數(shù)字化變電站運(yùn)行常見的故障分析及處理

蘭玉梅

摘 要：隨著現(xiàn)代數(shù)字化變電站規(guī)模的不斷增長，數(shù)字化變電站運(yùn)行過程中會發(fā)生一些有別于常規(guī)綜自變電站的故障，嚴(yán)重影響了日常生產(chǎn)生活的用電需求，應(yīng)引起電力行業(yè)學(xué)者的高度重視。本文將針對數(shù)字化變電站運(yùn)行常見的故障及處理措施進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化變電站；故障；處理措施

1 數(shù)字化變電站

變電站一般是由分層布置進(jìn)行結(jié)構(gòu)排布，間隔層、變電站層和過程層、站控層構(gòu)成。間隔層是保護(hù)裝置以及故障過濾器等設(shè)備，能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時數(shù)據(jù)傳輸；過程層是直接采集電力系統(tǒng)的電氣量設(shè)備；變電站層包括操作員站、主機(jī)等設(shè)備，需要匯總?cè)镜膶?shí)時數(shù)據(jù)，在接受命令后實(shí)現(xiàn)人機(jī)相連，從而對過程層和間隔層進(jìn)行在線維護(hù)。

變電站作為電力系統(tǒng)的重要組成部分，不但需要變換電壓等級，而且還要做好電能配送工作。整個變電站的系統(tǒng)從電能傳輸分配到系統(tǒng)測量和監(jiān)視，再碰到故障的時候能夠及時得到反饋。數(shù)字化變電站系統(tǒng)作為綜合性的數(shù)字化系統(tǒng)，由于科技的進(jìn)步，讓計算機(jī)技術(shù)和電子通信技術(shù)的處理受到更多的應(yīng)用。這種功能性的組合升級和設(shè)備簡化模式，提高了變電站的安全穩(wěn)定程度，降低運(yùn)行成本的同時，提升了企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。

2 數(shù)字化變電站的技術(shù)特征

2.1 一次設(shè)備智能化

傳統(tǒng)的常規(guī)機(jī)電式繼電器和控制回路的結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，且導(dǎo)線連接十分雜亂，一次設(shè)備智能化以后，通過微處理器和光電技術(shù)的設(shè)計，在檢測信號回路和被控制的操作驅(qū)動回路處理過程更加簡化，數(shù)字程控器和數(shù)字公共信號網(wǎng)絡(luò)取代了原有的連接方式，在二次回路中應(yīng)用可編程控制器，傳統(tǒng)的強(qiáng)電模擬信號和控制電纜被光電數(shù)字和光線所取代。一次設(shè)備智能化可以獨(dú)立于變電站級的控制系統(tǒng)，自主執(zhí)行本地功能并能直接處理設(shè)備信息。

2.2 標(biāo)準(zhǔn)平臺的統(tǒng)一化

國際電工委員會61850將電工、電子和電力系統(tǒng)等等標(biāo)準(zhǔn)化，為數(shù)字化變電站自動化技術(shù)應(yīng)用建立了統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和信息模型。通過建立模型將通訊服務(wù)接口抽象化并對設(shè)備進(jìn)行規(guī)范，從而實(shí)現(xiàn)智能設(shè)備之間的互動；對一次設(shè)備和二次設(shè)備建立模型必須依據(jù)變電站的信息，因此信息共享，資源來源于全局，從而達(dá)到變電站和控制中心可以放心通信。；根據(jù)可擴(kuò)展標(biāo)記語言進(jìn)行設(shè)備功能、系統(tǒng)配置和網(wǎng)絡(luò)之間進(jìn)行描述、存儲、交換、配置和管理，從而簡化系統(tǒng)、配置和實(shí)施的程序。

2.3 二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化

傳統(tǒng)的變電站的二次設(shè)備主要有繼電保護(hù)裝置、運(yùn)動裝置、防止錯誤閉鎖裝置、測量監(jiān)控裝置、控制電壓、同期操作裝置和在線狀態(tài)檢測裝置。而網(wǎng)絡(luò)化的二次設(shè)備指的是將以上裝置全部實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化，用網(wǎng)絡(luò)將各機(jī)電設(shè)備做到高速準(zhǔn)確的通信，設(shè)置一個標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的微處理器進(jìn)行信息通訊的媒介。這樣一來傳統(tǒng)二次設(shè)備經(jīng)常出現(xiàn)的問題將不會出現(xiàn)，邏輯的網(wǎng)絡(luò)功能模塊的作用體現(xiàn)于此。

3 數(shù)字化變電站的常見故障

3.1 對時裝置異常分析

GPS在數(shù)字化化變電站中有著重要的作用，GPS對時系統(tǒng)采用“雙套雙鐘冗余”方式，即：GPS和北斗雙鐘互為備用，雙主時鐘裝置采用雙電源冗余切換，從最大程度保證對時系統(tǒng)的穩(wěn)定和可靠性。GPS系統(tǒng)雖然有主機(jī)和從機(jī)兩套互為備用，但主一保護(hù)和主二保護(hù)所需信號卻都是通過擴(kuò)展裝置分別接出的，一旦擴(kuò)展裝置或輸出光纖故障則沒有相關(guān)設(shè)備可以備用，此時保護(hù)必須退出運(yùn)行，降低了保護(hù)的可靠性。

