智能變電站繼電保護(hù)裝置檢修方法分析

四川明星電力股份有限公司 胡健平

智能變電站的繼電保護(hù)維修的主要內(nèi)容是對(duì)電網(wǎng)二次設(shè)備的維護(hù)，但由于變電站的設(shè)備排列繁多以及結(jié)構(gòu)復(fù)雜，繼電維修檢護(hù)工作變得更加困難。因此加大對(duì)于智能變電站的繼電保護(hù)維修方法的研究，可以提供更多科學(xué)的檢修方案，為智能變電站高質(zhì)量的發(fā)展提供動(dòng)力。對(duì)此相關(guān)人員應(yīng)了解繼電保護(hù)系統(tǒng)的特征，掌握繼電保護(hù)裝置維修方法。

1 智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的主要特點(diǎn)

1.1 繼電保護(hù)系統(tǒng)具備實(shí)時(shí)性特征

在電力系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)用中，對(duì)于智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)，其實(shí)時(shí)性要求非常高。然而，數(shù)字互感器在進(jìn)行數(shù)字采樣時(shí)經(jīng)常會(huì)受到開(kāi)關(guān)操作、數(shù)據(jù)傳輸延遲等多種因素的影響，從而導(dǎo)致了定時(shí)誤差的發(fā)生。其中，鞏固隊(duì)列和交換傳輸是數(shù)字信號(hào)器產(chǎn)生時(shí)間誤差的主要根源之一。在這種情況下，電力系統(tǒng)操作人員需要采用科學(xué)方法，提前計(jì)算可能的誤差，并將計(jì)算結(jié)果與采樣數(shù)據(jù)相結(jié)合，以最小化延時(shí)誤差對(duì)采樣結(jié)果的影響。通過(guò)這種方式，能夠有效提升智能變電站實(shí)時(shí)繼電保護(hù)性能，確保在電力系統(tǒng)運(yùn)行中能夠準(zhǔn)確、及時(shí)地應(yīng)對(duì)各種故障和異常情況，從而確保電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

1.2 繼電保護(hù)系統(tǒng)具備同步性特征

我國(guó)電力系統(tǒng)在同步性方面仍需加強(qiáng)，因?yàn)閭鹘y(tǒng)變電站使用的互感設(shè)備缺乏實(shí)時(shí)同步功能。目前智能變電站系統(tǒng)主要應(yīng)用數(shù)字化設(shè)備進(jìn)行采集工作，因此數(shù)字化設(shè)備與繼電保護(hù)設(shè)備的同步性顯得尤為重要[1]。為此電力企業(yè)需要完善數(shù)字化設(shè)備和繼電保護(hù)設(shè)備的同步性工作，其一是線路同步檢測(cè)。因?yàn)閿?shù)字化設(shè)備和繼電保護(hù)設(shè)備采集的信號(hào)相位和賦值來(lái)源于不同的變電站，需要的是線路兩端的數(shù)據(jù)，所以需要確保電力系統(tǒng)能夠承載兩者同時(shí)的運(yùn)作。其二是電流、電壓的保護(hù)。電流、電壓的保護(hù)工作十分輕松，兩者的工作不需要保持同步性，工作人員只需要按照要求在系統(tǒng)中輸入符合的數(shù)值即可。

1.3 繼電保護(hù)系統(tǒng)具有穩(wěn)定性特征

在進(jìn)行繼電保護(hù)時(shí)，電力單位應(yīng)選擇穩(wěn)定性較高的光纜線，以降低對(duì)電子設(shè)備的干擾。對(duì)此，電力單位可以在繼電保護(hù)系統(tǒng)中應(yīng)用一些先進(jìn)的信息技術(shù)，使得系統(tǒng)可以自行檢測(cè)，并且對(duì)于系統(tǒng)發(fā)出的警報(bào)及時(shí)進(jìn)行自我處理。與此同時(shí)，技術(shù)人員還可以搭建與繼電保護(hù)相匹配的模型，由其對(duì)繼電保護(hù)系統(tǒng)的穩(wěn)定性進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

