變電站繼電保護(hù)二次設(shè)備狀態(tài)檢修研究

國網(wǎng)山東省電力公司超高壓公司 劉 昊 張 達(dá) 陳大慶 陳 健 鐘永林

在進(jìn)行變電站繼電保護(hù)二次設(shè)備的狀態(tài)檢修工作中，必須堅(jiān)持預(yù)防性、實(shí)時(shí)性等原則，在提高維護(hù)水平的同時(shí)，保證變電站繼電保護(hù)設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行。在進(jìn)行變電站繼電保護(hù)二次設(shè)備的狀態(tài)檢修過程中，工作人員要根據(jù)過往的工作經(jīng)驗(yàn)，從狀態(tài)監(jiān)測、狀態(tài)診斷、檢修決策等方面內(nèi)容入手，總結(jié)歸納具體的流程，確保狀態(tài)檢修工作的可操作性。

1 變電站繼電保護(hù)二次設(shè)備的狀態(tài)檢修概述

在電網(wǎng)負(fù)荷不斷增加，人們對(duì)供電品質(zhì)的需求不斷提高的情況下，對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行超長周期維護(hù)與實(shí)時(shí)故障檢測顯得越來越重要。例如，在巴基斯坦默拉直流輸電工程，探索性地實(shí)施了繼電保護(hù)設(shè)備的狀態(tài)檢修，極大地降低了繼電保護(hù)設(shè)備的失效危險(xiǎn)，保證了設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行，縮短了設(shè)備的停運(yùn)時(shí)間，同時(shí)提高了輸電可用率指標(biāo)。在國內(nèi)，針對(duì)一次系統(tǒng)的故障診斷與診斷技術(shù)已經(jīng)比較成熟，但針對(duì)二次系統(tǒng)故障診斷與診斷技術(shù)的應(yīng)用還不多見。由于變電站數(shù)量越來越多，電力系統(tǒng)的容量也越來越大，繼電保護(hù)裝置的定期檢修和故障排除工作量也隨之增大。如何減少故障，提高供電穩(wěn)定性，提高檢修效率，確保電力系統(tǒng)的安全可靠，是目前電力系統(tǒng)中最重要的一環(huán)。

2 變電站繼電保護(hù)二次設(shè)備的狀態(tài)檢修流程

狀態(tài)檢修流程較為復(fù)雜，包括設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測、設(shè)備狀態(tài)診斷以及設(shè)備檢修決策等各個(gè)環(huán)節(jié)，任意環(huán)節(jié)的缺失，都可能影響電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)的分析和判定。在電力系統(tǒng)中，二次設(shè)備監(jiān)控是電力系統(tǒng)故障診斷和故障診斷的重要手段。以狀態(tài)監(jiān)控得到的反饋數(shù)據(jù)和信息為基礎(chǔ)，展開對(duì)狀態(tài)的診斷，并對(duì)設(shè)備的操作規(guī)則等展開分析。最終，在此基礎(chǔ)上，通過對(duì)裝置工況的計(jì)算，對(duì)裝置進(jìn)行檢修，并提出相應(yīng)的可行的裝置操作方案[1]。

變電站二次設(shè)備的繼電保護(hù)狀態(tài)檢修包括了設(shè)備采集單元、測控運(yùn)行、保護(hù)裝置等的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)和歷史運(yùn)行記錄信息。各個(gè)部件的運(yùn)行狀態(tài)能夠?yàn)闋顟B(tài)檢修提供設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，方便對(duì)繼電保護(hù)設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行分析，從而降低了對(duì)繼電保護(hù)設(shè)備的運(yùn)行情況的影響，同時(shí)降低了進(jìn)行常規(guī)檢修的人力成本。

設(shè)備檢測環(huán)節(jié)較為關(guān)鍵，圖1為具體的監(jiān)測內(nèi)容，根據(jù)監(jiān)測控制得到歷史運(yùn)維、實(shí)時(shí)運(yùn)行、運(yùn)行環(huán)境等諸多信息，判斷設(shè)備是否處于良好的運(yùn)行狀態(tài)。不同二次設(shè)備獲取的監(jiān)測信息并不相同，需要結(jié)合實(shí)際情況展開具體分析，只有如此才能夠有效、科學(xué)地確定設(shè)備的具體狀態(tài)，常見的診斷方法包括，裝置自我診斷、異常數(shù)據(jù)庫法、比較法、綜合分析法，按照“危急、嚴(yán)重、一般、正?！边@四個(gè)級(jí)別進(jìn)行劃分。