3.2 SMV網(wǎng)交換機(jī)故障

SMV網(wǎng)交換機(jī)是各種交流量采集數(shù)據(jù)的匯聚中樞，各種保護(hù)所需數(shù)據(jù)的匯集端，負(fù)責(zé)接收合并單元送來的數(shù)據(jù)并發(fā)送給保護(hù)。當(dāng)SMV網(wǎng)的子交換機(jī)有故障時，如果簡單的復(fù)歸等不能解決問題時，就可能要將與本交換機(jī)相聯(lián)系的所有保護(hù)都退出，常見的情況是與故障交換機(jī)相聯(lián)系的其中一套保護(hù)多間隔都需要退出保護(hù)，當(dāng)是根交換機(jī)有故障時，甚至要將全站的該網(wǎng)絡(luò)上的所有保護(hù)都退出，基于網(wǎng)采網(wǎng)跳模式無所出現(xiàn)哪種情況涉及范圍都故障范圍都較廣，因此，當(dāng)出現(xiàn)交換機(jī)告警及故障時，應(yīng)立即將該缺陷逐級向上匯報，向調(diào)度員申請退出相應(yīng)的保護(hù)，同時，加強(qiáng)現(xiàn)場監(jiān)視，等待更換交換機(jī)備件。但是，交換機(jī)的故障類型及故障范圍根據(jù)表象有可能會出現(xiàn)判斷不準(zhǔn)的情況，如果是小范圍的故障，將保護(hù)都退出運(yùn)行，反而擴(kuò)大故障范圍。

3.3 線路損壞引發(fā)變變電站故障

線路安全作為變電器正常運(yùn)行的前提條件，其作用是保障電力能源的合理輸送，確保變電器使用過程中的安全性與穩(wěn)定性。引發(fā)線路損壞的原因較多，如線路接地位置開裂、損毀或線路長期高頻率作業(yè)燒毀。由于變電站線路的工作原理相對復(fù)雜，因此引發(fā)其發(fā)生損壞、燒毀的原因較多，進(jìn)行檢修保養(yǎng)的工作相對復(fù)雜。

4 數(shù)字化變電站故障處理措施

4.1 母線保護(hù)

相較于線路保護(hù)，母線保護(hù)與其存在一定相似之處，不過在結(jié)構(gòu)層面，母線保護(hù)更為簡單。于此期間，母線保護(hù)無需發(fā)揮數(shù)據(jù)傳輸接收功能，僅需開展直接采樣、直接跳閘，所以母線保護(hù)裝置直接與智能終端、合并單元開展連接。針對智能變電站母線保護(hù)，可采取分布式設(shè)計相關(guān)裝置，在開展設(shè)計過程中，各間隔相互間可采取獨(dú)立母線保護(hù)方式。在這個過程中倘若為110kV數(shù)字變電站母線保護(hù)設(shè)計，則可采取分段保護(hù)方式，保護(hù)單元同時與合并單元、智能終端開展連接，不借助網(wǎng)絡(luò)來開展信息數(shù)據(jù)傳輸、接收，并直接開展對信息數(shù)據(jù)的采樣檢測，除此之外，母線保護(hù)裝置可跨間隔達(dá)成信號傳輸，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)跳閘指令。

4.2 SMV、GOOSE網(wǎng)交換機(jī)故障處理措施

GOOSE網(wǎng)交換機(jī)是各種開關(guān)量和出口信息的匯聚中樞，當(dāng)GOOSE網(wǎng)的子交換機(jī)有故障時，與SMV網(wǎng)交換機(jī)故障相同，如果簡單的復(fù)歸等不能解決問題時，就可能要將與本交換機(jī)相聯(lián)系的所有保護(hù)都退出，當(dāng)是根交換機(jī)有故障時，甚至要將全站的該網(wǎng)絡(luò)上的所有保護(hù)都退出。因此，當(dāng)出現(xiàn)交換機(jī)告警及故障時，應(yīng)盡快判斷出現(xiàn)故障的交換機(jī)，確定影響范圍。，應(yīng)立即將該缺陷逐級向上匯報，向調(diào)度員申請退出相應(yīng)的保護(hù)，同時，加強(qiáng)現(xiàn)場監(jiān)視，等待更換交換機(jī)備件。

4.3 對時裝置異常措施

當(dāng)擴(kuò)展裝置出現(xiàn)故障時可能會導(dǎo)致所有主一保護(hù)GPS對時異常，后臺監(jiān)控主機(jī)突報所有線路、主變、等主一保護(hù)GPS對時失步和采樣失步報文，各主一保護(hù)裝置上也均有相關(guān)信號，GPS對時屏有裝置異常的信號。GPS對時裝置從機(jī)中無法搜索到的衛(wèi)星，無法正常進(jìn)行對時工作。對應(yīng)處理方式為向調(diào)度員申請退出凡是涉及到通過故障GPS對時的所有保護(hù)，檢查具體GPS從機(jī)的故障插件，更換插件后恢復(fù)所有保護(hù)裝置，確認(rèn)對時正常。對時系統(tǒng)發(fā)生故障會對所有對應(yīng)造成采樣失步造成的影響較大，各裝置自身的同步只能維持10分鐘，鑒于對時系統(tǒng)在數(shù)字化化變電站中的重要性，建議應(yīng)備齊相關(guān)備品備件以提高對該設(shè)備的可靠程度。

5 結(jié)束語

隨著數(shù)字化變電站的不斷建設(shè)和投運(yùn)，也對數(shù)字化變電站智能化一、二次設(shè)備的運(yùn)行檢修管理等各方面提出了更高的要求，同時也是未來的研究方向，因此需要逐步改變傳統(tǒng)的管理模式，不斷探索、不斷積累經(jīng)驗，積極開展數(shù)字化變電站智能化運(yùn)行控制的關(guān)鍵技術(shù)的研究與運(yùn)用工作。

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