智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)狀態(tài)檢修策略研究

孫赫成，胡逸帆

（國(guó)網(wǎng)上海電力超高壓公司，上海 201204）

0 引 言

在信息技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、人工智能技術(shù)的廣泛應(yīng)用下，智能電網(wǎng)和智能變電站成為未來(lái)城市電網(wǎng)的主要發(fā)展方向，其中智能變電站更是智慧城市中智能電網(wǎng)的重要組成部分。只有保證智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的安全性和穩(wěn)定性，才能為電力設(shè)備與電網(wǎng)設(shè)施提供更好的保護(hù)，這就需要針對(duì)繼電保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行狀態(tài)檢修，從而充分發(fā)揮繼電保護(hù)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)。

1 狀態(tài)檢修的優(yōu)勢(shì)

智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)故障狀態(tài)檢修所體現(xiàn)的價(jià)值主要表現(xiàn)為以下2個(gè)方面。一方面，可適應(yīng)電力一次設(shè)備狀態(tài)檢修實(shí)踐的良好推廣，能夠?qū)^電保護(hù)運(yùn)行狀態(tài)予以全面把握，并綜合當(dāng)前智能變電站所應(yīng)用電氣設(shè)備存在的風(fēng)險(xiǎn)影響因素和一次設(shè)備檢修活動(dòng)的多種不同情況，選擇合適的檢修時(shí)間和檢修方案，能夠有效提高智能變電站繼電保護(hù)異常狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，同時(shí)快速反應(yīng)，準(zhǔn)確進(jìn)行故障點(diǎn)定位，為其檢修工作的開展提供真實(shí)準(zhǔn)確的依據(jù)[1]。另一方面，可適當(dāng)延長(zhǎng)保護(hù)檢修的周期，減少智能變電站電氣設(shè)備停運(yùn)的時(shí)間，最大程度上實(shí)現(xiàn)故障檢修對(duì)智能變電站相關(guān)電氣設(shè)備造成的影響或損壞，也能大幅降低引發(fā)其他故障的可能性，從而提高智能變電站設(shè)備與設(shè)施的使用壽命。同時(shí)，也可以在一定程度上降低智能變電站的維護(hù)維修成本[2]。

2 智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)故障的異常情況

2.1 光纖通道的異常

針對(duì)光纖通道的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，所存在的異常故障包括2種：一是光纖通道所使用的光纖故障，二是光收發(fā)模塊故障。

光纖衰耗屬于帶有明顯時(shí)變特性的故障異常，由于運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)，容易發(fā)生老化，造成其衰耗增加，從而影響數(shù)據(jù)的正確傳送。而光收發(fā)模塊受靜電放電（Electrostatic Discharge，ESD）的影響，往往會(huì)產(chǎn)生瞬間電流，導(dǎo)致熱量暴增，從而對(duì)設(shè)備產(chǎn)生破壞。該問題的主要原因在于2個(gè)方面，一方面是環(huán)境過于干燥，另一方面是由于人為違規(guī)操作或存在有源光纖設(shè)備未接地[3]。

2.2 繼電保護(hù)裝置的異常

繼電保護(hù)裝置的復(fù)雜性較高，實(shí)際運(yùn)行中的故障異常情況數(shù)量較多，易發(fā)率較高。例如，由于光纖通道引發(fā)故障而造成繼電保護(hù)裝置出現(xiàn)故障或通信報(bào)文不正常，致使針對(duì)合并器和連接環(huán)節(jié)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時(shí)引發(fā)傳送數(shù)據(jù)異常，從而出現(xiàn)丟幀、丟包的問題。另外，零漂移過大也會(huì)引發(fā)異常故障，原因在于電子式互感器產(chǎn)生故障[4]。

2.3 合并單元異常故障

合并單元的故障異常可以分為多個(gè)方面，如額定延時(shí)發(fā)生漂移、采樣值序號(hào)發(fā)生錯(cuò)誤或出現(xiàn)丟幀等，引發(fā)這些故障異常的原因相對(duì)較多，需要結(jié)合智能變電站實(shí)際運(yùn)行環(huán)境和繼電保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)以及其他影響因素予以精細(xì)化分析，從而切實(shí)找準(zhǔn)引發(fā)故障異常的原因，并采取針對(duì)性措施。