圖1 變電站繼電保護(hù)設(shè)備監(jiān)測信息總圖

表1為母線保護(hù)裝置GOOSE直連鏈路中斷時(shí)信息表，在上述內(nèi)容基礎(chǔ)上完成相應(yīng)的檢修決策。正常情況下，變電站繼電保護(hù)設(shè)備狀態(tài)檢修的結(jié)果有正常狀態(tài)、注意狀態(tài)和異常狀態(tài)等三種，正常狀態(tài)中檢修可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，以注意狀態(tài)需要展開持續(xù)性跟蹤，以此及時(shí)地展開處理，如果是異常狀態(tài)就要在實(shí)際發(fā)展過程中進(jìn)行系統(tǒng)地檢修。檢修決策階段主要根據(jù)前兩個(gè)環(huán)節(jié)得到的數(shù)據(jù)，制定相應(yīng)的方案，檢修工作可以分為：運(yùn)行維護(hù)、跟蹤監(jiān)視、試驗(yàn)安排、缺陷處理和設(shè)備更換等5個(gè)方面[2]。

表1 母線保護(hù)裝置GOOSE直連鏈路中斷時(shí)信息

3 變電站繼電保護(hù)二次設(shè)備的狀態(tài)檢修案例

為了更好地分析變電站繼電保護(hù)二次設(shè)備的狀態(tài)檢修工作的開展措施，讓檢修工作得到全面的落實(shí)，以某地區(qū)變電站實(shí)際案例，按照上述三大流程，根據(jù)具體問題，提出具體完善措施，從而有效消除變電站繼電保護(hù)二次設(shè)備中安全隱患。

3.1 安全事故

2020年1月12日晚9點(diǎn)，該變電站的主變A套出現(xiàn)了保護(hù)跳閘動(dòng)作，根據(jù)實(shí)際的數(shù)據(jù)信息來看，主變保護(hù)A套保護(hù)中壓側(cè)零序過流Ⅱ段保護(hù)動(dòng)作，變壓保護(hù)B柜保護(hù)裝置并未動(dòng)作，事故因此造成部分負(fù)荷損失。

通過對(duì)保護(hù)裝置的現(xiàn)場資料以及保護(hù)動(dòng)作等監(jiān)測資料數(shù)據(jù)顯示，可確定該變電站內(nèi)一次裝置沒有出現(xiàn)任何故障，初步判斷是變電站繼電保護(hù)二次設(shè)備中的主體融合裝置CSN-15B出現(xiàn)了重大問題。根據(jù)實(shí)際檢測分析后，確定為設(shè)備的質(zhì)量問題，設(shè)備采樣板存在異常，經(jīng)過具體分析可確定故障原因?yàn)?，合并單元取樣回路的設(shè)計(jì)存在缺陷，并且這種方法是該設(shè)備的通用設(shè)計(jì)。當(dāng)發(fā)生電流互感器二次回路斷線時(shí)，保護(hù)裝置接收到的電流信號(hào)異常且采樣值異常，不僅如此，也沒有報(bào)警和閉鎖保護(hù)設(shè)置，此時(shí)，合并單元已徹底喪失了所有的作用，保護(hù)裝置接收不到正確的電流信號(hào)，最終會(huì)造成繼電保護(hù)功能無法正確執(zhí)行。

