光伏發(fā)電站中繼電保護(hù)及自動(dòng)化裝置的運(yùn)行維護(hù)分析

楊麗艷

（中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)山西省電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限公司，山西太原 030000）

1 光伏發(fā)電站中繼電保護(hù)及自動(dòng)化裝置

1.1 光伏發(fā)電

光伏發(fā)電主要是對(duì)太陽能源的開發(fā)與利用，其屬于清潔能源的一種，對(duì)周圍污染較低，被譽(yù)為綠色環(huán)保型能源。特點(diǎn)為：①分布廣泛。光伏發(fā)電的實(shí)質(zhì)就是對(duì)太陽能源的利用，而當(dāng)前我國(guó)地域都有或多或少的太陽能源，其能滿足我國(guó)全域利用光伏發(fā)電的需要；②儲(chǔ)量豐富。太陽可以滿足人類上百億年的太陽能需求，具有豐富的儲(chǔ)量；③清潔環(huán)保。光伏發(fā)電的過程以及利用不會(huì)對(duì)周圍環(huán)境造成嚴(yán)重的影響，屬于清潔型、環(huán)保型能源；④隨機(jī)性大。容易受到外部環(huán)境的影響，如陰雨天氣、晝夜交替等，具有較大的隨機(jī)性[1]。

從對(duì)太陽能源的利用形式來看，光伏發(fā)電是將太陽能轉(zhuǎn)化為電能供負(fù)荷使用，元件主要是以光伏電池為主，應(yīng)用過程具有明顯的優(yōu)點(diǎn)：①便于維護(hù)。運(yùn)行維護(hù)過程的檢測(cè)點(diǎn)較少，便于運(yùn)維人員進(jìn)行維護(hù)；②清潔環(huán)保。發(fā)電過程不會(huì)對(duì)周圍產(chǎn)生影響，如噪聲污染、空氣污染；③結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。一般根據(jù)地域條件與環(huán)境特點(diǎn)設(shè)計(jì)光伏組件，主要由太陽能電池板、太陽能控制器、蓄電池組成，如果是輸出功率為45～50W 的晶體硅光伏電池組件，其尺寸約為450mm×985mm×45mm，質(zhì)量約為7kg；④運(yùn)行可靠。光伏發(fā)電過程依靠晶體硅光伏電池，其使用壽命較長(zhǎng)，可達(dá)20～35 a[2]。

1.2 繼電保護(hù)

光伏發(fā)電站中的繼電保護(hù)是整個(gè)光伏發(fā)電系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的保障。光伏發(fā)電系統(tǒng)在日常運(yùn)行過程中容易受到各種因素的影響，包括雷擊、人為操作等，容易產(chǎn)生各種短路故障與異常狀態(tài)，不僅影響光伏系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，甚至還會(huì)造成較為嚴(yán)重的事故。以光伏發(fā)電站的繼電保護(hù)為例，其一般分為變壓器保護(hù)、逆變器保護(hù)等。

1.2.1 變壓器保護(hù)

變壓器對(duì)整體供電的穩(wěn)定性會(huì)產(chǎn)生重要影響。因此，光伏發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行過程需要對(duì)變壓器部分配備可靠的繼電保護(hù)裝置。從故障來看，一般有接地短路、匝間短路、套管和引出線上發(fā)生相間短路等。故障發(fā)生之后高溫電弧會(huì)燒毀繞組和鐵芯，將變壓器油絕緣分解產(chǎn)生大量氣體，可能會(huì)造成嚴(yán)重的爆炸事故。其異常運(yùn)行狀態(tài)分為：變壓器外部相間短路引起的過電流、負(fù)荷超過額定容量引起的過負(fù)荷及由于漏油等原因而引起的油面降低等。

如果變壓器出現(xiàn)異常運(yùn)行狀態(tài)，繼電保護(hù)裝置會(huì)根據(jù)當(dāng)前變壓器的嚴(yán)重程度發(fā)送指定告警信號(hào)，使異常部位得到及時(shí)運(yùn)維檢修，從而保障變壓器的安全。

1.2.2 逆變器保護(hù)

逆變器的保護(hù)是指當(dāng)電網(wǎng)電壓跌落時(shí)并網(wǎng)逆變器能夠正常并網(wǎng)一段時(shí)間，直到電網(wǎng)系統(tǒng)整體恢復(fù)。在一些小型光伏發(fā)電站中，并網(wǎng)逆變器在電網(wǎng)中所占的容量較小，不會(huì)對(duì)整個(gè)電網(wǎng)產(chǎn)生影響[3]。

