数字化变电站运行常见的故障分析及处理

兰玉梅

摘 要：随着现代数字化变电站规模的不断增长，数字化变电站运行过程中会发生一些有别于常规综自变电站的故障，严重影响了日常生产生活的用电需求，应引起电力行业学者的高度重视。本文将针对数字化变电站运行常见的故障及处理措施进行探讨。

关键词：数字化变电站；故障；处理措施

1 数字化变电站

变电站一般是由分层布置进行结构排布，间隔层、变电站层和过程层、站控层构成。间隔层是保护装置以及故障过滤器等设备，能够实现实时数据传输；过程层是直接采集电力系统的电气量设备；变电站层包括操作员站、主机等设备，需要汇总全站的实时数据，在接受命令后实现人机相连，从而对过程层和间隔层进行在线维护。

变电站作为电力系统的重要组成部分，不但需要变换电压等级，而且还要做好电能配送工作。整个变电站的系统从电能传输分配到系统测量和监视，再碰到故障的时候能够及时得到反馈。数字化变电站系统作为综合性的数字化系统，由于科技的进步，让计算机技术和电子通信技术的处理受到更多的应用。这种功能性的组合升级和设备简化模式，提高了变电站的安全稳定程度，降低运行成本的同时，提升了企业经济效益。

2 数字化变电站的技术特征

2.1 一次设备智能化

传统的常规机电式继电器和控制回路的结构十分复杂，且导线连接十分杂乱，一次设备智能化以后，通过微处理器和光电技术的设计，在检测信号回路和被控制的操作驱动回路处理过程更加简化，数字程控器和数字公共信号网络取代了原有的连接方式，在二次回路中应用可编程控制器，传统的强电模拟信号和控制电缆被光电数字和光线所取代。一次设备智能化可以独立于变电站级的控制系统，自主执行本地功能并能直接处理设备信息。

2.2 标准平台的统一化

国际电工委员会61850将电工、电子和电力系统等等标准化，为数字化变电站自动化技术应用建立了统一的标准和信息模型。通过建立模型将通讯服务接口抽象化并对设备进行规范，从而实现智能设备之间的互动；对一次设备和二次设备建立模型必须依据变电站的信息，因此信息共享，资源来源于全局，从而达到变电站和控制中心可以放心通信。；根据可扩展标记语言进行设备功能、系统配置和网络之间进行描述、存储、交换、配置和管理，从而简化系统、配置和实施的程序。

2.3 二次设备网络化

传统的变电站的二次设备主要有继电保护装置、运动装置、防止错误闭锁装置、测量监控装置、控制电压、同期操作装置和在线状态检测装置。而网络化的二次设备指的是将以上装置全部实现网络化，用网络将各机电设备做到高速准确的通信，设置一个标准化、模块化的微处理器进行信息通讯的媒介。这样一来传统二次设备经常出现的问题将不会出现，逻辑的网络功能模块的作用体现于此。

3 数字化变电站的常见故障

3.1 对时装置异常分析

GPS在数字化化变电站中有着重要的作用，GPS对时系统采用“双套双钟冗余”方式，即：GPS和北斗双钟互为备用，双主时钟装置采用双电源冗余切换，从最大程度保证对时系统的稳定和可靠性。GPS系统虽然有主机和从机两套互为备用，但主一保护和主二保护所需信号却都是通过扩展装置分别接出的，一旦扩展装置或输出光纤故障则没有相关设备可以备用，此时保护必须退出运行，降低了保护的可靠性。

3.2 SMV網交换机故障

SMV网交换机是各种交流量采集数据的汇聚中枢，各种保护所需数据的汇集端，负责接收合并单元送来的数据并发送给保护。当SMV网的子交换机有故障时，如果简单的复归等不能解决问题时，就可能要将与本交换机相联系的所有保护都退出，常见的情况是与故障交换机相联系的其中一套保护多间隔都需要退出保护，当是根交换机有故障时，甚至要将全站的该网络上的所有保护都退出，基于网采网跳模式无所出现哪种情况涉及范围都故障范围都较广，因此，当出现交换机告警及故障时，应立即将该缺陷逐级向上汇报，向调度员申请退出相应的保护，同时，加强现场监视，等待更换交换机备件。但是，交换机的故障类型及故障范围根据表象有可能会出现判断不准的情况，如果是小范围的故障，将保护都退出运行，反而扩大故障范围。

3.3 线路损坏引发变变电站故障

线路安全作为变电器正常运行的前提条件，其作用是保障电力能源的合理输送，确保变电器使用过程中的安全性与稳定性。引发线路损坏的原因较多，如线路接地位置开裂、损毁或线路长期高频率作业烧毁。由于变电站线路的工作原理相对复杂，因此引发其发生损坏、烧毁的原因较多，进行检修保养的工作相对复杂。

4 数字化变电站故障处理措施

4.1 母线保护

相较于线路保护，母线保护与其存在一定相似之处，不过在结构层面，母线保护更为简单。于此期间，母线保护无需发挥数据传输接收功能，仅需开展直接采样、直接跳闸，所以母线保护装置直接与智能终端、合并单元开展连接。针对智能变电站母线保护，可采取分布式设计相关装置，在开展设计过程中，各间隔相互间可采取独立母线保护方式。在这个过程中倘若为110kV数字变电站母线保护设计，则可采取分段保护方式，保护单元同时与合并单元、智能终端开展连接，不借助网络来开展信息数据传输、接收，并直接开展对信息数据的采样检测，除此之外，母线保护装置可跨间隔达成信号传输，进一步实现跳闸指令。

4.2 SMV、GOOSE网交换机故障处理措施

GOOSE网交换机是各种开关量和出口信息的汇聚中枢，当GOOSE网的子交换机有故障时，与SMV网交换机故障相同，如果简单的复归等不能解决问题时，就可能要将与本交换机相联系的所有保护都退出，当是根交换机有故障时，甚至要将全站的该网络上的所有保护都退出。因此，当出现交换机告警及故障时，应尽快判断出现故障的交换机，确定影响范围。，应立即将该缺陷逐级向上汇报，向调度员申请退出相应的保护，同时，加强现场监视，等待更换交换机备件。

4.3 对时装置异常措施

当扩展装置出现故障时可能会导致所有主一保护GPS对时异常，后台监控主机突报所有线路、主变、等主一保护GPS对时失步和采样失步报文，各主一保护装置上也均有相关信号，GPS对时屏有装置异常的信号。GPS对时装置从机中无法搜索到的卫星，无法正常进行对时工作。对应处理方式为向调度员申请退出凡是涉及到通过故障GPS对时的所有保护，检查具体GPS从机的故障插件，更换插件后恢复所有保护装置，确认对时正常。对时系统发生故障会对所有对应造成采样失步造成的影响较大，各装置自身的同步只能维持10分钟，鉴于对时系统在数字化化变电站中的重要性，建议应备齐相关备品备件以提高对该设备的可靠程度。

5 结束语

随着数字化变电站的不断建设和投运，也对数字化变电站智能化一、二次设备的运行检修管理等各方面提出了更高的要求，同时也是未来的研究方向，因此需要逐步改变传统的管理模式，不断探索、不断积累经验，积极开展数字化变电站智能化运行控制的关键技术的研究与运用工作。

参考文献：

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