技且高精密度的設備、元件的使用，內(nèi)部構(gòu)造更加完整先進，這注定了其在工作期間具有較低的錯誤率，能避免諸多異常情況的發(fā)生；③在智能變電站的運行過程中，要格外注意合并單元和智能終端的維護管理，由于這兩種設備長時間暴露于室外環(huán)境中，故而發(fā)生故障的概率也將大大提升，這是工作人員需要關注的一點；④關于智能變電站繼電保護設備的運維管理和故障診斷，建議從智能變電站的自我調(diào)適、主要繼電保護設備維護、繼電保護設備異常處理、繼電保護的檢測與監(jiān)控這四個方面入手，根據(jù)實際情況的不同采取針對性的解決措施，使變電站在工作期間產(chǎn)生的各類隱患均能在最短時間內(nèi)得以消除。為了切實做好這項工作，相關工作人員要不斷學習先進的理論知識和操作技能，強化專業(yè)基礎，并形成嚴謹端正的工作態(tài)度，盡可能避免一切人為因素引發(fā)的安全隱患，從而提高故障診斷及檢修的效率，進一步保證智能變電站的穩(wěn)定運行。與此同時，有必要制定科學詳細的維護制度和管理機制，增強繼電保護設備檢修與維護的規(guī)范性，并運用正確的手段持續(xù)性地完善智能變電站的性能，以便為人民提供更優(yōu)質(zhì)的供電服務，全力推動我國電力事業(yè)的蓬勃發(fā)展。