在對(duì)該二次設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)分析后發(fā)現(xiàn)，由于CSN-15B在一般設(shè)計(jì)中所使用的回路存在缺陷，造成設(shè)備中出現(xiàn)了電流互感器二次回路斷線且合并單元失效，以及不正常的數(shù)據(jù)。如果該設(shè)備再度出現(xiàn)類似的故障，很有可能造成對(duì)應(yīng)的繼電器失靈，線路、主變和母聯(lián)并網(wǎng)裝置都面臨很大的風(fēng)險(xiǎn)，從而對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行構(gòu)成較大危害。該變電站內(nèi)使用的二次設(shè)備在硬件和軟件方面都存在不同程度的問題，如果不能夠系統(tǒng)解決這一問題，會(huì)給后續(xù)的運(yùn)行帶來嚴(yán)重的安全隱患。以上述故障為基礎(chǔ)，對(duì)其他的二次設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行了系統(tǒng)地檢修，可以判斷目前二次設(shè)備健康狀態(tài)格外嚴(yán)重，對(duì)電網(wǎng)安全造成了嚴(yán)重的威脅，必須盡快處理。結(jié)合實(shí)際情況，制定了相應(yīng)策略，確保后續(xù)電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行，表2為具體的更換方案。

表2 智能終端更換方案

3.2 終端隱患

2021年12月1日，某變電站出現(xiàn)了遙合開關(guān)即跳閘的異常情況，為了不會(huì)對(duì)送電造成任何的影響，在現(xiàn)場對(duì)終端進(jìn)行重新啟動(dòng)，重新啟動(dòng)之后，智能終端設(shè)備恢復(fù)正常。之后，檢修人員對(duì)該異常原因進(jìn)行了分析，認(rèn)為是由于智能終端設(shè)備CPU板主機(jī)發(fā)生了故障而造成的，為了防止設(shè)備在工作過程中再次出現(xiàn)問題，采用了更換插件的檢修方案。

該變電站繼電保護(hù)二次設(shè)備間隔保護(hù)裝置型號(hào)為CSC-161A，測控裝置為CSI-200E，智能終端型號(hào)為CSD-603AG。在出現(xiàn)故障的第一時(shí)間，為了保證電力傳輸?shù)捻樌M(jìn)行，立刻切斷了智能終端設(shè)備的電源并重新啟動(dòng)。切斷電源重新啟動(dòng)后，調(diào)節(jié)遙控器的刻度值，使遠(yuǎn)端的開關(guān)可以進(jìn)行正確開合。

同時(shí)，為了避免此類情況的再出現(xiàn)，對(duì)電門進(jìn)行了5次遙控操作，使電門的開閉和閉合都在正常范圍內(nèi)。隨后進(jìn)行了一次普通供電，供電后裝置運(yùn)轉(zhuǎn)良好，在后續(xù)的狀態(tài)檢修工作中，對(duì)設(shè)備的真實(shí)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行分析，根據(jù)實(shí)時(shí)工作狀況信息以及本身報(bào)警信息，最終判斷設(shè)備的終端出現(xiàn)了問題。根據(jù)具體的診斷分析，插件故障將會(huì)造成智能終端運(yùn)行異?；蚬收希瑢?dǎo)致無法實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方遙控操作，設(shè)備狀態(tài)為第三種狀態(tài)即異常狀態(tài)，更換了相應(yīng)的插件后，設(shè)備狀態(tài)運(yùn)行良好，并且進(jìn)一步加強(qiáng)了產(chǎn)品質(zhì)量管控，確保電網(wǎng)安全運(yùn)行。

3.3 經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

對(duì)變電站繼電保護(hù)二次設(shè)備進(jìn)行狀況檢修，是保證變電站繼電保護(hù)二次設(shè)備的正常工作，降低事故發(fā)生的可能性，提高變電站繼電保護(hù)二次設(shè)備的安全性。操作人員應(yīng)從實(shí)踐出發(fā)，將理論與實(shí)踐相結(jié)合，確保儀器正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

第一，變電站應(yīng)加強(qiáng)對(duì)二次設(shè)備的工藝驗(yàn)收，檢驗(yàn)等工作。工作人員要系統(tǒng)落實(shí)變電站繼電保護(hù)二次設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測，要對(duì)整個(gè)設(shè)備全施工過程進(jìn)行技術(shù)把關(guān)，從而提升驗(yàn)收質(zhì)量，提升設(shè)備的投入運(yùn)行水平，保證電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行，提升設(shè)備的檢修效率，確保后期運(yùn)行零失誤、零人為事故。在接受檢查的時(shí)，與有經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員進(jìn)行跟進(jìn)，保證質(zhì)量和數(shù)量，在保證用電需要的情況下，不會(huì)出現(xiàn)任何的安全問題。確保變電站安全投入運(yùn)行。

