國網(wǎng)江蘇省電力有限公司漣水供電分公司 姚 銳

在我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展與推動下，國家電網(wǎng)系統(tǒng)的建設(shè)、完善以及發(fā)展速度也在不斷地加快。同時，在智能技術(shù)的廣泛應(yīng)用的影響下，智能變電站也得到了高速的發(fā)展。由于，智能變電站具有低成本、安全性與智能性均較高的特點，其在我國電力領(lǐng)域中也得到廣泛的應(yīng)用，且出現(xiàn)了逐步替代傳統(tǒng)變電站的趨勢。與此同時，智能變電站繼電保護(hù)設(shè)備的運維工作以及相關(guān)的研究也成了技術(shù)人員所關(guān)注的焦點問題之一。因此，技術(shù)人員必須全面加強(qiáng)智能變電站繼電保護(hù)設(shè)備的運維研究，進(jìn)而才能確保智能變電站的穩(wěn)定、安全的運行，為保障國民生產(chǎn)生活需求提供保障。

1 智能變電站概述

目前，常見的智能變電站（以下簡稱“智變站”）一般設(shè)計結(jié)構(gòu)多屬三層雙柵式結(jié)構(gòu)，即站控層、過程層、間隔層（如圖1所示）；雙柵，即過程層網(wǎng)絡(luò)和站控層網(wǎng)絡(luò)。其中，站控層是智變站的核心，也是智變站的控制中心，發(fā)揮著“管控”功能，且基于各類數(shù)據(jù)信息的收集與分析活動來完成電力通信功能等。過程層主要是通過合并單、開關(guān)設(shè)備、智能終端、電流互感器等構(gòu)成，能夠有效保護(hù)智變站的設(shè)備。間隔層主要是功能就是保護(hù)智能變電站穩(wěn)定運行，主要涵蓋了安全自裝置、繼電保護(hù)裝備以及相關(guān)儀表與監(jiān)控設(shè)備等。由此可見，智能變電站主要是基于電子互感器進(jìn)行信息傳導(dǎo)，并基于搭建的各類數(shù)據(jù)模塊來實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)平臺對智能變電站進(jìn)行實時化、動態(tài)化的監(jiān)控，以此來協(xié)調(diào)、保障繼電保護(hù)設(shè)備的正常、穩(wěn)定地運行與工作[1]。

從智能變電站繼電保護(hù)設(shè)計機(jī)制方面來講，就是基于智能變電站的運行需求的基礎(chǔ)上為智能變電站提供更多的保護(hù)功能，以保障其安全、穩(wěn)定運用。

圖1 智能變電站結(jié)構(gòu)示意圖

2 繼電保護(hù)設(shè)備概述

2.1 繼電保護(hù)設(shè)備概述

繼電保護(hù)設(shè)備在智變站中的應(yīng)用，一方面是對智能變電站中出現(xiàn)的故障或是異常進(jìn)行檢測；另一方面，結(jié)合檢測結(jié)果發(fā)出報警信號，或是對故障線路或是設(shè)備予以自動切斷或是隔離，以保障其他設(shè)備或是線路的正常工作[2]。由此可見，繼電保護(hù)設(shè)備具有重要的作用，其可以確保智能變電站能夠更加安全、可靠、穩(wěn)定地運行。因此，智能變電站在裝配繼電保護(hù)設(shè)備時必須進(jìn)行科學(xué)的設(shè)計，進(jìn)而才能充分發(fā)揮其保護(hù)的功能與價值。

通常而言，配置繼電保護(hù)設(shè)備時，既要與智能變電站的實際情況相結(jié)合，也要依據(jù)簡單化、高效化原則來進(jìn)行科學(xué)設(shè)計。在具體的繼電保護(hù)設(shè)備的設(shè)計時，可以一次設(shè)備作為繼電保護(hù)設(shè)備應(yīng)用設(shè)計的主要依據(jù)。若智能電力設(shè)備是被保護(hù)的一次設(shè)備，繼電保護(hù)設(shè)備可設(shè)計在過程層；若為常規(guī)設(shè)備時，則可以將其設(shè)計在與一次設(shè)備距離最近的控制柜中。此類設(shè)計，既可以提高智變站繼電保護(hù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的科學(xué)性與簡單性，還可以有效降低繼電保護(hù)設(shè)備的相關(guān)成本以及將來的運維成本。

2.2 繼電保護(hù)系統(tǒng)構(gòu)成

2.2.1 合并單元

合并單元是智變站繼電保護(hù)系統(tǒng)的重要組成；合并單元多應(yīng)用于間隔層和過程層之間，其目的就是科學(xué)優(yōu)化繼電保護(hù)系統(tǒng)中的互感器、保護(hù)裝置的接線問題，且能夠有效降低了繼電保護(hù)實踐應(yīng)用技術(shù)的難度及相關(guān)成本，并能夠有效提升繼電保護(hù)的效能。

