智能變電站繼電保護設(shè)備的運行維護技術(shù)

國網(wǎng)宿州供電公司 左一成

1 智能變電站繼電保護設(shè)備的運行和維護主要內(nèi)容

智能變電站繼電保護設(shè)備的運行和維護是確保電網(wǎng)穩(wěn)定、安全運行的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。這包括對繼電保護設(shè)備的功能、狀態(tài)和性能的持續(xù)監(jiān)控，以及及時的維護和故障處理。在智能變電站中，繼電保護設(shè)備的運行和維護工作主要圍繞設(shè)備的配置、定期檢測、故障診斷和處理、數(shù)據(jù)分析以及系統(tǒng)升級等方面展開。首先，智能變電站的繼電保護設(shè)備需要根據(jù)電站的具體運行條件和配置方式進行精確設(shè)置。

這涉及設(shè)備的參數(shù)配置、保護邏輯的設(shè)定以及通信接口的配置。通過精確的配置，可以確保在電網(wǎng)發(fā)生異常時，繼電保護設(shè)備能夠及時準確地動作，從而避免或減輕故障帶來的影響。其次，定期對繼電保護設(shè)備進行檢測和維護是保障其正常運行的重要措施。這包括對保護設(shè)備的保護特性進行測試，檢查設(shè)備的物理狀態(tài)和環(huán)境適應(yīng)性，以及對軟件和硬件進行定期更新和維護。

通過這些方面的有效實施，可進一步增強智能變電站的運行穩(wěn)定性和安全性，確保電力系統(tǒng)的正常運行。具體來說，在實施故障檢修作業(yè)時，首先要進行故障識別，確定問題和故障設(shè)備，然后有針對性地實施故障檢修和故障處理。

日常維護變電站智能繼電保護設(shè)備，包括定期進行維護工作，旨在提升設(shè)備的性能、運行安全性和系統(tǒng)穩(wěn)定性。通過精心的維護和保養(yǎng)，確保設(shè)備在關(guān)鍵時刻能夠發(fā)揮出最佳的性能，從而保障電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。在智能變電站的日常維護中，維護人員按照智能繼電保護設(shè)備的操作規(guī)程，執(zhí)行相關(guān)的檢查和維護任務(wù)。

第一，下達檢查指令，這些指令涵蓋了設(shè)備的整體狀態(tài)、性能參數(shù)，以及運行中可能出現(xiàn)的異常。通過這些詳盡地檢查，可以確保設(shè)備運行的穩(wěn)定性和可靠性。第二，根據(jù)檢查指令的執(zhí)行結(jié)果，維護人員需要進行更為專項的維護和保養(yǎng)。這可能包括對設(shè)備的清潔、緊固、調(diào)校和更換部件等。特別是在檢測到設(shè)備性能下降或有潛在故障跡象時，專項維護變得尤為重要，以防止小問題演變?yōu)榇蠊收稀５谌?，對監(jiān)控設(shè)備的維護。在此針對智能設(shè)備部件需合理監(jiān)測其運行情況，由此基于深層運行邏輯完成分析，從而準確評估整個智能變電站及繼電保護裝置的運行性能和質(zhì)量。在智能變電站的運行和維護時，對智能設(shè)備部件進行運行和維護操作也是維護的重要組成部分。在應(yīng)用中，對智能設(shè)備組件的運行維護，特別是智能控制期間的停電、停電試驗效果，如進行停電試驗，停電后能起到控制效果，且智能設(shè)備組件的運行正常。

