淺析智能變電站繼電保護設(shè)備的運行維護

李志藝

摘要：智能變電站作為智能電網(wǎng)的重要組成部分，其繼電保護的運行與維護技術(shù)是保證變電站安全、穩(wěn)定運行的關(guān)健。本文對智能變電站繼電保護設(shè)備運行過程中存在的問題進行分析，并對智能變電站運行維護進行了具體的闡述。

關(guān)鍵詞：智能變電站;繼電保護;運行;維護

1 引言

智能變電站相對于傳統(tǒng)綜自變電站有著全站信息數(shù)據(jù)化、通訊平臺網(wǎng)絡(luò)化、信息共享標(biāo)準(zhǔn)化等優(yōu)點，但是作為一種新興技術(shù)在實際運行中也出現(xiàn)了一些新的問題，為了確保智能變電站的高效安全運行，我們要加強智能變電站繼電保護的運行維護，盡可能地提高繼電保護的可靠性。

2 智能變電站繼電保護在運行中出現(xiàn)的一些問題

雖然相應(yīng)的光電轉(zhuǎn)換、磁電效應(yīng)等原理知識早已提出，但是以此為基礎(chǔ)生產(chǎn)出來的電子式互感器因為在實際運用中抗干擾能力、運行可靠性等問題未能大規(guī)模實際使用，因此基本上使用的是常規(guī)互感器與合并單元相結(jié)合的形式。開關(guān)設(shè)備則是在原來基礎(chǔ)上配套智能終端設(shè)備實現(xiàn)開關(guān)設(shè)備智能化，本文提出了問題就是以此形式構(gòu)成智能變電站的基礎(chǔ)上提出的，智能變電站與綜自變電站其實就繼電保護原理上而言是一樣的，只是在具體設(shè)備的實現(xiàn)形式上有所區(qū)別。合并單元簡單來說就是將原有保護裝置的模擬量采集功能分離出來變成合并單元與互感器一起就地化配置;智能終端就是將開關(guān)量開入開出功能分離出來與斷路器、隔離開關(guān)一起就地化配置;保護裝置保留保護邏輯功能獨立于間隔層，相當(dāng)于將原有繼電保護裝置一分為三，那么問題出現(xiàn)了：

第一，這三者之間的光纖聯(lián)系如果發(fā)生中斷或運行不穩(wěn)定，就會造成保護裝置出現(xiàn)問題。例如，繼電保護裝置在運行過程中被硬物擠壓后，其與智能終端之間的光纖聯(lián)系就會遭到破壞;保護裝置的SV插件或GOOSE插件故障，光纖聯(lián)系也會遭到破壞。這是因為SV采樣值、GOOSE開關(guān)量一直需要不間斷地實時大量傳輸，對相關(guān)接受或發(fā)送插件要求較高，而可能由于某廠家的某一批插件制造工藝不良就導(dǎo)致了多次出現(xiàn)這種問題。

第二，合并單元、智能終端出現(xiàn)故障后可能影響到系統(tǒng)中多臺繼電保護裝置。由于本身設(shè)計的原因在智能化變電站中，合并單元、智能終端可能不會只對應(yīng)一個保護裝置，存在一對多的情況。例如某線路合并單元損壞，則與之對應(yīng)的線路保護裝置需要退出運行，同時與之存在聯(lián)系的母線保護裝置也要根據(jù)該線路檢修的運行方式來選擇退出保護或是退出該間隔功能。

第三，需要對已投運智能變電站智能設(shè)備進行硬件更換或升級。可能是由于投運時間較早，當(dāng)時技術(shù)規(guī)范不健全等原因，一批合并單元、智能終端的穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性達(dá)不到現(xiàn)今國網(wǎng)要求，因此需要對其進行更換CPU件、升級軟件版本等整改工作。

第四，室外裝置老化問題。因為就地化配置的原因，一些合并單元、智能終端需要與一次設(shè)備一起放置于室外。雖然智能控制柜內(nèi)配置有溫度控制器、加熱器、排風(fēng)扇，但是時間久了之后仍然會出現(xiàn)銹蝕、大量積塵現(xiàn)象，從而加速設(shè)備老化。

第五，保護設(shè)備更換CPU、SV、GOOSE插件時需要廠家配合。智能變電站繼電保護裝置更換CPU、SV、GOOSE插件時，不像傳統(tǒng)綜自變電站只要插件型號正確直接更換就可以使用，還需要重新下載CID配置。而由于各個廠家研發(fā)平臺的不同，其使用的工具、下載方法也五花八門，同時某些軟件為他們內(nèi)部使用，不交給客戶，使得每次更換相關(guān)插件都需要廠家配合，極大地增加了維護期限及維護成本。

3 正常狀態(tài)下繼電保護設(shè)備的運行維護

排除上述由于設(shè)計或原理等先天性影響出現(xiàn)的問題，針對其他問題及這幾年在實際檢修維護工作中的經(jīng)驗，筆者認(rèn)為智能變電站繼電保護在實際運維工作中應(yīng)注意以下事項：