2 繼電保護(hù)裝置的作用

當(dāng)智能變電站的某個(gè)設(shè)備或者某條線路出現(xiàn)故障時(shí)，繼電保護(hù)裝置能夠?qū)⒃O(shè)備或者線路中故障的元件剔除，使得其他設(shè)備或者線路能夠繼續(xù)保持正常運(yùn)作。與此同時(shí)，當(dāng)某個(gè)設(shè)備或者某條線路無(wú)法正常運(yùn)作時(shí)，會(huì)觸動(dòng)繼電保護(hù)裝置的警報(bào)系統(tǒng)，繼而繼電保護(hù)裝置會(huì)向操作室發(fā)出故障警報(bào)。從而通知檢修工作人員前往故障處對(duì)設(shè)備或者線路進(jìn)行維修。因此繼電保護(hù)裝置不僅能夠減少安全事故的發(fā)生，還能規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)隱患，從而提高智能變電站的安全程度，為了能夠更清晰展現(xiàn)繼電保護(hù)裝置動(dòng)作邏輯可如圖1所示，為某線路保護(hù)裝置過(guò)流一段保護(hù)。

圖1 繼電保護(hù)動(dòng)作邏輯框圖

圖中，Imax表示A、B、C 相電流（Ia，Ib，Ic）最大值（A）；Ia表示A 相電流值（A）；Ib表示B相電流值（A）；Ic表示C 相電流值（A）；Igl1表示過(guò)流一段保護(hù)動(dòng)作電流整定值（A）；tgl1表示過(guò)流一段保護(hù)動(dòng)作時(shí)間整定值（s）。

3 繼電保護(hù)裝置檢修中重點(diǎn)考慮要素

3.1 在繼電保護(hù)裝置日常檢修工作

一是人員因素。繼電保護(hù)裝置日常檢修工作的主體是工作人員，因此，工作人員的專業(yè)知識(shí)水平、操作技能以及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)對(duì)日常維修工作具有重要影響力，電力單位要加強(qiáng)對(duì)工作人員的專業(yè)知識(shí)與技能培訓(xùn)，使工作人員以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度從事日常工作。并且在提高工作人員的工作效率的同時(shí)，保障工作人員的生命安全。二是時(shí)間因素。對(duì)于故障發(fā)生的時(shí)間，檢修人員需要做好登記工作，將故障發(fā)生的具體年月日等基礎(chǔ)信息記錄下來(lái)。這些記錄的信息都可以為以后的檢修工作提供數(shù)據(jù)參考，更加便于檢修工作人員準(zhǔn)確找出故障問(wèn)題。第三個(gè)方面是地點(diǎn)因素。檢修人員需記錄設(shè)備故障的具體位置，如變電站、開(kāi)閉合所等。逐一記錄故障的位置信息，不僅有利于檢修人員對(duì)故障位置精準(zhǔn)分析，還便于以后重點(diǎn)關(guān)照這些故障位置。

3.2 檢修策略選擇的基本原則

檢修人員在選擇檢修策略時(shí)，需要遵循全面綜合原則、科學(xué)管控原則、系統(tǒng)化原則。首先是全面綜合原則。檢修人員要用全面的眼光看待繼電保護(hù)裝置檢修工作，合理預(yù)測(cè)未來(lái)可能會(huì)發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)隱患并且能夠提前制訂相應(yīng)的解決方案，綜合把握繼電保護(hù)裝置可能出現(xiàn)的問(wèn)題。

全面預(yù)測(cè)繼電保護(hù)裝置可能出現(xiàn)的故障，對(duì)于減少事故發(fā)生及其影響具有積極作用。在進(jìn)行日常維護(hù)時(shí)，檢修人員應(yīng)遵循科學(xué)的管理原則，結(jié)合專業(yè)知識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，以科學(xué)的方式進(jìn)行設(shè)備檢修。同時(shí)，必須堅(jiān)持系統(tǒng)化的原則，確保對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行全面地分析和整合。這樣的方法有助于提高維護(hù)效率，減少潛在故障的發(fā)生，從而確保設(shè)備的可靠性和穩(wěn)定性，為工業(yè)運(yùn)行提供更可靠的保障。所以在繼電保護(hù)裝置檢修過(guò)程中，必須堅(jiān)持系統(tǒng)化原則，對(duì)記錄的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行整理和分類[2]。

