智能變電站繼電保護(hù)設(shè)備運(yùn)行及維護(hù)

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(gè)部分組成，期間借助于電子互感器來傳導(dǎo)信息，搭建相應(yīng)的數(shù)據(jù)模塊，并通過互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)對(duì)變電站進(jìn)行動(dòng)態(tài)化的監(jiān)測和控制，協(xié)調(diào)好繼電保護(hù)裝置的正常工作。從智能變電站繼電保護(hù)機(jī)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(duì)繼電保護(hù)設(shè)備實(shí)施保護(hù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，而在擬定過程層運(yùn)行機(jī)制的過程中，必須要充分考慮到眼下智能變電站的運(yùn)行情況，確保能完全滿足變電站及繼電保護(hù)裝置動(dòng)態(tài)變化的需要，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備運(yùn)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(shí)踐研究，發(fā)現(xiàn)智能變電站與傳統(tǒng)變電站在運(yùn)行和維護(hù)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(yùn)行方式非常簡潔，且工作效率極高，但由于設(shè)備的內(nèi)部構(gòu)造異常復(fù)雜，這就在很大程度上增加了檢修維護(hù)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(fèi)大量的精力和時(shí)間進(jìn)行維護(hù)，但在變電站的實(shí)際運(yùn)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(shè)備在運(yùn)行過程中產(chǎn)生的能耗量極低，所以總體上的運(yùn)行成本并不高，但因?yàn)橹悄茏冸娬镜慕Y(jié)構(gòu)復(fù)雜，其中各類設(shè)備、元件等的造價(jià)非常高，這就在無形之中增加了維護(hù)成本。而傳統(tǒng)變電站則截然不同，因?yàn)閮?nèi)部結(jié)構(gòu)的簡單明了，無論是對(duì)破損、故障的設(shè)備進(jìn)行維修，還是需要更換新設(shè)備，都不會(huì)花費(fèi)過高的成本。針對(duì)以上的問題，從另一方面來看，智能變電站的穩(wěn)定性要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的變電站設(shè)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(hù)花銷，因此在我國電力工程建設(shè)中有著相當(dāng)高的實(shí)用價(jià)值?；诖?，進(jìn)行對(duì)智能變電站和繼電保護(hù)裝置運(yùn)行及維護(hù)的研究是必要的，以進(jìn)一步推動(dòng)國家智能電網(wǎng)建設(shè)水平的提升。

2 智能變電站繼電保護(hù)設(shè)備的常見問題

從繼電保護(hù)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(hù)措施在設(shè)備上的體現(xiàn)卻有著較大的差異。在實(shí)際的工作階段，需要重點(diǎn)注意以下幾個(gè)問題：①在變電站運(yùn)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(hù)裝置，由保護(hù)裝置與智能終端共同作用來實(shí)施對(duì)跳合閘的保護(hù)。在這方面，明確地呈現(xiàn)出了光纖回路對(duì)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(huì)大幅度提升，一旦設(shè)備產(chǎn)生故障，與之相關(guān)聯(lián)的保護(hù)裝置很有可能同時(shí)出現(xiàn)運(yùn)行異常的問題。當(dāng)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?yàn)橹悄茏冸娬局写嬖谥耙粚?duì)多”的情況，即一個(gè)合并單元或智能終端連接著多個(gè)繼電保護(hù)裝置，而這時(shí)如果發(fā)生故障，將會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)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(fēng)雨和光照條件下，設(shè)備不可避免地會(huì)出現(xiàn)一些質(zhì)量問題，如受潮、腐蝕等，這都將導(dǎo)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(shí)當(dāng)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(shí)間發(fā)現(xiàn)故障，導(dǎo)致故障檢修工作難以開展，甚至引發(fā)嚴(yán)重的電力安全事故，大大增加繼電保護(hù)設(shè)備維護(hù)檢修的成本。綜合以上幾點(diǎn)問題，必須要深入了解智能變電站繼電保護(hù)設(shè)備的運(yùn)行原理，并根據(jù)實(shí)際情況制定科學(xué)的維護(hù)管理方案。

