智能變電站繼電保護(hù)設(shè)備的運(yùn)行和管理研究

（國(guó)網(wǎng)天津市電力公司武清供電分公司，天津 301700）

0 前言

現(xiàn)階段，電力系統(tǒng)安全運(yùn)行是保障社會(huì)平穩(wěn)發(fā)展和經(jīng)濟(jì)價(jià)值持續(xù)增長(zhǎng)的重要基礎(chǔ)，對(duì)人們的生產(chǎn)生活具有巨大的影響。而在先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的支持下，電網(wǎng)建設(shè)逐漸實(shí)現(xiàn)智能變電站的運(yùn)行應(yīng)用。利用計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)字化技術(shù)等，實(shí)現(xiàn)對(duì)一次設(shè)備和二次設(shè)備的信息化管理，通過構(gòu)建智能化平臺(tái)，提高變電站系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性。但其在運(yùn)行和管理中仍存在一定的問題，需要相關(guān)檢修和管理人員加強(qiáng)運(yùn)維技術(shù)和管理方法的運(yùn)用，提高電網(wǎng)整體的運(yùn)行質(zhì)量和效率。

1 智能變電站的結(jié)構(gòu)

智能變電站作為電網(wǎng)系統(tǒng)中的核心部分，承擔(dān)著電力輸送的功能，直接關(guān)系到輸配電效率和供電質(zhì)量。當(dāng)前我國(guó)所采用的智能變電站一般結(jié)構(gòu)為三層雙柵形式，其中三層是指站控制層、過程層以及間隔層，雙柵則是指過程層網(wǎng)絡(luò)和站控層網(wǎng)絡(luò)。其中站控層是整個(gè)變電站的控制中心，具有相對(duì)較高的管理能力，負(fù)責(zé)收集信息、判斷信息、實(shí)現(xiàn)電力通信功能和同步對(duì)時(shí)功能等。過程層通過利用合并單元、開關(guān)設(shè)備以及電流互感器和智能終端等，基于電壓互感器和斷路器等設(shè)備，能夠?yàn)橹悄茏冸娬灸M量、獲取開關(guān)量，作用是保護(hù)變電站的設(shè)備和收集信息。在過程層和站控層之間存在間隔層，其能夠?yàn)橹悄茏冸娬痉€(wěn)定運(yùn)行起到保護(hù)作用，其中包含了安全自動(dòng)裝置、繼電保護(hù)裝置以及監(jiān)控、測(cè)儀表等二次設(shè)備，主要功能是確保一次設(shè)備正常運(yùn)行[1]。

2 智能變電站繼電保護(hù)設(shè)備存在的運(yùn)行問題

2.1 智能終端存在技術(shù)缺陷

雖然智能變電站存在較多的優(yōu)勢(shì)和功能，但在實(shí)際運(yùn)行過程中，其智能終端存在一定的技術(shù)缺陷。比如智能終端出現(xiàn)故障或者是合并單元發(fā)生故障問題，會(huì)導(dǎo)致整體系統(tǒng)中的多個(gè)繼電保護(hù)裝置受到嚴(yán)重影響。這是由于智能終端沒有完全的發(fā)揮故障處理的功能和作用，致使線路合并單元發(fā)生損壞，迫使繼電保護(hù)裝置從系統(tǒng)運(yùn)行體系中退出，不利于保護(hù)智能變電站的設(shè)備安全性。

2.2 光纖聯(lián)系不穩(wěn)定

在智能變電站的運(yùn)行維護(hù)中，比較顯著的問題是光纖聯(lián)系不夠穩(wěn)定，一旦繼電保護(hù)裝置中的光纖聯(lián)系出現(xiàn)中斷，其裝置就會(huì)失去保護(hù)作用。而引發(fā)光纖聯(lián)系不穩(wěn)定的原因包括繼電保護(hù)裝置被硬物積壓，破壞了與智能終端之間的聯(lián)系，或者是GOOSE插件、SV插件出現(xiàn)故障等。這些部件在繼電保護(hù)裝置中需要維系性的工作狀態(tài)，一旦發(fā)生故障問題，就會(huì)對(duì)發(fā)送插件造成不利影響，致使系統(tǒng)無法發(fā)揮智能化和自動(dòng)化的保護(hù)功能[2]。