第二，變電站應(yīng)強(qiáng)化二次設(shè)備檢驗(yàn)工作。每位工作人員都要增強(qiáng)自己的意識(shí)，提升自己的思想水平，不能認(rèn)為事故不會(huì)出現(xiàn)，所以要認(rèn)真地進(jìn)行每一次的檢查工作，對(duì)電網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行檢查時(shí)，不僅僅是一件表面工作，其是影響到變電站正常運(yùn)轉(zhuǎn)的重要一環(huán)。一些工作人員在進(jìn)行檢查時(shí)不夠細(xì)致，再加上漏檢等現(xiàn)象，造成了整個(gè)檢查的不完整，從而留下了安全隱患。同時(shí)，對(duì)變電站繼電保護(hù)設(shè)備的檢查較為重要，要增強(qiáng)狀態(tài)檢修意識(shí)，做到無死角、無盲區(qū)的檢查，一旦出現(xiàn)問題，及時(shí)匯報(bào)、維護(hù)、檢修，確保在運(yùn)設(shè)備的安全及穩(wěn)定運(yùn)行。

狀態(tài)檢修是維持繼電保護(hù)設(shè)備穩(wěn)定的一項(xiàng)關(guān)鍵手段，其不僅注重技術(shù)層面，還需要將以往的計(jì)劃檢修的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N全新的檢修意識(shí)，使之與目前的信息內(nèi)容保持一致。轉(zhuǎn)變以往的預(yù)防性思考方式，將狀態(tài)檢修與計(jì)劃檢修區(qū)別開來，要將這些信息進(jìn)行實(shí)時(shí)集成，并將這些信息與數(shù)據(jù)相融合，對(duì)設(shè)備的工作狀況進(jìn)行綜合，并對(duì)可能存在的安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行快速有效解決，同時(shí)要對(duì)設(shè)備存在的問題進(jìn)行檢修維護(hù)。

對(duì)變電站繼電保護(hù)二次設(shè)備的實(shí)時(shí)狀態(tài)檢修，將原本的計(jì)劃檢修變成了常規(guī)檢修，與設(shè)備運(yùn)行狀況相聯(lián)系，展開實(shí)時(shí)監(jiān)控，并對(duì)反饋的數(shù)據(jù)進(jìn)行及時(shí)分析。檢修人員要以新的指導(dǎo)文件為基礎(chǔ)，并與新的技術(shù)和工藝相結(jié)合，展開對(duì)其進(jìn)行檢測。此外，要對(duì)設(shè)備存在的缺陷和安全檢測問題展開總結(jié)，從而更好地將工作做好，也為將來的檢修工作減少類似的問題發(fā)生的概率，從而提升客戶的用電品質(zhì)。

狀態(tài)檢修彌補(bǔ)了計(jì)劃檢修強(qiáng)制性、“一刀切”的不足之處，實(shí)現(xiàn)了全過程、全生命周期的實(shí)時(shí)監(jiān)測，可為用戶節(jié)省大量的人力、物力，還可為用戶節(jié)約檢修費(fèi)用，從而提升了電網(wǎng)的運(yùn)轉(zhuǎn)效率，還具備了一種系統(tǒng)的科學(xué)性。此外，伴隨著國家大電網(wǎng)的發(fā)展，電力系統(tǒng)的運(yùn)行變得更加復(fù)雜，這就要求對(duì)設(shè)備進(jìn)行狀況檢修。

4 結(jié)語

綜上所述，變電站繼電保護(hù)設(shè)備實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)測，可極大地促進(jìn)電力供應(yīng)的可靠性，有助于促進(jìn)整個(gè)電網(wǎng)檢修工作思路的改變，降低停電風(fēng)險(xiǎn)。在未來的工作中，要新技術(shù)加強(qiáng)狀態(tài)檢修，并且強(qiáng)化工作人員的服務(wù)意識(shí)，實(shí)施狀態(tài)檢修是一個(gè)長期探索的過程，需要在實(shí)際工作中不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，查缺補(bǔ)漏，更好地提高電網(wǎng)運(yùn)行質(zhì)量，保障用電可靠。