1.3 自動(dòng)化裝置

光伏發(fā)電站會(huì)采用自動(dòng)化裝置參與運(yùn)行。在光伏發(fā)電過程中會(huì)運(yùn)用到許多裝置設(shè)備，以往都是依靠人為操作進(jìn)行，不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，還容易出現(xiàn)誤操作情況，會(huì)對(duì)光伏發(fā)電站的穩(wěn)定運(yùn)行造成影響。而自動(dòng)化裝置是基于自動(dòng)化技術(shù)在電力系統(tǒng)的應(yīng)用體現(xiàn)，可按照規(guī)定要求對(duì)各個(gè)部分的運(yùn)行組件進(jìn)行監(jiān)控，有助于提升系統(tǒng)整體的運(yùn)行效率與可靠性。其特點(diǎn)為：①高效性。光伏發(fā)電站運(yùn)用自動(dòng)化裝置，能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)管理，及時(shí)發(fā)現(xiàn)光伏發(fā)電系統(tǒng)中的故障與問題，從而提升電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率；②精確性。自動(dòng)化裝置可以精確控制整個(gè)系統(tǒng)，減少了人為因素的干擾，進(jìn)一步提升了電力系統(tǒng)的安全性與穩(wěn)定性；③可靠性。自動(dòng)化裝置還能融入智能化功能，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)的有效管理，提升光伏系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性；④靈活性。光伏發(fā)電系統(tǒng)會(huì)根據(jù)實(shí)際情況對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行靈活調(diào)整，使其能夠滿足光伏發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行要求。

2 光伏發(fā)電站中繼電保護(hù)及自動(dòng)化裝置的運(yùn)行維護(hù)分析

2.1 光伏發(fā)電站中繼電保護(hù)裝置運(yùn)維

（1）技術(shù)措施。光伏發(fā)電站中繼電保護(hù)裝置運(yùn)維過程可以引入一些新技術(shù)、新方法，借鑒一些優(yōu)秀案例，讓新技術(shù)、新方法運(yùn)用到繼電保護(hù)裝置的運(yùn)行狀態(tài)檢測(cè)方面。例如，①結(jié)合相應(yīng)技術(shù)與方法的特點(diǎn)，完善各項(xiàng)規(guī)程與制度，確保每個(gè)環(huán)節(jié)科學(xué)合理，確保對(duì)繼電保護(hù)裝置運(yùn)行全過程進(jìn)行檢測(cè)。②積極提升抗短路能力、提高過載能力。③光伏發(fā)電站應(yīng)基于新技術(shù)、新設(shè)備、新方法引入的過程，建立針對(duì)性的評(píng)價(jià)機(jī)制，對(duì)相關(guān)技術(shù)與方法應(yīng)用過程進(jìn)行評(píng)估，及時(shí)找出存在的不匹配問題，并分析成因，找出針對(duì)性的解決辦法[4]。

（2）運(yùn)維措施。光伏發(fā)電站的繼電保護(hù)裝置運(yùn)維過程應(yīng)結(jié)合繼電保護(hù)裝置的運(yùn)維原則以及注意事項(xiàng)，制訂縝密、標(biāo)準(zhǔn)的運(yùn)維流程體系：①遵循狀態(tài)檢測(cè)原則。繼電保護(hù)裝置運(yùn)行維護(hù)過程必須遵循狀態(tài)檢測(cè)的原則，按照相應(yīng)的規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行工作，以確保繼電保護(hù)裝置運(yùn)維符合預(yù)期要求。如遵循運(yùn)行安全原則，在狀態(tài)檢測(cè)過程需要從光伏發(fā)電系統(tǒng)的局部與整體分別考慮，分析其中是否存在不安全因素，以確保光伏發(fā)電站的繼電保護(hù)裝置運(yùn)行安全。②巡視檢查。光伏發(fā)電站需要結(jié)合自身采用的繼電保護(hù)裝置的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)針對(duì)性的繼電保護(hù)裝置巡視檢測(cè)周期，尤其是對(duì)于一些新投入運(yùn)行的繼電保護(hù)裝置以及變壓器裝置等，應(yīng)適當(dāng)提高日常巡視檢測(cè)的頻率，確保能夠第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)繼電保護(hù)裝置的異常運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)解決其存在的問題。同時(shí)，也需要對(duì)繼電保護(hù)裝置的運(yùn)行異常進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并將相應(yīng)的狀態(tài)信息及時(shí)通知管理部門。③重視運(yùn)維規(guī)范性。光伏發(fā)電站的繼電保護(hù)裝置運(yùn)維過程應(yīng)遵循規(guī)范性，如運(yùn)維人員在得到通知之后，就需要到現(xiàn)場(chǎng)對(duì)故障地點(diǎn)進(jìn)行全面檢查，檢查之前需要結(jié)合故障點(diǎn)的異常狀態(tài)以及以往運(yùn)維經(jīng)驗(yàn)，及時(shí)找出事故發(fā)生的原因，并制訂下一步的運(yùn)維方案。實(shí)際運(yùn)維過程還需要做好風(fēng)險(xiǎn)防范，避免發(fā)生二次傷害。繼電器裝置的故障檢修結(jié)束之后，應(yīng)做好相應(yīng)故障檢修的記錄與評(píng)估，對(duì)檢修過程遇到的難點(diǎn)與重點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)探究，以便為后續(xù)光伏發(fā)電站對(duì)繼電保護(hù)裝置運(yùn)維檢修提供參考[5]。