2.2.2 電流互感器

電流互感器的運行依據(jù)與基礎(chǔ)是數(shù)字信號。電流互感器可高效率地、精準(zhǔn)地完成各類任務(wù)指令，關(guān)鍵是其可以一次性完成相關(guān)指標(biāo)，無需再次操作。因此，電流互感器也是繼電保護(hù)系統(tǒng)構(gòu)成的重要內(nèi)容。

2.2.3 交換機(jī)

交換機(jī)也是繼電保護(hù)系統(tǒng)構(gòu)成的重要組成，其可以高效完成單元、設(shè)備間的數(shù)據(jù)交換工作。由于，智能變電站的正常運行，是由一系列的、大量的信息交換與傳遞，交換機(jī)可以有效保障各類數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩枨笈c穩(wěn)定需求，為發(fā)揮繼電保護(hù)設(shè)備的正確功能與作用提供保障[3]。

2.2.4 智能終端

智能終端是智變站的應(yīng)用基礎(chǔ)，其可以對斷路器，甚至是整體智能變電站的運行予以實時監(jiān)控，使技術(shù)人員能夠結(jié)合智變站內(nèi)部所提供的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行常規(guī)運維或是故障處理，還可以借助各類警報提醒將準(zhǔn)確分析故障來源或是成因，并加以展示，這對改善傳統(tǒng)操作控制失誤情況、降低變電站意外情況的發(fā)生概率均具有重要的作用。

2.2.5 通信網(wǎng)絡(luò)

通信網(wǎng)絡(luò)是保障智變站運行的基礎(chǔ)，其主要依托Goose網(wǎng)絡(luò)來保障信息交互的及時性。

3 智能變電站繼電保護(hù)設(shè)備運維現(xiàn)狀

3.1 智能終端存在技術(shù)設(shè)計問題

雖然智變站存在諸多智能優(yōu)勢與功能優(yōu)勢，但在實際運行中，客觀地存在一些技術(shù)性的設(shè)計問題，進(jìn)而也會影響到技術(shù)人員對智變站的運維工作。如智能終端、合并單元等發(fā)生故障后，智變站中的多個繼電保護(hù)裝置均可能會遭受嚴(yán)重影響，甚至出現(xiàn)較嚴(yán)重的運行事故。究其原因：一是智能終端無法高效發(fā)揮其故障自動處理功能，引發(fā)合并單元故障，使繼電保護(hù)裝置從系統(tǒng)運行體系被迫退出，進(jìn)而無法發(fā)揮出保障功能；二是智能終端在最初設(shè)計時已經(jīng)出現(xiàn)設(shè)計問題，進(jìn)而影響到了智變站整體運行的安全性。

3.2 光纖信號不穩(wěn)定

在智變站運維中，光纖信號不穩(wěn)定問題較常見。一旦光纖信號出現(xiàn)中斷事故后，直接會造成保障裝置失去作用。光纖信號不穩(wěn)定的原因：一是繼電保護(hù)裝置被其他硬物壓住，造成其與智能終端間的信號溝通與聯(lián)系；二是一些插件出現(xiàn)故障，如SV插件、GOOSE插件等，當(dāng)這些插件出現(xiàn)問題時，智變站的智能化、自動化的保護(hù)功能也會隨之癱瘓。

3.3 繼電保護(hù)裝置更新復(fù)雜

智能變電站在長期的工作中，受空間、環(huán)境，甚至是人為因素的影響，繼電保護(hù)裝置老化、破損等問題必然會出現(xiàn)。如繼電保護(hù)裝置在長期運行中出現(xiàn)銹蝕、積塵等問題，這會加速設(shè)備老化，其功能發(fā)揮也會受到影響。但對這些老化設(shè)備或是故事設(shè)備進(jìn)行更新時，具有較大的操作難度，且具有顯著復(fù)雜性。如更換GOOSE插件、CPU設(shè)備和SV設(shè)備，既需要技術(shù)人員具備豐富的運維經(jīng)驗與技巧，某些時候還需要相關(guān)設(shè)備廠商的技術(shù)指導(dǎo)，也極大地增加了運維難度。

4 智能變電站繼電保護(hù)設(shè)備運維方法

4.1 智能變電站繼電保護(hù)設(shè)備的常規(guī)運維方法

4.1.1 擬定科學(xué)運維方案

欲保障智變站繼電保護(hù)裝置的穩(wěn)定運行，運維技術(shù)人員要遵循基本的、既定的設(shè)備運維原則與制度，還要擬定出相應(yīng)的運維方案或制度。在擬定繼電保護(hù)運維方案、制度時，技術(shù)人員可按照實際情況，對運維內(nèi)容與細(xì)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化甚至是創(chuàng)新，從而提升運維方案的科學(xué)性、高效性。同時，技術(shù)人員可基于現(xiàn)場調(diào)查與分析等手段，大量收集相關(guān)運維信息，以提高運維方案的科學(xué)性與可靠性[4]。