3 智能變電站繼電保護(hù)設(shè)備運(yùn)行及維護(hù)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(jià)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(shè)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(yùn)用，這使得智能變電站的自我調(diào)適效應(yīng)有了再度的提升，其優(yōu)勢主要表現(xiàn)為以下三點(diǎn)[1]：①在智能變電站的運(yùn)行機(jī)制中，電力電子技術(shù)、現(xiàn)代信息技術(shù)以及其他先進(jìn)的設(shè)備取代了傳統(tǒng)開關(guān)、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(hào)，再利用恰當(dāng)?shù)某绦蛩惴▽?shí)施對(duì)跳閘、合閘角度的精準(zhǔn)計(jì)算，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)智能變電站的自動(dòng)化操控。與傳統(tǒng)的控制模式相比，這種方式不僅響應(yīng)更及時(shí)，也能大幅度將繼電保護(hù)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(hào)的處理，準(zhǔn)確性和效率均能得到保障，并且由于斷路器在這一整個(gè)過程中具備工作獨(dú)立性，這也在側(cè)面分擔(dān)了主控制站的監(jiān)管壓力，有利于增強(qiáng)智能變電站繼電保護(hù)設(shè)備的穩(wěn)定性；③與傳統(tǒng)的變電站還存在一點(diǎn)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(shè)備除了能完成電壓電流的互感操作，也能與微機(jī)模塊進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，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(dú)立地收集和測算相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息，這對(duì)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(hù)繼電保護(hù)設(shè)備的安全運(yùn)行。

3.2 主要繼電保護(hù)設(shè)備維護(hù)

正如上文所提及的，智能變電站的內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，與那些常規(guī)的繼電保護(hù)設(shè)備相比，智能變電站繼電保護(hù)設(shè)備的運(yùn)維管理也要講究不同的方式方法。①在變電站運(yùn)行期間，為加強(qiáng)對(duì)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(hù)設(shè)備的主要材料，以提高信息傳輸?shù)姆€(wěn)定性；②在進(jìn)行連接狀況檢查時(shí)，除了要檢測設(shè)備的自動(dòng)報(bào)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(duì)繼電保護(hù)設(shè)備的破壞，實(shí)施集中化管控；③監(jiān)控系統(tǒng)作為智能變電站中至關(guān)重要的一部分，其是實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控、在線監(jiān)控的必要前提，因此相關(guān)工作人員一定對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行重點(diǎn)維護(hù)，避免影響到后續(xù)設(shè)備運(yùn)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(biāo)準(zhǔn)通信，并注重SCD配置的優(yōu)化，能較好地保證各項(xiàng)監(jiān)控信息的準(zhǔn)確性，提高智能變電站繼電保護(hù)效果；④交換器也是智能變電站中非常重要的一個(gè)元件，同樣需要工作人員著重管理。在具體的維護(hù)階段，一方面要注重交換機(jī)整體配置和運(yùn)行參數(shù)的校驗(yàn)核對(duì)，保證交換機(jī)的運(yùn)行機(jī)制完全滿足通用標(biāo)準(zhǔn)，另一方面要定期檢查交換機(jī)的運(yùn)行速率和鏡像等其他部分功能，進(jìn)一步確保交換機(jī)的正常運(yùn)行，增強(qiáng)信息交互效果。

3.3 繼電保護(hù)設(shè)備異常處理

針對(duì)智能變電站繼電保護(hù)設(shè)備在運(yùn)行過程中出現(xiàn)的各類異常，提出從以下幾個(gè)方面進(jìn)行處理[2]：①信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備故障。對(duì)于這種故障類型，最通用的方式是借助相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)圖數(shù)據(jù)資料，從中提取有價(jià)值的信息，據(jù)此判斷故障點(diǎn)及故障的產(chǎn)生原因，再采用針對(duì)性的方法解決問題。在此期間，工作人員必須認(rèn)真分析網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行結(jié)構(gòu)，將故障造成的負(fù)面影響控制在最小范圍內(nèi)，以避免引發(fā)更嚴(yán)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(guān)鍵的作用，倘若在運(yùn)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(shí)施對(duì)變電站的保護(hù)。在實(shí)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(jìn)行及時(shí)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(fù)到正常的運(yùn)行狀態(tài)；③間隔合并單元故障。結(jié)合以往的經(jīng)驗(yàn)來看，合并單元往往是智能變電站繼電保護(hù)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(dǎo)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(gè)方面，對(duì)此必須要深入現(xiàn)場，詳細(xì)地學(xué)習(xí)合并單元的運(yùn)行原理，以便快速排除故障，避免對(duì)整個(gè)智能變電站的穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生影響。