2.3 繼電保護(hù)裝置老化嚴(yán)重且更新復(fù)雜

當(dāng)前在很多智能變電站中，受到空間和環(huán)境因素的影響，其繼電保護(hù)裝置設(shè)置在室外進(jìn)行運(yùn)行管理，長(zhǎng)時(shí)間就會(huì)出現(xiàn)老化和破損更換等問題。比較常見的現(xiàn)象是智能變電站繼電保護(hù)裝置的智能終端、合并單元和一次設(shè)備長(zhǎng)期在室外運(yùn)行，會(huì)出現(xiàn)比較嚴(yán)重的銹蝕和積塵問題，在很大程度上造成了設(shè)備老化，影響其功能的發(fā)揮。另外一方面，對(duì)裝置進(jìn)行更新時(shí)，具有相對(duì)較大的復(fù)雜性和操作難度，更換GOOSE插件、CPU設(shè)備和SV設(shè)備，往往需要有豐富的操作經(jīng)驗(yàn)，還需要設(shè)備廠商的技術(shù)指導(dǎo)，其更新過程是先重新下載CID配置，然后根據(jù)研發(fā)插件廠商的指導(dǎo)和要求利用不同工具和不同下載方式，這種現(xiàn)象極大地增加了運(yùn)行維護(hù)和管理的難度。

3 智能變電站繼電保護(hù)設(shè)備的運(yùn)行和管理策略

3.1 繼電保護(hù)設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)的維護(hù)和管理

由于智能變電站包括過程層、站控層和間隔層3個(gè)層次，間隔層是聯(lián)系過程層和站控層的重要紐帶，也是運(yùn)行維護(hù)和管理的主要對(duì)象。因此相關(guān)運(yùn)維管理人員需要采取合理措施，包括以下幾個(gè)要點(diǎn)。

對(duì)智能變電站繼電保護(hù)設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行詳細(xì)的記錄，以此作為維修保養(yǎng)的依據(jù)和參考。能夠在后續(xù)故障處理和維護(hù)中，提高處理效率和質(zhì)量，更快速地發(fā)現(xiàn)故障問題和故障原因，及時(shí)采取針對(duì)性的應(yīng)對(duì)措施。

運(yùn)維管理人員應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)繼電保護(hù)設(shè)備運(yùn)行的嚴(yán)密監(jiān)控，并采用規(guī)范化的操作手段，避免人為因素影響運(yùn)行質(zhì)量。如在監(jiān)控中發(fā)現(xiàn)異常，要立即進(jìn)行排查和維護(hù)，將故障問題扼殺在萌芽時(shí)期，以免造成嚴(yán)重?fù)p失。

合理運(yùn)用抗干擾措施，為保障繼電保護(hù)裝置的正常、穩(wěn)定運(yùn)行，運(yùn)維管理人員需要采取有效手段防止電磁環(huán)境干擾裝置保護(hù)功能。具體來說，可以運(yùn)用接地保護(hù)措施，即在繼電保護(hù)設(shè)備的金屬外殼上加裝接地設(shè)施，保障微機(jī)在運(yùn)行中免受電磁干擾。同時(shí)對(duì)于合并單元，還需及時(shí)查找干擾源，在根本上消除電磁環(huán)境對(duì)微機(jī)的影響，確保其持續(xù)、穩(wěn)定運(yùn)行[3]。