3.3 成本控制方面

在維護(hù)智能變電站的繼電保護(hù)設(shè)備時(shí)，電力單位必須特別關(guān)注控制維護(hù)成本這一至關(guān)重要的因素。隨著電力企業(yè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，繼電保護(hù)裝置在電力系統(tǒng)中的關(guān)鍵作用日益凸顯，然而，與之相伴而來(lái)的是維護(hù)成本的逐漸上升，成為一項(xiàng)不可避免的問(wèn)題，給企業(yè)帶來(lái)了沉重的負(fù)擔(dān)，難以有效控制其盈利水平。因而，有效、合理地掌控繼電保護(hù)設(shè)備的維護(hù)成本已經(jīng)成為電力企業(yè)迫切需要應(yīng)對(duì)的主要挑戰(zhàn)。在設(shè)備的選擇上，首先要制訂詳細(xì)的采購(gòu)計(jì)劃，通過(guò)綜合比較、具體調(diào)研、分析實(shí)踐，選出最適合本公司的設(shè)備采購(gòu)方案。其次，對(duì)成本進(jìn)行合理的預(yù)測(cè)，劃定預(yù)算標(biāo)準(zhǔn)，在不影響公司整體利潤(rùn)的情況下，根據(jù)企業(yè)的采購(gòu)計(jì)劃，購(gòu)買合適的設(shè)備。

4 智能變電站繼電保護(hù)裝置維修方法分析

4.1 繼電保護(hù)系統(tǒng)組件檢修方案

繼電保護(hù)系統(tǒng)的組件一般由取樣單元、比較單元、處理單元、執(zhí)行單元組成，通過(guò)嚴(yán)密的邏輯判斷，從而實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能。為了便于理解下面的內(nèi)容，筆者通過(guò)圖片直觀展現(xiàn)繼電保護(hù)系統(tǒng)的組件，如圖2所示。

圖2 繼電保護(hù)裝置組件圖

第一，一般情況下，設(shè)備自帶的監(jiān)測(cè)功能能夠監(jiān)測(cè)出時(shí)間同步系統(tǒng)是否出現(xiàn)故障，對(duì)于出現(xiàn)的故障會(huì)自動(dòng)發(fā)出檢修的警報(bào)。比如，電源故障、天線損壞這類比較嚴(yán)重的故障，時(shí)間同步系統(tǒng)均對(duì)其設(shè)置了專門的識(shí)別專區(qū)，一旦此類故障發(fā)生，時(shí)間同步系統(tǒng)就會(huì)及時(shí)發(fā)出警報(bào)，故障便歸待檢修的狀態(tài)。

第二，對(duì)光纜通道的主要維修內(nèi)容有定期維護(hù)、故障檢測(cè)，以及狀態(tài)檢修，但是光纜通道的數(shù)量十分龐大，開(kāi)展定期檢修工作不僅大大增加了工作人員的檢修工作量，而且還容易對(duì)電纜的質(zhì)量產(chǎn)生一定的影響，進(jìn)而增加維修費(fèi)用。由此可知，定期檢修并不是維護(hù)電纜通道的最佳方案。

第三，電纜通道只有在發(fā)生了故障的情況下才能夠開(kāi)展故障檢測(cè)工作，同時(shí)電纜通道的故障會(huì)引起變電站IED 設(shè)備的故障，IED 設(shè)備的故障會(huì)影響開(kāi)關(guān)裝置的運(yùn)行，進(jìn)而導(dǎo)致安全事故的發(fā)生。目前線上的監(jiān)測(cè)技術(shù)逐漸發(fā)展成熟，并且光纜通道的故障會(huì)隨著時(shí)間推移變得越發(fā)嚴(yán)重，線上監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以最大程度上跟進(jìn)光纜通道的運(yùn)行狀態(tài)，因此采用線上監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是對(duì)光纜通道進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)最為合適的方法。

第四，強(qiáng)大的線上監(jiān)測(cè)系統(tǒng)還可以針對(duì)繼電保護(hù)系統(tǒng)的單元展開(kāi)監(jiān)測(cè)，例如，可以運(yùn)用線上監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)繼電保護(hù)單元報(bào)文故障進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)其故障的來(lái)源，使得維修人員能夠有針對(duì)性解決故障。