2.2 光伏發(fā)電站中自動(dòng)化裝置運(yùn)維

（1）落實(shí)運(yùn)維責(zé)任。自動(dòng)化裝置的運(yùn)用可以增強(qiáng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的管理效果，及時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中存在的故障問題，進(jìn)一步提升自動(dòng)化裝置運(yùn)行的可靠性?？梢哉f，自動(dòng)化裝置應(yīng)用于光伏發(fā)電系統(tǒng)具有較高的價(jià)值，必須落實(shí)好運(yùn)維責(zé)任，以提升運(yùn)維人員的積極性與責(zé)任性。如結(jié)合不同崗位工作內(nèi)容以及要點(diǎn)設(shè)計(jì)運(yùn)維責(zé)任指標(biāo)，融入自動(dòng)化裝置運(yùn)維的各個(gè)環(huán)節(jié)，并提升對(duì)重要環(huán)節(jié)的運(yùn)維指標(biāo)比重，以增強(qiáng)運(yùn)維人員對(duì)相關(guān)部分的重視，避免自動(dòng)化裝置的運(yùn)行出現(xiàn)故障問題。另外，也要重視對(duì)自動(dòng)化裝置的定期運(yùn)維，如結(jié)合自動(dòng)化裝置的運(yùn)行特點(diǎn)，制訂完善、標(biāo)準(zhǔn)的定期運(yùn)維流程表，通過定期運(yùn)維的方式可及時(shí)發(fā)現(xiàn)自動(dòng)化裝置運(yùn)行過程中存在的問題，從而保障自動(dòng)化裝置穩(wěn)定運(yùn)行[3]。

（2）執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)化運(yùn)維。自動(dòng)化裝置運(yùn)維過程，需要光伏發(fā)電站基于自動(dòng)化裝置的運(yùn)維要點(diǎn)，制訂標(biāo)準(zhǔn)化的流程圖，通過明確各個(gè)環(huán)節(jié)的運(yùn)維要點(diǎn)，有助于增強(qiáng)自動(dòng)化裝置運(yùn)維的成效性，避免自動(dòng)化裝置運(yùn)維過程出現(xiàn)問題。同時(shí)，在光伏發(fā)電站的自動(dòng)化裝置運(yùn)維過程中，還需要建立相應(yīng)的監(jiān)督體系，通過有效監(jiān)督的方式確保自動(dòng)化裝置運(yùn)維符合要求[6]。

（3）加強(qiáng)運(yùn)維監(jiān)控。自動(dòng)化裝置運(yùn)維環(huán)節(jié)，需要重視運(yùn)維監(jiān)控。如可以在光伏發(fā)電站自動(dòng)化裝置運(yùn)維環(huán)節(jié)加入數(shù)字化、智能化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化裝置運(yùn)行過程的數(shù)據(jù)采集、在線分析以及遠(yuǎn)程控制，并將相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息上傳云端服務(wù)器，便于運(yùn)維人員進(jìn)行分析與檢修。以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用為例，其可以為光伏發(fā)電站自動(dòng)化裝置的運(yùn)維工作提供有效的數(shù)據(jù)采集，并能保障數(shù)據(jù)信息的真實(shí)性與可靠性，是未來光伏發(fā)電站自動(dòng)化裝置智能化運(yùn)維的方向之一。

3 結(jié)束語

總之，繼電保護(hù)裝置與自動(dòng)化裝置的運(yùn)行是光伏發(fā)電站日常運(yùn)行管理的重要內(nèi)容，關(guān)系到整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定性與安全性?；诖耍恼绿岢鲆韵陆ㄗh：①繼電保護(hù)裝置的運(yùn)維檢修方面可以借鑒一些優(yōu)秀案例，讓新技術(shù)、新方法運(yùn)用到繼電保護(hù)裝置的運(yùn)行狀態(tài)檢測(cè)方面，以便于運(yùn)維人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)與找出繼電保護(hù)裝置運(yùn)行過程存在的問題；②遵循狀態(tài)檢測(cè)的原則，按照相應(yīng)的規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行工作，以確保繼電保護(hù)裝置運(yùn)維符合預(yù)期要求，做好相應(yīng)故障檢修的記錄與評(píng)估，對(duì)檢修過程遇到的難點(diǎn)與重點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)探究；③自動(dòng)化裝置運(yùn)維方面，需要結(jié)合不同崗位工作內(nèi)容以及要點(diǎn)設(shè)計(jì)運(yùn)維責(zé)任指標(biāo)，融入自動(dòng)化裝置運(yùn)維的各個(gè)環(huán)節(jié)，增強(qiáng)運(yùn)維人員對(duì)相關(guān)部分的重視；④利用定期運(yùn)維的方式及時(shí)發(fā)現(xiàn)自動(dòng)化裝置運(yùn)行過程中存在的問題；⑤建立相應(yīng)的監(jiān)督體系，通過有效監(jiān)督的方式確保自動(dòng)化裝置運(yùn)維符合要求；⑥加入數(shù)字化、智能化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化裝置運(yùn)行過程的數(shù)據(jù)采集、在線分析以及遠(yuǎn)程控制等。這些建議可以提升光伏發(fā)電站中繼電保護(hù)裝置及自動(dòng)化裝置的運(yùn)行維護(hù)效果，從而保障系統(tǒng)高效、穩(wěn)定地運(yùn)行。