3.2 繼電保護(hù)設(shè)備異常狀態(tài)下的運(yùn)行維護(hù)和管理

在智能變電站繼電保護(hù)裝置運(yùn)行過程中，出現(xiàn)異常狀態(tài)的主要原因是GOOSE模塊出現(xiàn)故障或者是間隔合并單元故障和智能終端故障等。針對(duì)這一現(xiàn)象，檢修人員需要加強(qiáng)對(duì)電力線路、變壓器和母線等設(shè)施的保護(hù)。其中線路保護(hù)則是利用智能化管理平臺(tái)對(duì)電力和網(wǎng)絡(luò)線路進(jìn)行運(yùn)行監(jiān)控，發(fā)生故障時(shí)則需通過GOOSE網(wǎng)絡(luò)管控?cái)嗦菲骱碗婇l，以便快速實(shí)現(xiàn)信息交換處理，保障通信正常；變壓器保護(hù)是對(duì)內(nèi)部維護(hù)采用分布式維護(hù)技術(shù)，注重對(duì)非電量的保護(hù)，并采用電纜連接的方式進(jìn)行處理，而對(duì)后備部分則采用集中式維護(hù)技術(shù)，基于非電量保護(hù)模塊發(fā)現(xiàn)故障，同時(shí)發(fā)布跳閘指令，以減小變壓器的損傷程度。除此之外還需對(duì)母線采取維護(hù)措施，通常情況下可以實(shí)施分段保護(hù)或?qū)⒑喜卧c智能終端管理系統(tǒng)相連接，實(shí)現(xiàn)有效的信息交換，最大化地發(fā)揮繼電保護(hù)功能。如果在運(yùn)行中母線啟動(dòng)失靈，運(yùn)維管理人員要立即采用GOOSE網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸，避免影響智能變電站的正常運(yùn)行。

3.3 對(duì)繼電保護(hù)設(shè)備智能終端和間隔合并單元故障的運(yùn)維管理

智能終端在系統(tǒng)中的作用是控制跳合閘的狀態(tài)，如果其發(fā)生故障，則會(huì)導(dǎo)致所有設(shè)備的跳合閘失控，不利于變電站的穩(wěn)定運(yùn)行。因此解決智能變電站繼電保護(hù)設(shè)備的智能終端故障，應(yīng)當(dāng)及時(shí)退出終端的出口板，并對(duì)造成故障的原因進(jìn)行分析，找準(zhǔn)故障位置，消除安全隱患。對(duì)智能終端采用的運(yùn)行維護(hù)和管理措施即是通過引起出口板退出，實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)的作用。而對(duì)于間隔合并單元故障來說，運(yùn)維管理人員需提高重視程度，采用先進(jìn)技術(shù)手段降低故障發(fā)生率。比如，在智能變電站中比較常見的故障是單套配置間隔可能會(huì)發(fā)生故障，運(yùn)維管理人員首先應(yīng)當(dāng)立即通過智能化管理平臺(tái)斷開故障間隔單元的開關(guān)，然后再退出運(yùn)行。如果故障發(fā)生在雙套配置中，則要促使單線間隔和故障位置所對(duì)應(yīng)的保護(hù)出口板退出運(yùn)行，并將相對(duì)應(yīng)的母線保護(hù)裝置退出運(yùn)行，以此確保繼電保護(hù)作用的有效發(fā)揮。

4 結(jié)語

綜上所述，智能變電站繼電保護(hù)設(shè)備是現(xiàn)代化電網(wǎng)系統(tǒng)中的關(guān)鍵組成部分，直接關(guān)系到電力供應(yīng)質(zhì)量，因此對(duì)其開展高效的運(yùn)行維護(hù)和管理是至關(guān)重要的。相關(guān)人員應(yīng)當(dāng)明確智能變電站的結(jié)構(gòu)，分析其存在的繼電保護(hù)問題，并通過加強(qiáng)繼電保護(hù)設(shè)備正常運(yùn)行狀態(tài)、繼電保護(hù)設(shè)備異常狀態(tài)以及智能終端和間隔合并單元故障等維護(hù)和管理，降低維修成本和事故損失，最大限度地提高繼電保護(hù)效果。