第五，繼電保護(hù)單元與互感設(shè)備合并故障，會(huì)影響AD 系統(tǒng)的正常運(yùn)行，進(jìn)而造成系統(tǒng)不能正常進(jìn)行掃描工作。如果檢測(cè)到是SV 通信系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題，維修人員則需要先對(duì)變電站其他的系統(tǒng)進(jìn)行維穩(wěn)處理，以保障其他系統(tǒng)的正常運(yùn)行。繼電保護(hù)單元檢修工作一般要對(duì)維修記錄和使用時(shí)間等數(shù)據(jù)進(jìn)行合理地分析，進(jìn)而獲得繼電保護(hù)系統(tǒng)整體的運(yùn)行狀態(tài)[3]。

4.2 增強(qiáng)智能變電站檢修的安全措施

智能變電站與傳統(tǒng)變電站主要的區(qū)別在于智能變電站增加了電子保護(hù)屏幕，傳統(tǒng)的硬壓板回路被新的合并繼電保護(hù)單元所替代，因此電力企業(yè)在進(jìn)行維修工作時(shí)，要盡可能地保護(hù)合并單元，如果合并單元超負(fù)荷電壓電流，則會(huì)造成系統(tǒng)出現(xiàn)故障。為了防止事故的發(fā)生，電力單位需要制訂相應(yīng)的防護(hù)措施，強(qiáng)化對(duì)繼電保護(hù)設(shè)備的管理。因此，電力單位可以從以下兩個(gè)方面開(kāi)展防護(hù)工作。

第一，加大對(duì)檢修壓板的保護(hù)力度，可以使得智能變電站的檢修工作變得更加穩(wěn)定和安全。檢修壓板的保護(hù)工作主要包括線路檢測(cè)和網(wǎng)絡(luò)信號(hào)分析等。對(duì)于信號(hào)較差的線路進(jìn)行投檢修壓板保護(hù)還可以起到支撐的作用，因此電力單位需要重視對(duì)于投檢壓板的線路保護(hù)。

第二，在開(kāi)展合并單元以及終端設(shè)備檢修之前，要仔細(xì)檢查維修設(shè)備是否能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)。緊接著再確定檢修壓板的二次設(shè)備是否完整，這兩項(xiàng)工作都達(dá)到指標(biāo)要求之后，方可進(jìn)行最終的檢修。同時(shí)，工作人員還需要嚴(yán)謹(jǐn)查驗(yàn)中控裝置是否能夠正常運(yùn)作，如果可以正常運(yùn)作，則可以取消檢修的工作，避免造成人力資源的浪費(fèi)。

4.3 依據(jù)故障的概率估測(cè)的繼電保護(hù)系統(tǒng)檢修方法

近年來(lái)，IED 元件被廣泛用于智能變電站保護(hù)系統(tǒng)中，這些元件的故障模式與傳統(tǒng)元件的故障原因相似。如果維護(hù)得當(dāng)，沒(méi)有發(fā)生過(guò)重大故障，周期可長(zhǎng)達(dá)5年。有效利用5年后的故障累積概率可以更準(zhǔn)確地確定維護(hù)周期。此外，繼電保護(hù)設(shè)備的維護(hù)間隔不僅包括單個(gè)部件的維護(hù)間隔，還包括整個(gè)繼電保護(hù)系統(tǒng)的維護(hù)間隔。對(duì)繼電保護(hù)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)工作是非常困難的，所以提前了解各個(gè)部件的維護(hù)間隔非常重要。只有在詳細(xì)研究了基本故障、狀況和維修條件后，才能對(duì)故障模式進(jìn)行分析。

5 結(jié)語(yǔ)

智能變電站與傳統(tǒng)的變電站相比，在繼電保護(hù)系統(tǒng)的性能、維修技術(shù)、運(yùn)行的狀態(tài)方面都具有較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，因此電力單位要不斷推動(dòng)智能變電站的發(fā)展，提升設(shè)備的使用效率，為電力企業(yè)節(jié)省維修支出，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命及安全性。