淺析數(shù)字化變電站的狀態(tài)檢修

靳華偉

【摘 要】目前變電站檢修使用的方式都是計(jì)劃性檢修的方式，而先進(jìn)的數(shù)字化變電站與常規(guī)變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的不同，其檢修模式的也會(huì)有著較大的差異，本文對數(shù)字化變電站狀態(tài)檢修方式進(jìn)行了簡要的分析。

【關(guān)鍵詞】數(shù)字化；變電站；狀態(tài)檢修

一、背景

隨著電力系統(tǒng)的高速發(fā)展，電網(wǎng)電壓等級越來越高，設(shè)備容量越來越大，在常規(guī)變電站的計(jì)劃檢修制度下，停電檢修的工期越來越長，這不僅導(dǎo)致檢修費(fèi)用的增加，也對供電持續(xù)性，電網(wǎng)可靠性造成不良影響定期檢修的缺點(diǎn)是：強(qiáng)度高、有效性不高等，大大降低了電力系統(tǒng)的可靠性，傳統(tǒng)的電力設(shè)備定期維修的缺點(diǎn)越來越明顯，狀態(tài)檢修代替計(jì)劃檢修已成必然趨勢，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，不僅使電力設(shè)備在線監(jiān)測成為可能，而且將其進(jìn)一步與變電站自動(dòng)化系統(tǒng)集合，狀態(tài)檢修數(shù)字化變電站都將成為現(xiàn)實(shí)。

二、數(shù)字化變電站特點(diǎn)

數(shù)字化變電站具有“四化”特征：全站信息數(shù)字化；通信平臺網(wǎng)絡(luò)化；信息共享標(biāo)準(zhǔn)化；高級應(yīng)用互動(dòng)化。實(shí)現(xiàn)四化功能的基礎(chǔ)如下：

（一）智能化的一次設(shè)備

一次設(shè)備被檢測的信號回路和被控制的操作驅(qū)動(dòng)回路采用微處理器和光電技術(shù)設(shè)計(jì)，簡化了常規(guī)機(jī)電式繼電器及控制回路的結(jié)構(gòu)，數(shù)字程控器及數(shù)字公共信號網(wǎng)絡(luò)取代傳統(tǒng)的導(dǎo)線連接。變電站二次回路中常規(guī)的繼電器及其邏輯回路被可編程序代替，常規(guī)的強(qiáng)電模擬信號和控制電纜被光電數(shù)字和光纖代替。

（二）網(wǎng)絡(luò)化的二次設(shè)備

變電站內(nèi)常規(guī)的二次設(shè)備，如繼電保護(hù)裝置、防誤閉鎖裝置、測量控制裝置、遠(yuǎn)動(dòng)裝置、故障錄波裝置、電壓無功控制、同期操作裝置以及正在發(fā)展中的在線狀態(tài)檢測裝置等全部基于標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的微處理機(jī)設(shè)計(jì)制造，設(shè)備之間的連接全部采用高速的網(wǎng)絡(luò)通信，二次設(shè)備不再出現(xiàn)常規(guī)功能裝置重復(fù)的I/O現(xiàn)場接口，通過網(wǎng)絡(luò)真正實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、資源其享，常規(guī)的功能裝置在這里變成了邏輯的功能模塊。

（三）自動(dòng)化的運(yùn)行管理系統(tǒng)

變電站運(yùn)行管理自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)包括電力生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)、狀態(tài)記錄統(tǒng)計(jì)無紙化；數(shù)據(jù)信息分層、分流交換自動(dòng)化；變電站運(yùn)行發(fā)生故障時(shí)能即時(shí)提供故障分析報(bào)告，指出故障原因，提出故障處理意見；系統(tǒng)能自動(dòng)發(fā)出變電站設(shè)備檢修報(bào)告，即常規(guī)的變電站設(shè)備“定期檢修”改變?yōu)椤盃顟B(tài)檢修”。

三、數(shù)字化變電站的狀態(tài)檢修

數(shù)字化變電站特點(diǎn)，狀態(tài)檢修包含以下三個(gè)組成部分：狀態(tài)信息采集、狀態(tài)診斷方法和檢修策略應(yīng)用。狀態(tài)信息采集是整個(gè)應(yīng)用體系的輸入，檢修策略為枯個(gè)應(yīng)用的體系輸出，狀態(tài)診斷分析模型的合理建立，即如何科學(xué)合理地建立變電設(shè)備健康評價(jià)體系，是貫穿整個(gè)狀態(tài)檢修維護(hù)策略的核心內(nèi)容，也是長期困擾工程應(yīng)用的難點(diǎn)問題。數(shù)字化變電站技術(shù)為狀態(tài)檢修提供了可行的技術(shù)支持，主要體現(xiàn)在：智能化的一次設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)化的二次設(shè)備、自動(dòng)化的運(yùn)行管理系統(tǒng)三個(gè)方面。

（一）數(shù)字化變電站變壓器的狀態(tài)監(jiān)測

根據(jù)數(shù)字化變電站的特點(diǎn)，可對變壓器一些狀態(tài)進(jìn)行提取，比如變壓器繞組發(fā)生匝間短路故障時(shí)，短路匝中流過很大的環(huán)流。變壓器的鐵耗要增大，激磁電阻正是為計(jì)算鐵耗而抽象出來的一個(gè)電阻，因此也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化。采用適當(dāng)?shù)谋孀R方法對模型中的參數(shù)進(jìn)行辨識，根據(jù)辨識得到的參數(shù)值可以診斷出變壓器的運(yùn)行狀態(tài)，后面將具體探討變壓器狀態(tài)檢修。