第一，智能變電站在正常運行時，需要注意與常規(guī)站相比新增加的一些智能電子設(shè)備和過程層網(wǎng)絡(luò)的運行情況。在現(xiàn)場正常運行巡視中，要注意檢查智能終端、合并單元、網(wǎng)絡(luò)交換機等通信狀態(tài)正常，網(wǎng)絡(luò)記錄分析系統(tǒng)監(jiān)測的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)正常;注意檢查室外智能控制柜密封良好;注意檢查監(jiān)控系統(tǒng)顯示的保護軟壓板，包括功能、出口、檢修態(tài)等壓板投退狀態(tài)是否正確，正常運行中的智能電子設(shè)備“檢修狀態(tài)”壓板不能投入，母線保護備用間隔應(yīng)從母線保護中退出。

第二，智能變電站繼電保護設(shè)備的操作，一般通過監(jiān)控完成，注意操作前后應(yīng)在監(jiān)控畫面上核對軟壓板實際狀態(tài)，包括“檢修狀態(tài)”等可能未操作的壓板。操作中要注意，母線刀閘操作后，應(yīng)檢查確認(rèn)母線保護中母線刀閘位置的指示狀態(tài)正確;在投入或退出母線保護間隔檢修壓板時，必須在檢修間隔無電流的情況下進行;主變一側(cè)開關(guān)停運，且有工作時，應(yīng)投入主變保護相應(yīng)側(cè)的檢修壓板、投入母線保護對應(yīng)主變間隔檢修壓板;一次設(shè)備停運且本站端有工作，退出本間隔保護失靈啟動和母線保護相應(yīng)間隔投入壓板（投入母線保護相應(yīng)間隔檢修壓板），恢復(fù)送電前應(yīng)檢查母線保護、合并單元、智能終端等二次設(shè)備運行正常。

第三，智能變電站運行過程中，要做好SCD、CID及交換機VLAN劃分文件的管理。這些文件相當(dāng)于原來的二次圖紙和設(shè)備之間的虛擬聯(lián)系配置，是保證所有智能設(shè)備可以整體配合正確工作的基礎(chǔ)。從最早投運時調(diào)試正確的原始備份到每一次更改、升級的工作備份都應(yīng)就時間、原因、更改內(nèi)容、工作人員做好記錄，并獨立保存，避免異常情況或是故障發(fā)生時設(shè)備信息丟失情況發(fā)生。

第四，智能變電站中除了就地化配置的合并單元、智能終端與一次設(shè)備之間仍使用電纜，傳統(tǒng)變電站其他大部分電纜則由光纖代替，做好光纖的維護工作就顯得很重要了。從變電站投運時起，應(yīng)首先做好所有光纖的通斷、衰耗、標(biāo)示對應(yīng)檢查工作，標(biāo)示應(yīng)粘貼牢固標(biāo)清起點、終點和功能，屏柜之間留夠備用光纖芯，方便今后處理缺陷。在平時的日常檢修工作中，拔插光纖要小心防止損壞光纖頭，拔出后戴好防塵帽防止污染光纖，固定光纖時彎曲半徑要留夠，避免折損擠壓光纖。要對保護的交流采樣值進行定期檢查，同時還要對光纖接觸情況進行檢查，察看站內(nèi)運行設(shè)備是否有告警信息。

第五，網(wǎng)絡(luò)交換機和報文分析儀的維護

在智能變電站運行過程中通常會涉及到四種形式的報文：MMS報文、GOOSE報文、對時NTP報文、PTP報文，因此網(wǎng)絡(luò)運行報文是否正常直接關(guān)系到智能變電站設(shè)備動作的正確性。網(wǎng)絡(luò)通信是智能變電站運行的基礎(chǔ)保障，所以為了保證智能變電站的正常運行，需要做好網(wǎng)絡(luò)交換機和報文分析儀的維護工作。

（1）必須重視IEC61850的一致性測試，檢測網(wǎng)絡(luò)交換機以及相關(guān)通信設(shè)備是否符合IEC61850要求的一致性，是否符合相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)要求，網(wǎng)絡(luò)交換機的型號、配置及參數(shù)也必須保證與要求相符。

（2）網(wǎng)絡(luò)交換機是智能變電站運行時進行通信傳輸?shù)幕A(chǔ)保障，所以在檢查網(wǎng)絡(luò)交換機時，應(yīng)該保證以太網(wǎng)端口設(shè)置、速率、鏡像等各項參數(shù)的正確性，從而保證其內(nèi)部的生成樹協(xié)議、VLAN設(shè)置、網(wǎng)絡(luò)流量與設(shè)計值保持一致性。網(wǎng)絡(luò)交換機的冗余度以及傳輸?shù)难訒r性是監(jiān)視的重點，也是保證交換機正常運行的關(guān)鍵，應(yīng)該加強維護。

（3）必須重視報文分析儀的檢修與維護工作，報文分析儀是對通信系統(tǒng)中傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)報文進行完全記錄的重要設(shè)備。當(dāng)智能變電站設(shè)備運行時出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)故障，即可通過報文分析儀進行檢測與查詢，因此報文分析儀具有第三方報文記錄及報文監(jiān)視的作用，還能夠?qū)ο到y(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)和運行狀態(tài)進行監(jiān)視。因此在對報文分析儀進行日常維護時，要對其記錄時間期限和容易進行重點關(guān)注，確保其具備完備的報文解析能力，這樣才能使變電運維人員更直觀地獲取網(wǎng)絡(luò)報文信息，準(zhǔn)確判斷系統(tǒng)運行的情況。