3 智能變電站狀態(tài)檢修的現(xiàn)狀分析

隨著智能變電站建設(shè)范圍不斷擴(kuò)大，技術(shù)水平越來(lái)越成熟，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜性也越來(lái)越高，在很大程度上增加了智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)檢修的工作量。受到當(dāng)前部分電力行業(yè)企業(yè)編制限制和人才培養(yǎng)周期等多種因素的影響，智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)檢修方面的人才相對(duì)較為缺乏[5]。同時(shí)，一部分線路停電時(shí)間較短，停電啟動(dòng)周期較長(zhǎng)，所造成的影響范圍較大，容易出現(xiàn)繼電保護(hù)系統(tǒng)檢驗(yàn)完成率相對(duì)較低的情況。很多智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)相關(guān)運(yùn)維人員始終保持著長(zhǎng)期超負(fù)荷工作狀態(tài)，對(duì)繼電保護(hù)系統(tǒng)的檢修質(zhì)量也產(chǎn)生了很大的影響，容易產(chǎn)生一些誤接線、誤整定以及誤碰的情況。因此，智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)與檢驗(yàn)需要尋找新的路徑和新的方案[6]。

智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)狀態(tài)檢修主要以預(yù)防性定期檢修為主，并以此為基礎(chǔ)逐漸進(jìn)行完善，從而形成一種以設(shè)備實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)為監(jiān)測(cè)重點(diǎn)，以預(yù)測(cè)設(shè)備狀態(tài)發(fā)展趨勢(shì)為根本依據(jù)，制定科學(xué)有效的檢修方法，其基本流程在于針對(duì)智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)所涉及的設(shè)備進(jìn)行信息數(shù)據(jù)采集，并作出狀態(tài)評(píng)價(jià)。通過監(jiān)測(cè)預(yù)警和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，以確定檢修計(jì)劃和檢修策略，最后實(shí)施檢修績(jī)效評(píng)估以及詳細(xì)記錄。

智能變電站是近些年來(lái)興起的一種新變電站形式，應(yīng)用了較為先進(jìn)的高新技術(shù)，與傳統(tǒng)變電站體系在結(jié)構(gòu)方面有著很大的變化。例如智能變電站的二次回路，在電纜二次回路基礎(chǔ)上發(fā)展出過程層虛端子及虛擬二次回路，其鏈路主要指硬件端口與虛信號(hào)在裝置形成的邏輯關(guān)系，對(duì)于狀態(tài)檢修相關(guān)信息數(shù)據(jù)的采集和分析有著較高的難度與復(fù)雜性，這無(wú)疑也對(duì)智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的狀態(tài)檢修提出了更高的要求和更大的挑戰(zhàn)[7]。

4 智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)狀態(tài)檢修策略

4.1 光纖通信通道的檢修策略

智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)中，光纖通信通道的檢修策略可以從以下3個(gè)方面開展。

（1）常規(guī)定期檢修。由于智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)中所應(yīng)用的光纖通道有著極為龐大的數(shù)量，必然會(huì)帶來(lái)巨大的工作量，且定期檢修主要針對(duì)光纖通信通道一些易發(fā)生故障的重點(diǎn)環(huán)節(jié)予以仔細(xì)檢查，容易忽略其他已經(jīng)產(chǎn)生故障隱患的部分，對(duì)于光纖通信通道的維護(hù)效果不高。

（2）故障針對(duì)性檢修。這一策略主要指在光纖通道發(fā)生故障后，根據(jù)相關(guān)警示、故障數(shù)據(jù)以及定位來(lái)進(jìn)行故障檢修，如果光纖通信通道出現(xiàn)故障，容易影響智能變電站相關(guān)電氣設(shè)備，特別是信號(hào)通道方面影響較大，而且也會(huì)對(duì)智能電網(wǎng)的運(yùn)行可靠性產(chǎn)生一定的沖擊。

（3）狀態(tài)檢修。針對(duì)智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)光纖通信通道相關(guān)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，智能化技術(shù)應(yīng)用下各光纖通道所應(yīng)用的電氣設(shè)備彼此之間是屬于聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)，整體運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)能夠時(shí)刻注意其運(yùn)行狀態(tài)變化。一旦發(fā)現(xiàn)異常狀況，可快速進(jìn)行聯(lián)機(jī)，并針對(duì)其狀態(tài)進(jìn)行異常檢測(cè)，有著較高的便利性，所以較為適用。