2 智能變電站繼電保護的技術(shù)要點分析

現(xiàn)階段，隨著我國經(jīng)濟水平的不斷上升，通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也得到了蓬勃的發(fā)展，對于電力領(lǐng)域的使用需求也不斷擴大，因此智能變電站技術(shù)的完善具有較大的現(xiàn)實意義，當前我國相關(guān)技術(shù)日趨完善，形成了獨特的智能電網(wǎng)，在電網(wǎng)中，主要依據(jù)一次以及二次設(shè)備節(jié)點作為主要使用核心，基于數(shù)字化數(shù)據(jù)傳遞技術(shù)進行智能變電站運行過程的信息交互需求，在變電站系統(tǒng)中，這些設(shè)備基于數(shù)字化改造，與當前傳統(tǒng)通信平臺具有良好的結(jié)合性，其具備更多可能性，由此為電網(wǎng)的安全提供了基礎(chǔ)保障。

2.1 主體結(jié)構(gòu)

智能變電站的繼電保護主要結(jié)構(gòu)首先以變電站控制級為基礎(chǔ)。變電站控制級是智能變電站控制的最高級別，也是控制中心，可以做好數(shù)據(jù)交換，收集控制裝置的狀態(tài)和變電站的整體保護情況，利用保護數(shù)據(jù)進行合理評價，可以采用相應(yīng)的控制啟動和中斷邏輯，具有較強的自我抽象能力[1]。其次是間隔率。間隔率是指智能變電站保護繼電器的運行和維護在間隔級進行的頻率，變電站的控制級也可以與過程級相互關(guān)聯(lián)。此外，區(qū)間數(shù)據(jù)也可以在這個區(qū)間主設(shè)備中使用。

2.2 技術(shù)要點

當前，受到相關(guān)技術(shù)不斷發(fā)展的因素影響，智能變電站的運行及其繼電保護重點產(chǎn)生了一定程度的技術(shù)優(yōu)化，現(xiàn)階段在智能變電站系統(tǒng)中，基于全光纖通信系統(tǒng)的應(yīng)用能夠較好提供繼電保護量，實現(xiàn)繼電保護的高自動化及智能化。因此，目前智能變電站的繼電保護無論是在運行方式，還是在維護內(nèi)容上都樹立了新的維護和運行標準，與傳統(tǒng)變電站相比，還存在較大的差異。

其次，確保二次數(shù)據(jù)的準確性是基礎(chǔ)。這需要通過定期校驗數(shù)據(jù)采集和傳輸設(shè)備來完成。數(shù)據(jù)采集設(shè)備，如傳感器和轉(zhuǎn)換器，必須保持高精度和良好的工作狀態(tài)。同時，數(shù)據(jù)的傳輸通道也需要保持暢通，以避免數(shù)據(jù)在傳輸過程中的丟失或錯誤。在此基礎(chǔ)上，還應(yīng)保障所有監(jiān)測點的數(shù)據(jù)都能被完整地記錄和儲存。任何數(shù)據(jù)的缺失都可能導(dǎo)致對設(shè)備狀態(tài)的誤判，增加運行風險。因此，定期檢查數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)，并確保其有足夠的容量和備份機制，是非常必要的。

3 智能變電站繼電保護運行問題

3.1 光纖連接不穩(wěn)定

智能變電站繼電保護運行中常見的問題是光纖連接的不穩(wěn)定性。這種不穩(wěn)定性可能由多種因素引起，對智能變電站的正常運行構(gòu)成威脅。

例如，繼電保護設(shè)備在運行時可能遭受外來硬物的撞擊，這樣的情形可能導(dǎo)致智能終端之間光纖連接遭受物理上的損傷。這種損傷可能導(dǎo)致信號傳輸中斷或不穩(wěn)定，影響保護裝置的正常工作。光纖作為傳輸介質(zhì)，雖然具有高帶寬和抗電磁干擾的優(yōu)點，但其物理脆弱性使得其容易受到物理損害。另一個常見問題是保護裝置的GOOSE（Generic Object Oriented Substation Event）或SV（Sampled Values）連接器損壞。這些連接器是實現(xiàn)智能變電站中信息交互和數(shù)據(jù)同步的關(guān)鍵部分。其損壞可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸錯誤或延遲，進而影響繼電保護系統(tǒng)的響應(yīng)準確性[2]。