3.4 繼電保護(hù)的檢測與監(jiān)控

較之傳統(tǒng)的繼電保護(hù)技術(shù)，智能變電站在繼電保護(hù)檢測方面具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢，原因在于其在互聯(lián)網(wǎng)二次設(shè)備和智能化一次元件的作用下，能實(shí)現(xiàn)基于科技屬性的設(shè)備管控和信息共享，故而檢測的效率及精準(zhǔn)性更高。在實(shí)踐中，工作人員可借助繼電保護(hù)檢測設(shè)備進(jìn)行電流電壓模擬信號(hào)的傳輸，使這些模擬信號(hào)順利地進(jìn)入信息接口，再將信號(hào)輸入電路當(dāng)中，由此就形成了一個(gè)完整的檢驗(yàn)機(jī)制，用以檢測繼電保護(hù)回路的狀態(tài)和發(fā)電信號(hào)的傳輸情況。在此基礎(chǔ)上，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)智能變電站繼電保護(hù)設(shè)備的動(dòng)態(tài)化監(jiān)控，還需加強(qiáng)對(duì)互聯(lián)網(wǎng)層面的設(shè)計(jì)，正確盡快形成比較理想的信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)信號(hào)的發(fā)聲情況實(shí)施相應(yīng)的制動(dòng)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(jìn)行控制，在理論上這種方式完全可行，但由于實(shí)際工作中涉及多個(gè)電路的波形檢測，此時(shí)錄波儀能發(fā)揮的效果甚微。而通過互聯(lián)網(wǎng)層面的設(shè)計(jì)，合理運(yùn)用無線網(wǎng)對(duì)站內(nèi)各個(gè)功能模塊進(jìn)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(shí)間，提高故障報(bào)錯(cuò)機(jī)制的準(zhǔn)確性和及時(shí)性。

4 結(jié)束語

通過對(duì)智能變電站繼電保護(hù)設(shè)備的運(yùn)行及維護(hù)展開詳細(xì)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(gè)主要的部分構(gòu)成，其中過程層在整個(gè)繼電保護(hù)運(yùn)行機(jī)制中發(fā)揮著極其重要的作用，故而需要進(jìn)行重點(diǎn)管控；②與傳統(tǒng)的變電站相比，智能變電站的運(yùn)行效率高、運(yùn)行成本低，但維護(hù)難度大、維護(hù)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(shè)備、元件的使用，內(nèi)部構(gòu)造更加完整先進(jìn)，這注定了其在工作期間具有較低的錯(cuò)誤率，能避免諸多異常情況的發(fā)生；③在智能變電站的運(yùn)行過程中，要格外注意合并單元和智能終端的維護(hù)管理，由于這兩種設(shè)備長時(shí)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(guān)注的一點(diǎn)；④關(guān)于智能變電站繼電保護(hù)設(shè)備的運(yùn)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(hù)設(shè)備維護(hù)、繼電保護(hù)設(shè)備異常處理、繼電保護(hù)的檢測與監(jiān)控這四個(gè)方面入手，根據(jù)實(shí)際情況的不同采取針對(duì)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(shí)間內(nèi)得以消除。為了切實(shí)做好這項(xiàng)工作，相關(guān)工作人員要不斷學(xué)習(xí)先進(jìn)的理論知識(shí)和操作技能，強(qiáng)化專業(yè)基礎(chǔ)，并形成嚴(yán)謹(jǐn)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(jìn)一步保證智能變電站的穩(wěn)定運(yùn)行。與此同時(shí)，有必要制定科學(xué)詳細(xì)的維護(hù)制度和管理機(jī)制，增強(qiáng)繼電保護(hù)設(shè)備檢修與維護(hù)的規(guī)范性，并運(yùn)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(wù)，全力推動(dòng)我國電力事業(yè)的蓬勃發(fā)展。