4.1.2 重視線路保護(hù)

常規(guī)繼電保護(hù)設(shè)備的運維工作對于提高智能變電站運行穩(wěn)定性具有重要的現(xiàn)實意義。一方面技術(shù)人員必須重視線路保護(hù)工作；另一方面，也要強(qiáng)化線路保護(hù)工作的具體內(nèi)容。強(qiáng)化對各級電壓的間隔單元的保護(hù)與控制，如運用縱聯(lián)差動形式來強(qiáng)化線路保護(hù)效果。線路保護(hù)方式，既可以采用集中式線路保護(hù)，也可以采用后備式線路保護(hù)，具體操作可以按照實際情況進(jìn)行選擇。

4.1.3 做好風(fēng)險評估

風(fēng)險評估工作是繼電保護(hù)運維工作的重要環(huán)節(jié)。技術(shù)人員在常規(guī)繼電保護(hù)設(shè)備運維前，可以對其進(jìn)行風(fēng)險評估。具體操作時，技術(shù)人員既要按照檢查和維修操作的風(fēng)險識別來進(jìn)行，還要明確相應(yīng)的風(fēng)險識別項目，進(jìn)而才能提高風(fēng)險評估工作的效能。同時，技術(shù)人員還要結(jié)合風(fēng)險評估結(jié)果，開展相應(yīng)的繼電保護(hù)運維操作，在全面提高常規(guī)運維效能的同時，還可以提高智能變電站運行的穩(wěn)定性。

4.2 智能變電站繼電保護(hù)設(shè)備異常處理方法

4.2.1 異常分類

智變站繼電保護(hù)設(shè)備異常情況及其程度見表1。

表1 智能變電站繼電保護(hù)設(shè)備異常情況

4.2.2 異常處理方法

當(dāng)智變站機(jī)電保護(hù)設(shè)備出現(xiàn)異常信號時，技術(shù)人員必須對收集到的相關(guān)信號進(jìn)行精準(zhǔn)的分析，以此來準(zhǔn)確判定或是甄別異常信號出現(xiàn)的原因。若繼電保護(hù)裝置發(fā)出單個異常信號時，其故障點往往較為明晰，運維人員可以借助相關(guān)數(shù)據(jù)開展運維工作；若存在多個異常信號時，運維人員需對采集到的異常信息予以客觀的、準(zhǔn)確地甄別、評估與分析，以縮小故障范圍。若智變站繼電保護(hù)設(shè)備為兩套時，通常不會在同時出現(xiàn)異常。但是，一旦兩套保護(hù)設(shè)備同時出現(xiàn)異常報警時，多為回路異常。若是其中某一套保護(hù)系統(tǒng)出現(xiàn)異常報警時，往往是保護(hù)裝置自身存在問題。另外，技術(shù)人員還可基于分段隔離法、排除法等對相關(guān)故障點進(jìn)行分析、檢查，以提高運維效能[5]。技術(shù)人員在初步確定異常情況發(fā)生原因之后，為準(zhǔn)確找出插件異常等故障，則可利用功能正常的插件予以逐一替換，通過該排除法可以提高運維效率。

4.2.3 運用智能運維系統(tǒng)

智能運維系統(tǒng)是有效改善、提升常規(guī)運維效率的重要工具。因此，運維人員要合理運用該運維系統(tǒng)開展相應(yīng)的運維工作。一是智能運維系統(tǒng)的設(shè)計均采用了標(biāo)準(zhǔn)化、程序化的工作流程，一方面可以提升運維工作效能，另一方面還可以降低人為誤操作現(xiàn)象的發(fā)生，進(jìn)而提升運維工作效能。二是運維人員利用智能運維系統(tǒng)進(jìn)行運維時，還可以大幅降低駐站監(jiān)測工作量，技術(shù)人員可以充分利用智能運維系統(tǒng)中的云計算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)作為運維工作的重要數(shù)據(jù)支撐，對相關(guān)的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行系統(tǒng)分析，從中篩選、甄別出對運維工作有價值的信息，如運維人員可基于各類報警提示來進(jìn)行針對性的運維工作，以提高運維工作的效能。三是移動終端可將實時接收運維系統(tǒng)所監(jiān)測到的各類信息、異常報警信號等，還可以實時執(zhí)行運維人員所下達(dá)各種運維指令，進(jìn)而為提高運維工作效率提供了保障。

5 結(jié)語

智變站繼電保護(hù)設(shè)備的運維工作較為重要。因此，技術(shù)人員在運維工作中必須結(jié)合變電站的實際情況來進(jìn)行，同時要科學(xué)配置、設(shè)計繼電保護(hù)系統(tǒng)，使之能夠充分發(fā)揮保護(hù)功。另外，相關(guān)人員在實際工作中，要不斷優(yōu)化繼電保護(hù)裝置和設(shè)備運維模式為智變站的安全、穩(wěn)定運行提供保障。