500kV智能變電站繼電保護裝置安全運行問題研究

余少專

摘要：智能電網(wǎng)作為電網(wǎng)未來的發(fā)展方向，已經(jīng)逐步滲透到電力生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)，智能變電站是智能電網(wǎng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，經(jīng)過多年的發(fā)展和迭代，已經(jīng)趨向成熟。智能變電站的智能主要體現(xiàn)在二次設(shè)備上，基于光纖的通信取代了傳統(tǒng)的電纜通信，大大減少了電纜的使用，減少了材料的消耗，而在現(xiàn)場實際運行中，通信機制的加入也誕生了一些新的問題。本文先闡述了繼電保護定義及其原理，又分析了500kV智能變電站繼電保護工作運行要點，最終提出了500kV智能變電站繼電保護裝置安全運行存在的問題及解決方式，希望能夠為智能變電站繼電保護裝置的運行優(yōu)化提供合理參考。

關(guān)鍵詞：500kV;智能變電站;繼電保護裝置

電力供應(yīng)是我國經(jīng)濟建設(shè)和社會發(fā)展的關(guān)鍵保障，電力行業(yè)同樣需要與時俱進和不斷創(chuàng)新，順應(yīng)時代發(fā)展的步伐，將新理念、新技術(shù)、新設(shè)備和新運維方式應(yīng)用到電力工作當(dāng)中，使電網(wǎng)設(shè)備始終具有活力。常規(guī)變電站中使用的設(shè)備逐步不能滿足當(dāng)前社會發(fā)展的需要和綠色低碳環(huán)保的理念，需要在發(fā)展過程中不斷引進新的設(shè)備、新的工藝和新的運維模式。在新技術(shù)的支持下，我國智能電網(wǎng)已經(jīng)基本建成，但同時智能變電站在運行過程中也產(chǎn)生了新的問題。

一、繼電保護定義與原理

繼電保護是電力系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備，能夠?qū)﹄娏ο到y(tǒng)中的不同位置設(shè)備進行實時監(jiān)測，發(fā)生故障或異常情況時，通過預(yù)警的方式向技術(shù)人員發(fā)出警示，或直接將故障部分隔離、切除。整個過程中，電力系統(tǒng)中自動化裝置自動會甄別故障類型，做出相應(yīng)的出口信號，并跳閘等待維修，同時形成錄波跳閘信息文件。顯然，繼電保護能夠在短時間內(nèi)發(fā)現(xiàn)故障，切斷

或隔離故障，有效防止故障擴大。

繼電保護裝置的運行原理，是在電力系統(tǒng)運行的過程中[1]，持續(xù)監(jiān)測相關(guān)設(shè)備的電流、電壓、頻率等基本信息，一旦發(fā)現(xiàn)被檢測設(shè)備存在異常，立即啟動，判斷故障發(fā)生的位置，如故障發(fā)生在區(qū)內(nèi)，且達到了整定定值，則立即動作。此外，加入判據(jù)和閉鎖的繼電保護裝置，可以更可靠地動作，防止系統(tǒng)發(fā)生振蕩導(dǎo)致的電流電壓突變致使保護裝置誤動作。具體的繼電

保護系統(tǒng)工作原理如圖1所示。

圖1繼電保護系統(tǒng)工作原理

二、500kV智能變電站繼電保護工作運行要點

（一）檢修壓板

智能變電站的檢修壓板與常規(guī)站的檢修壓板不同，智能變電站的檢修壓板投入時，保護功能會發(fā)生變化，而常規(guī)站的檢修壓板投入時，只是屏蔽信號的上傳。檢修機制是智能變電站中一項非常重要的知識點，所謂的檢修機制是指，當(dāng)智能裝置投入檢修壓板后，動作報文中的檢修標志位由0變成1，當(dāng)另一個保護裝置接收到該報文后，首先與自己的檢修位進行對比，檢修位一致時，判斷為有效幀，做出相應(yīng)動作。若不一致，則判以無效幀，直接丟棄處理。在智能變電站中檢修機制一般考慮保護保護裝置、智能終端之間的配合關(guān)系，南方電網(wǎng)所轄新建智能變電站，采用模采，沒有合并單元，故不討論，如果保護裝置和智能終端的檢修不一致，斷路器無法跳閘。

（二）智能終端

在一次設(shè)備不停電的情況下，投入智能終端的檢修壓板可能導(dǎo)致斷路器無法跳閘，因此在投入智能終端的檢修壓板之前應(yīng)該確認智能終端的分合閘硬壓板已經(jīng)退出。

在投入智能終端的檢修壓板時，首先確認該智能終端對應(yīng)的一次設(shè)備處于冷備用狀態(tài)，并且確認與該智能終端有關(guān)的所有保護裝置的GOOSE接收軟壓板已經(jīng)退出。