3.2 智能終端故障處理技術(shù)缺陷

智能變電站中的智能終端是實現(xiàn)高效和可靠運行的關(guān)鍵組件。然而，智能終端自身也可能存在技術(shù)缺陷，這些缺陷可能會影響其故障處理能力，進而影響整個繼電保護系統(tǒng)的性能。此外，智能終端在處理速度方面也可能存在局限性。盡管現(xiàn)代智能終端具有較高的處理速度，但在極端情況下，如大規(guī)模數(shù)據(jù)流入時，其可能會出現(xiàn)響應(yīng)延遲。這種延遲可能導(dǎo)致繼電保護系統(tǒng)無法及時響應(yīng)電網(wǎng)狀態(tài)的變化，增加了系統(tǒng)的風險。

3.3 設(shè)備陳舊與過度升級

智能變電站的繼電保護設(shè)備運行于戶外環(huán)境中，面對的挑戰(zhàn)是設(shè)備的老化和替換問題?？紤]到繼電保護設(shè)備，包括智能終端、合閘器及其他關(guān)鍵組件大多安置于室外環(huán)境，其更易受到灰塵堆積、生銹和其他環(huán)境因素的影響。這些因素會導(dǎo)致設(shè)備性能下降，甚至損壞，從而需要進行更換或升級。在更換如GOOSE 插件、采樣值（SV）設(shè)備和處理器等關(guān)鍵組件時，不僅需要技術(shù)人員具備豐富的操作經(jīng)驗，且需要與設(shè)備制造商緊密合作。

例如，更換GOOSE 插件和SV 設(shè)備時，通常需要對系統(tǒng)進行重新配置，包括重新下載配置描述信息（CID）配置。這一過程復(fù)雜且具有高度專業(yè)性，因為不同的設(shè)備制造商可能使用不同的開發(fā)工具和配置下載方法，這使得更新舊設(shè)備變得很困難。此外，一些智能變電站由于設(shè)備過于陳舊，可能需要進行過度升級，這也會帶來一些問題。例如，在升級過程中可能會遇到兼容性問題，導(dǎo)致升級失敗或設(shè)備損壞。因此，對于智能變電站的繼電保護設(shè)備來說，及時更新和升級是非常重要的。

4 某220kV 智能變電站繼電保護設(shè)備運行維護處理措施

4.1 220kV 線路繼電保護設(shè)備異常的處理

4.1.1 線路正常運行

一是耦合器裝置異常。第一層，由于220kV 主干線差動保護裝置與線路之間有邏輯聯(lián)系，可以處理：220kV 主干線差動保護裝置的檢修跟蹤；主干線差動保護裝置的跳變輸出之間的所有GOOSE 間隙觸發(fā)，差動保護的軟跟蹤和故障。第二層是A、B 之間的邏輯聯(lián)系，處理方法是：由線路匯控柜執(zhí)行相應(yīng)線路聯(lián)動的下一線路切除硬壓板；第三層處理：涉及智能終端、組合裝置和間隙保護裝置之間的通信。解決方案是通過線路匯控柜對相應(yīng)的一組斷路器輸出壓板進行控制，并在組合裝置線路上連接到組合裝置維護和檢修壓板。

二是異常保護裝置。第一層處理：針對220kV 矩陣式差動保護裝置的異常。處理措施為重新配置線路保護裝置的重塑示蹤輸入，并使用軟示蹤啟動故障輸出。第二層處理：處理A 與B 之間的邏輯聯(lián)系。方法包括將雁形線路保護裝置接入軟跟蹤器的連續(xù)跳變中。第三層處理：涉及智能終端、聯(lián)結(jié)裝置和間隙保護裝置之間的聯(lián)系。解決方案是通過操作雁行輸出、鍵回輸出和合閘輸出的軟跟蹤，以啟動相應(yīng)的保護裝置。

