浅析数字化变电站的状态检修

靳华伟

【摘 要】目前变电站检修使用的方式都是计划性检修的方式，而先进的数字化变电站与常规变电站综合自动化系统的不同，其检修模式的也会有着较大的差异，本文对数字化变电站状态检修方式进行了简要的分析。

【关键词】数字化；变电站；状态检修

一、背景

随着电力系统的高速发展，电网电压等级越来越高，设备容量越来越大，在常规变电站的计划检修制度下，停电检修的工期越来越长，这不仅导致检修费用的增加，也对供电持续性，电网可靠性造成不良影响定期检修的缺点是：强度高、有效性不高等，大大降低了电力系统的可靠性，传统的电力设备定期维修的缺点越来越明显，状态检修代替计划检修已成必然趋势，随着计算机技术和网络技术的发展，不仅使电力设备在线监测成为可能，而且将其进一步与变电站自动化系统集合，状态检修数字化变电站都将成为现实。

二、数字化变电站特点

数字化变电站具有“四化”特征：全站信息数字化；通信平台网络化；信息共享标准化；高级应用互动化。实现四化功能的基础如下：

（一）智能化的一次设备

一次设备被检测的信号回路和被控制的操作驱动回路采用微处理器和光电技术设计，简化了常规机电式继电器及控制回路的结构，数字程控器及数字公共信号网络取代传统的导线连接。变电站二次回路中常规的继电器及其逻辑回路被可编程序代替，常规的强电模拟信号和控制电缆被光电数字和光纤代替。

（二）网络化的二次设备

变电站内常规的二次设备，如继电保护装置、防误闭锁装置、测量控制装置、远动装置、故障录波装置、电压无功控制、同期操作装置以及正在发展中的在线状态检测装置等全部基于标准化、模块化的微处理机设计制造，设备之间的连接全部采用高速的网络通信，二次设备不再出现常规功能装置重复的I/O现场接口，通过网络真正实现数据共享、资源其享，常规的功能装置在这里变成了逻辑的功能模块。

（三）自动化的运行管理系统

变电站运行管理自动化系统应包括电力生产运行数据、状态记录统计无纸化；数据信息分层、分流交换自动化；变电站运行发生故障时能即时提供故障分析报告，指出故障原因，提出故障处理意见；系统能自动发出变电站设备检修报告，即常规的变电站设备“定期检修”改变为“状态检修”。

三、数字化变电站的状态检修

数字化变电站特点，状态检修包含以下三个组成部分：状态信息采集、状态诊断方法和检修策略应用。状态信息采集是整个应用体系的输入，检修策略为枯个应用的体系输出，状态诊断分析模型的合理建立，即如何科学合理地建立变电设备健康评价体系，是贯穿整个状态检修维护策略的核心内容，也是长期困扰工程应用的难点问题。数字化变电站技术为状态检修提供了可行的技术支持，主要体现在：智能化的一次设備、网络化的二次设备、自动化的运行管理系统三个方面。

（一）数字化变电站变压器的状态监测

根据数字化变电站的特点，可对变压器一些状态进行提取，比如变压器绕组发生匝间短路故障时，短路匝中流过很大的环流。变压器的铁耗要增大，激磁电阻正是为计算铁耗而抽象出来的一个电阻，因此也会发生相应的变化。采用适当的辨识方法对模型中的参数进行辨识，根据辨识得到的参数值可以诊断出变压器的运行状态，后面将具体探讨变压器状态检修。

（二）数字化变电站检修试验

数字化变电站的运行明显有别于常规变电站一次设备智能化，二次设备网络化，后台监控自动化是数字化变电站的最大特点，根据这些特点就确定了数字化变电站检修试验重点是过程层网络检验智能电子设备检验和配置文件检验。常规站中站控层网络的各项要求适应于数字化变电站，过程层的网络检验则是数字化变电站特有的在数字化变电站中，光纤交换机构成的过程层网络承担了二次回路的功能光纤连接正确，参数匹配合理，交换机工作正常就成为了检修试验的一项重要工作。检修试验整体传动必须在交换机IED都投入正常运行后进行，以检验网络上设备互相影响的结果。

（三）数字化变电站状态检修

数字化变电站以构建信息模型为手段，以规范数据通信为途径，以面向对象的功能服务为承载。它提供了五大类标准：逻辑节点库、公共数据类及派生的数据对象和属性、抽象通信服务接口及映射规范、自我描述规范、一致性测试规范。对于检修信息，将应用和通信的解耦。

在数字化变电站实现后，检修的方式将从：事故维修—定期维修—状态维修来发展，是技术发展的必然。定期维修以预防性试验为基础，而状态检修则必须以在线监测为基础。在线监测、故障诊断、实施维修这个过程构成了电气设备状态检修工作的内涵。

进行状态检修必须研究电气设备的故障模式，设备状态应包括：设备在线监测的特征量、预防性试验的结果数据、设备的历史运行状况和检修情况，以及设备现在的运行参数状况等。建立在在线监测基础上的故障诊断必须依据上述设备状态，全面而客观地进行评价。主要检测的设备包括电力变压器、断路器、容性设备和等。

以变压器状态检修为例子，变压器的常规计划检修使用的就是解体检修，而在数字化变电站实现状态检修后，可以通过故障模式在线监测分析变压器。通过变压器的在线监测：油中气体测量与分析、局部放电测量、有载开关的触头磨损及机械和电气回路的完整性测量等，通过变压器在线监测这些被特征化为由缺陷发展到初始故障的过程，就可以判断出故障发生的位置和地点，或者在故障尚未发生时，将其消灭在萌芽状态。一般变压器状态在线监测的项目有：绕组温度多点测量；铁心温度测量；油量、油位、油温测量；绕组输入、输出电压、电流、有功、无功监视；绝缘分解物测定；内部局部放电量检测和位置判断；冷却系统检测，通过在后台收集到异常的数据报文，就可以对症下药，精确的排除故障，从而大大的减少停电时间，减少检修人员的劳动强度。

四、结论

数字化变电站的状态检修技术尚处于探讨阶段。过程层重点在于智能化的一次设备，电子式互感器状态检修。通过继承常规变电站计划检修方式和数字化一次设备结合，以在线检测为基础，利用各种算法模型，建立数据统一平台进行故障诊断。目前国内已有数个数字化变电站顺利投运，总的来看设备运行平稳，各类数据采集、传输无误，保护和自动装置动作正常。一旦大面积的推广和实现全站设备数字化之后，传统的检修方式可能被完全改变了。可以设想今后全数字化变电站的检修工作将可以依靠软件的模拟测试来完成，将会大大提高变电站设备检修的效率，减少停电时间。