第六，與傳統(tǒng)變電站相比，智能變電站監(jiān)控系統(tǒng)在規(guī)約方面采用了DL/T860通信標(biāo)準(zhǔn)，并在全站采用了統(tǒng)一的SCD配置文件，因此變電站監(jiān)控系統(tǒng)維護人員應(yīng)重點對全站的SCD配置文件集成的正確性進行檢查，檢查各個設(shè)備MMS數(shù)據(jù)集配置是否與運行要求相符，并且檢查站控層的GOOSE閉鎖邏輯是否正確。在檢查完畢后還應(yīng)對相關(guān)數(shù)據(jù)一一驗證，保證監(jiān)控系統(tǒng)的正常、穩(wěn)定運行。另外，還要重視對各個設(shè)備的版本進行檢查，密切關(guān)注設(shè)備的版本變化，及時升級設(shè)備版本，加強對設(shè)備版本實時管理。

4 異常運行狀態(tài)下繼電保護設(shè)備的運行維護

異常運行狀態(tài)下，智能變電站繼電保護運行中存在的主要問題為間隔合并單元故障、智能終端故障和交換機故障，因此在實際的運維過程中，異常運行狀態(tài)下主要涉及的維護項目也為這三類問題的維護。

第一，間隔合并單元故障

合并單元故障是當(dāng)前智能變電站內(nèi)出現(xiàn)頻率最高的故障類型，因此在設(shè)備的檢修與維護時應(yīng)給予重點關(guān)注。對于雙套配置的間隔，應(yīng)退出本間隔與故障合并單元對應(yīng)的保護出口壓板，退出與故障合并單元對應(yīng)的母線保護裝置;對于單套配置的間隔，應(yīng)申請相應(yīng)的間隔單元開關(guān)退出運行。

第二，智能終端故障

由于智能終端是連接保護裝置出口與開關(guān)跳合閘的樞紐，當(dāng)智能終端有任何GOOSE鏈路異常、控制回路斷線或裝置故障都有可能導(dǎo)致保護動作但開關(guān)無法實際跳合閘，所以一旦智能終端有故障告警信號出現(xiàn)時要給予重視，首先應(yīng)考慮立即退出該智能終端的出口壓板，防止因故障導(dǎo)致的智能終端無跳閘，然后再查明智能終端出現(xiàn)故障的原因并進行處理。

第三，交換機故障

在通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)當(dāng)中，交換機在成為其最為核心的設(shè)備同時，其也在智能變電站中起到中樞神經(jīng)的作用。因此，若出現(xiàn)交換機故障時，應(yīng)根據(jù)GOOSE網(wǎng)絡(luò)圖、監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)圖等資料分析故障交換機可能造成的網(wǎng)絡(luò)影響，然后判斷故障交換機的類型，如果故障出現(xiàn)在過程層GOOSE網(wǎng)間隔交換機中，這樣就失去了本間隔交換機所構(gòu)造的GOOSE鏈路，同時一系列公用設(shè)備，例如母線保護、變壓器保護以及過負(fù)荷聯(lián)切等均會有極大的概率受到影響。因此，運維人員必須具備高水平的技術(shù)能力，明確故障設(shè)備所在的具體位置、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，從而為后續(xù)維修操作提供有效參考。另外，運維人員還應(yīng)充分運用自身的工作經(jīng)驗，對故障問題可能造成的影響范圍進行有效確定，以保證維護方案的有效性和全面性，促使交換機故障問題在最短的時間內(nèi)得以解決。

第四，除了對異常設(shè)備及受影響設(shè)備采取運行處理措施外，還應(yīng)該針對各種設(shè)備的異?，F(xiàn)象，全面分析異常信號和正常信息，進行故障診斷，以便迅速恢復(fù)異常設(shè)備。如交流采樣異常時，就應(yīng)該判斷是數(shù)據(jù)跳變還是數(shù)據(jù)錯誤、精度超差，進而檢查插件芯片是否損壞、采集程序是否存在缺陷，檢查合并單元裝置工作是否正常、軟件配置是否正確。這些診斷性測試應(yīng)以各類典型故障的特征狀態(tài)量為依據(jù)，逐步形成智能化的分析和測試系統(tǒng)，在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備發(fā)生故障、異常后，自動分析，提出相應(yīng)處理措施，保證繼電保護系統(tǒng)的可靠運行。

結(jié)束語

在智能變電站運行過程中，需要做好繼電保護設(shè)備的維護工作，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備異常運行情況，采取切實有效措施對故障進行預(yù)防和處理，根據(jù)監(jiān)控所得到的相關(guān)資料來對設(shè)備運行的情況進行分析，實現(xiàn)對設(shè)備故障的診斷，確保故障設(shè)備能及時恢復(fù)運行，使智能變電站運行的安全性和可靠性得以有效的保障。

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