（二）數(shù)字化變電站檢修試驗(yàn)

數(shù)字化變電站的運(yùn)行明顯有別于常規(guī)變電站一次設(shè)備智能化，二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化，后臺監(jiān)控自動(dòng)化是數(shù)字化變電站的最大特點(diǎn)，根據(jù)這些特點(diǎn)就確定了數(shù)字化變電站檢修試驗(yàn)重點(diǎn)是過程層網(wǎng)絡(luò)檢驗(yàn)智能電子設(shè)備檢驗(yàn)和配置文件檢驗(yàn)。常規(guī)站中站控層網(wǎng)絡(luò)的各項(xiàng)要求適應(yīng)于數(shù)字化變電站，過程層的網(wǎng)絡(luò)檢驗(yàn)則是數(shù)字化變電站特有的在數(shù)字化變電站中，光纖交換機(jī)構(gòu)成的過程層網(wǎng)絡(luò)承擔(dān)了二次回路的功能光纖連接正確，參數(shù)匹配合理，交換機(jī)工作正常就成為了檢修試驗(yàn)的一項(xiàng)重要工作。檢修試驗(yàn)整體傳動(dòng)必須在交換機(jī)IED都投入正常運(yùn)行后進(jìn)行，以檢驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)上設(shè)備互相影響的結(jié)果。

（三）數(shù)字化變電站狀態(tài)檢修

數(shù)字化變電站以構(gòu)建信息模型為手段，以規(guī)范數(shù)據(jù)通信為途徑，以面向?qū)ο蟮墓δ芊?wù)為承載。它提供了五大類標(biāo)準(zhǔn)：邏輯節(jié)點(diǎn)庫、公共數(shù)據(jù)類及派生的數(shù)據(jù)對象和屬性、抽象通信服務(wù)接口及映射規(guī)范、自我描述規(guī)范、一致性測試規(guī)范。對于檢修信息，將應(yīng)用和通信的解耦。

在數(shù)字化變電站實(shí)現(xiàn)后，檢修的方式將從：事故維修—定期維修—狀態(tài)維修來發(fā)展，是技術(shù)發(fā)展的必然。定期維修以預(yù)防性試驗(yàn)為基礎(chǔ)，而狀態(tài)檢修則必須以在線監(jiān)測為基礎(chǔ)。在線監(jiān)測、故障診斷、實(shí)施維修這個(gè)過程構(gòu)成了電氣設(shè)備狀態(tài)檢修工作的內(nèi)涵。

進(jìn)行狀態(tài)檢修必須研究電氣設(shè)備的故障模式，設(shè)備狀態(tài)應(yīng)包括：設(shè)備在線監(jiān)測的特征量、預(yù)防性試驗(yàn)的結(jié)果數(shù)據(jù)、設(shè)備的歷史運(yùn)行狀況和檢修情況，以及設(shè)備現(xiàn)在的運(yùn)行參數(shù)狀況等。建立在在線監(jiān)測基礎(chǔ)上的故障診斷必須依據(jù)上述設(shè)備狀態(tài)，全面而客觀地進(jìn)行評價(jià)。主要檢測的設(shè)備包括電力變壓器、斷路器、容性設(shè)備和等。

以變壓器狀態(tài)檢修為例子，變壓器的常規(guī)計(jì)劃檢修使用的就是解體檢修，而在數(shù)字化變電站實(shí)現(xiàn)狀態(tài)檢修后，可以通過故障模式在線監(jiān)測分析變壓器。通過變壓器的在線監(jiān)測：油中氣體測量與分析、局部放電測量、有載開關(guān)的觸頭磨損及機(jī)械和電氣回路的完整性測量等，通過變壓器在線監(jiān)測這些被特征化為由缺陷發(fā)展到初始故障的過程，就可以判斷出故障發(fā)生的位置和地點(diǎn)，或者在故障尚未發(fā)生時(shí)，將其消滅在萌芽狀態(tài)。一般變壓器狀態(tài)在線監(jiān)測的項(xiàng)目有：繞組溫度多點(diǎn)測量；鐵心溫度測量；油量、油位、油溫測量；繞組輸入、輸出電壓、電流、有功、無功監(jiān)視；絕緣分解物測定；內(nèi)部局部放電量檢測和位置判斷；冷卻系統(tǒng)檢測，通過在后臺收集到異常的數(shù)據(jù)報(bào)文，就可以對癥下藥，精確的排除故障，從而大大的減少停電時(shí)間，減少檢修人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

四、結(jié)論

數(shù)字化變電站的狀態(tài)檢修技術(shù)尚處于探討階段。過程層重點(diǎn)在于智能化的一次設(shè)備，電子式互感器狀態(tài)檢修。通過繼承常規(guī)變電站計(jì)劃檢修方式和數(shù)字化一次設(shè)備結(jié)合，以在線檢測為基礎(chǔ)，利用各種算法模型，建立數(shù)據(jù)統(tǒng)一平臺進(jìn)行故障診斷。目前國內(nèi)已有數(shù)個(gè)數(shù)字化變電站順利投運(yùn)，總的來看設(shè)備運(yùn)行平穩(wěn)，各類數(shù)據(jù)采集、傳輸無誤，保護(hù)和自動(dòng)裝置動(dòng)作正常。一旦大面積的推廣和實(shí)現(xiàn)全站設(shè)備數(shù)字化之后，傳統(tǒng)的檢修方式可能被完全改變了?？梢栽O(shè)想今后全數(shù)字化變電站的檢修工作將可以依靠軟件的模擬測試來完成，將會(huì)大大提高變電站設(shè)備檢修的效率，減少停電時(shí)間。