4.1.2 線路退出運行

在處理220kV 母線差動保護裝置與邏輯環(huán)節(jié)間線路的第一層級中，方法包括：啟動220kV 母線差動保護裝置的監(jiān)測跟蹤板；利用該裝置元件的輸出進行軟件級的線路保護跟蹤；同步啟動母線差動保護裝置的輸出監(jiān)測跟蹤板；此過程須在兩組220V 母線保護系統(tǒng)中實施。在第二層，A 和B 間的邏輯聯(lián)系被考慮。如果線路不處于運行狀態(tài)，則可忽略這種邏輯聯(lián)系。在第三層，智能終端、綜合設(shè)備與間隙保護裝置間的通信應(yīng)按下述方式處理：將線路保護裝置、智能終端和綜合設(shè)備納入維護計劃，以便進行后續(xù)檢修；這有助于高效處理主變壓器與母線之間繼電保護裝置的異常問題[3]。

4.2 110kV 線路繼電保護設(shè)備異常的處理

一條110kV 線路只有一套保護繼電器，只要有一個裝置處于異常位置，就必須立即發(fā)生強制跳閘。第一層是母線保護裝置和線路之間的邏輯連接，其控制方式如下：連接母線保護裝置的技術(shù)控制板；該線路是“軟控制板的一部分”；斷開母線保護裝置的技術(shù)控制板[4]。第二層是A 和B 之間的邏輯連接。其處理方法如下：該線路是母線保護系統(tǒng)的維護控制板的一部分。其處理方法如下：母線沒有運行，所以邏輯連接被忽略了。第三層，智能終端、組合設(shè)備與保護裝置之間的互動，應(yīng)依照如下流程進行管理：包括線路保護設(shè)備、智能終端服務(wù)板及組合裝置在內(nèi)的維護工作至關(guān)重要。因此，110kV 母線主變壓器的高壓側(cè)及繼電保護設(shè)備的不正常情況，應(yīng)與100kV 線路的故障問題采取相同的處理方法。

5 實際應(yīng)用案例分析

筆者所在地區(qū)有一座智能變電站，采用了先進的繼電保護設(shè)備和技術(shù)，以確保電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。然而，在日常巡視和維護過程中，發(fā)現(xiàn)該變電站的繼電保護設(shè)備出現(xiàn)了一個異常情況。為了盡快修復(fù)故障，采取了以下措施。

一是對故障進行定位和分析，確定故障產(chǎn)生的原因是設(shè)備中的一個部件出現(xiàn)了損壞。二是準備了相關(guān)工具和備件，對設(shè)備進行拆解和更換故障部件。三是在修復(fù)過程中，嚴格按照操作規(guī)程進行，以確保設(shè)備的性能和安全性不受影響。

修復(fù)完成后，對設(shè)備進行了測試和驗收，確保設(shè)備的性能和安全性符合標準。同時，對工作人員進行了安全教育和培訓(xùn)，以確保工作人員了解設(shè)備的安全操作規(guī)程和注意事項。通過采取上述措施，該220kV 智能變電站的繼電保護設(shè)備成功恢復(fù)了正常工作狀態(tài)。這一成果的關(guān)鍵在于及時且精準地故障診斷與高效的處理策略。確保設(shè)備的性能和安全性不受影響是確保電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行的核心。這不僅涉及即時的問題解決，而且包括對可能出現(xiàn)隱患的預(yù)防。為了持續(xù)保障設(shè)備性能和安全性，必須采取一系列措施，包括但不限于定期地維護檢查、對關(guān)鍵部件的實時監(jiān)控，以及對系統(tǒng)軟件和硬件的定期更新。由此共同確保智能變電站繼電保護設(shè)備可在各種環(huán)境、操作條件下穩(wěn)定可靠運行，以便為用戶提供了連續(xù)、安全和高質(zhì)量的電力供應(yīng)。