三、500kV智能變電站繼電保護裝置安全運行問題及解決方式

（一）絕緣與接地

繼電保護裝置和交換機在變電站中是重要又精密的設(shè)備，變電站內(nèi)帶電設(shè)備布局緊密，特別是500kV變電站電壓等級高，若裝置接地不良或變電站地網(wǎng)施工時存在缺陷，長時間運行必然累積大量靜電，影響設(shè)備可靠性，導(dǎo)致保護裝置內(nèi)的測量模塊采集錯誤、邏輯模塊計算錯誤、執(zhí)行模塊無邏輯執(zhí)行，交換機通信失敗、轉(zhuǎn)發(fā)錯誤。嚴重時靜電擊穿繼電保護裝置引起保護錯誤動作或保護、交換裝置損壞。此時繼電保護裝置難以對電網(wǎng)系統(tǒng)中的故障做出正確快速的反應(yīng)，交換機不能正常通信，反而影響電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行。

這種情況下需要對裝置進行定檢，將接地性能加入到定檢的內(nèi)容，確

保繼電保護裝置及交換機接地長期良好。同時，在裝置的電源側(cè)增加防雷

擊裝置，防止雷電涌流進入繼電保護裝置，導(dǎo)致裝置損壞。

（二）GOOSE網(wǎng)通信故障

正常運行中，交換機大面積故障的可能性不大，但交換機單個端口或者光模塊的故障便很常見。判斷故障最簡便的方法是查看交換機端口的通信指示燈閃爍是否正常、指示顏色是否正確，或通過后臺機、智能錄波屏查看GOOSE相關(guān)告警來判斷。

若端口發(fā)生故障，當(dāng)故障點發(fā)生在過程層交換機時，僅影響相關(guān)間隔的GOOSE通信;當(dāng)故障點發(fā)生在中央交換機時，可能影響相同電壓等級下的設(shè)備。通常交換機都會預(yù)留備用端口，但檢查到有端口損壞，可以更換相關(guān)端口并重新配置交換機轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則即可。

（三）軟壓板漏投或漏退

智能變電站中除了“置檢修狀態(tài)”功能仍舊采用硬壓板形式，其他原有的保護功能、分合閘出口硬壓板則改為了軟壓板形式，相比常規(guī)設(shè)置的壓板直觀性大大降低，這種情況下對運維人員核對壓板工作的專業(yè)性和細心程度要求大大增加，這就要求運維人員在核對壓板時一定要認真負責(zé)，特別是在壓板操作后，要在后臺及裝置雙核查，以保證軟壓板沒有被漏退或者誤退。

（四）光纖的防護

智能變電站裝置間的通訊采用大量的光纖取代了常規(guī)變電站的電纜，利用網(wǎng)絡(luò)交換機，大大簡化了電纜的布線，但同時對光纖的維護也成為一個新的要點。在變電站投產(chǎn)前，應(yīng)充分完善光纖的通道測試、通道標識，并在屏內(nèi)保留足夠的備用尾纖，方便后期缺陷處理。在日常維護中，將備用光纖放置于平面，避免懸吊，避免因誤碰導(dǎo)致的光纖折斷。因檢修需要拔插光纖時，應(yīng)手握光纖頭，嚴禁拉扯光纖，拔出后光纖與光口均戴好放塵冒，防止光纖受污。

（五）智能終端老化損壞

智能變電站是新興產(chǎn)物，將智能終端布置在現(xiàn)場極大減少了二次電纜的使用，但是智能終端在高壓場地能否長期穩(wěn)定運行成為一個新的問題。在高壓場地日曬雨淋成為智能控制柜的一個挑戰(zhàn)，運維人員應(yīng)加強智能控制柜的巡視和維護，定期檢查智能控制柜內(nèi)空調(diào)的運行情況，及時清理智能控制柜內(nèi)的灰塵、進入的小動物，確保智能控制柜內(nèi)設(shè)備運行在一個穩(wěn)定安全的環(huán)境下，避免智能控制柜因受潮、高溫、小動物進入而導(dǎo)致的柜內(nèi)設(shè)備老化損壞。同時，檢修班組應(yīng)做好備件管理，為智能控制柜提供足夠的備件，在發(fā)生缺陷時及時更換，保證智能控制柜內(nèi)設(shè)備長期穩(wěn)定運行。

（六）配置文件管理

SCD、ICD、CID、VLAN等配置文件相當(dāng)于原來的廠家圖紙和二次圖紙，描述了設(shè)備間的虛擬配置關(guān)系，是保證智能變電站運作的基礎(chǔ)。各配置文件及不同的版本均需嚴格保存、嚴格備份。配置文件更改和下裝，應(yīng)先得到專業(yè)班組和相關(guān)技術(shù)管理人員的許可，在驗證文件的正確性后方可下裝。

結(jié)束語：

綜上所述，500kV智能變電站繼電保護裝置的可靠性是電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行的根本保障。電力系統(tǒng)設(shè)備的穩(wěn)定和安全性，需要使用新技術(shù)和工藝管控下防止問題產(chǎn)生，也需要在運行中有效識別風(fēng)險點，加入在線監(jiān)測和計算機通信技術(shù)，幫助繼電保護實現(xiàn)進一步的自動化、網(wǎng)絡(luò)化和一體化。

參考文獻：

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[3]湯國文，游松濤，黃景婧.500kV智能變電站繼電保護裝置安全運行問題分析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2018（36）：106-107.