4.2 繼電保護(hù)單元檢修策略

智能變電站本身結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，其繼電保護(hù)單元也有著較高的復(fù)雜性，而且在結(jié)構(gòu)、所運(yùn)用的設(shè)備、技術(shù)方面與傳統(tǒng)繼電保護(hù)有了很大的變化，其檢修方法也要做出相應(yīng)的改變。

通常來(lái)講，大多應(yīng)用于微機(jī)保護(hù)裝置，模擬量數(shù)據(jù)采集等全部集中于合并單元智能終端，微機(jī)保護(hù)裝置自檢測(cè)技術(shù)水平相對(duì)較高，定期檢測(cè)并不適用。以狀態(tài)檢修和故障檢修聯(lián)合應(yīng)用的方式對(duì)繼電保護(hù)裝置的光收發(fā)模塊異常以及采樣額定延時(shí)偏差異常進(jìn)行檢測(cè)，但需要考慮這些異常往往會(huì)隨著時(shí)間變化而發(fā)生變化，因此可以應(yīng)用狀態(tài)檢修結(jié)合在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果實(shí)時(shí)進(jìn)行狀態(tài)檢修監(jiān)控單元傳送，對(duì)于一些存在零漂偏移較大的異常情況，可以利用監(jiān)測(cè)軟件予以分析，強(qiáng)化監(jiān)測(cè)軟件模塊，以狀態(tài)檢修來(lái)予以開展。

4.3 合并單元檢修策略

對(duì)于智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)中合并單元的檢修，其故障可以采用一些直接或間接的技術(shù)方法實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)，并且可以做到與時(shí)間變化的特點(diǎn)相結(jié)合，所以對(duì)于這方面的檢修策略也可以采取多樣化措施，如以狀態(tài)檢修作為主要模式，結(jié)合故障檢修來(lái)予以開展。對(duì)于合并單元中采樣值報(bào)文丟幀或采樣值差異化相關(guān)問題，利用狀態(tài)檢修來(lái)進(jìn)行準(zhǔn)確檢測(cè)，而對(duì)于合并單元中所存在的零漂移過大問題，雖然無(wú)法利用在線監(jiān)測(cè)功能來(lái)準(zhǔn)確把握，但卻可以根據(jù)監(jiān)測(cè)軟件模塊增強(qiáng)的方法來(lái)全面了解這些異常狀況，從而完成狀態(tài)檢修。

4.4 智能終端檢測(cè)策略

智能變電站中智能終端有著極為重要的作用，同時(shí)結(jié)構(gòu)也較為復(fù)雜，智能終端不同結(jié)構(gòu)部分所產(chǎn)生的故障也存在很大的差異，以常規(guī)在線監(jiān)測(cè)技術(shù)方法顯然無(wú)法達(dá)到預(yù)期的效果。因此，對(duì)于智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)中智能終端的檢修需要結(jié)合多種方式。例如，針對(duì)其光收發(fā)模塊和GOOSE報(bào)文丟幀等異常狀態(tài)，可利用狀態(tài)檢修技術(shù)進(jìn)行控制，采取故障檢修為輔助，對(duì)其硬件異常狀態(tài)予以針對(duì)性檢修維護(hù)。

5 結(jié) 論

從系統(tǒng)構(gòu)建角度來(lái)說，智能變電站與傳統(tǒng)變電站有著本質(zhì)上的區(qū)別，尤其在技術(shù)方面更為明顯。其在二次系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、組件構(gòu)成以及運(yùn)行維護(hù)管理等多個(gè)方面更為復(fù)雜，這也對(duì)智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行提出了更高的要求。對(duì)此需要相關(guān)部門及技術(shù)人員結(jié)合當(dāng)前智能變電站的實(shí)際情況，針對(duì)繼電保護(hù)系統(tǒng)的不同設(shè)備與環(huán)節(jié)制定針對(duì)性狀態(tài)檢修策略方案，提高對(duì)智能變電站的保護(hù)效果。