智能变电站故障检修系统的设计

张黎元

（国网天津市电力公司城西供电分公司 天津市 300000）

智能化作为变电站未来的发展方向，这也使智能化变电站开始出现在人们的视野之中。智能变电站随着我国电力事业的不断发展，而承担了非常重要的角色，尤其是在国家电网架设中具有重要作用。智能变电站如果出现了问题，那么会造成非常严重的后果，不仅会造成经济上的损失，也会对社会的发展产生影响，所以对智能变电站的维修工作进行研究是至关重要的。

1 智能化变电站体系结构

智能变电站主要包括控制、间隔、以及过程三个结构，如图l所示。

智能变电站中级别比较高的管理层次是控制层，它的管理系统比较多，所以能够很好的实现电网之间的信息交互，从而很好的完成信息的采集。处于智能变电站中间层次的是间隔层，该位置对于二次设备的配置来说是非常重要的，二次设备主要包括了继电保护设备以及测控设备，而变电站的稳定运行离不开继电保护设备，所以它具有非常高的可靠性。控制层与过程层之间的联系离不开间隔层，间隔才能够很好的保证二者的稳定联系。智能变电站比较基础的一个元件集合是过程层，它包括了很多一次性设备，例如电压互感器以及变压器等，所以它能够很好的提供智能电子装置。继电保护装置能够很好的与其他设备进行信息传递，而电子互感器则有效的改变了传统的信息传递模式，并且它还取代了传统的电磁式互感器。过程层非常容易出现故障，这主要是因为其保护功能和原理都不先进，所以在对智能变电站的故障进行检测维修时经常会使用继电保护技术。

2 对智能变电站进行状态检修的重要性

随着社会的不断发展，电网系统也在不断的扩大，与此同时，检修工作的难度，也在相应的增加，而专业的检修人员却很缺乏。在此背景下，社会对供电的可靠性以及安全性要求也在不断提升，我国对电力企业的经济效益也存在着很高的期望，所以在电力供应中，电力设备检修工作成为了一个比较重要的工作环节。我国也在不断的借鉴发达国家有关电力故障检修方面的技术和经验，从而对我国的智能变电站检修工作进行完善和改进，在具体检修过程中，一定要保证工作的进展具有科学合理性，最大限度的降低检修成本，提升检修质量，这样既能够保证效益，又能够保证供电的可靠性。

3 对继电保护的变电站故障进行检修

为了保证智能化变电站得到科学有效的维护，要针对智能化变电站的结构，建立相应的维护管理机制。在具体开展运维管理工作时，要充分的根据实际的业务开展情况，制定出符合相关要求的运维管理工作方案。在此过程中，要重视对系统中的一次设备和二次设备进行维护。

3.1 一次设备维护

图l：智能变电站结构

图2：电子式电压互感器结构

图3：合并单元

3.1.1 电子式互感器如果相电压出现了异常，那么很有可能是电子式互感器压出现了不平衡的现象，在此过程中，会出现一相采集异常的情况。在设备内部如果出现电流击打声音，那么很有可能出现了故障，如果一相电压为0，而另外两相电压升高，那么接地一相出现了问题。如果是光纤回路和采集器出现问题，那么合并单元采集器会不工作。一般情况下会使用继电保护法，对上述问题进行解决，图2为具体的结构。

从图2可以看出电子式电压互感器的组成结构。在进行现场维护时，要根据电力现场的具体情况，使用继电保护方法，如果情况比较严重，可以采取停运设备的方式。电子式互感器在运行过程中会使自动装置退出运行，这样能够很好的保证计量的准确性。

3.1.2 合并单元

如果发现合并单元出现了问题，那么应该及时的查看工作电源。如果发现传送到后台单元的采样值出现了异常，那么要及时的对光纤的连接进行检查。如果出现了通信警告，那么应该对电源工作是否正常进行检查。在设计合并单元使用继电保护法能够有效的解决上述问题，图3为合并单元。

从图3可以了解到合并单元的具体工作步骤，它能够将电子互感器输出的电流信号转化为数字形式，同时它也起着继电保护的作用。为了很好的保证对电流信号的接收，要保证设置足够多的输入接口，除此之外还应该设置间隔电压互感器，或者是接入间隔电压信号，在对母线进行设置时，要保证与电压单独进行配置，并且相应的合并单元要对应相应的母线，如果是对双母线单分段进行联接，那么需要把一台母线的电压合并为3Q/GDW426—2010 型号的三段母线电压，这样才能够很好的对变电站进行保护。

3.1.3 智能断路器

比较常用的一种高压电气设备的绝缘介质是SF6，该气体容易出现泄漏，所以对密封面和管路接头处的密封性有人很高的要求，与此同时，大气中的水分也会渗入到该介质中，这样会影响绝缘强度，如果严重的话，还很有可能会发生闪络。而SF6 断路器的使用能够有效的解决上述问题，它在具体工作时对高气压以及串联断口没有要求，由于其自身的特性优异，所以在电压和电流参数方面，得到了很好的应用。在对设备进行一次维护时，主要分为运行维护和维护检修。运行维护的进行，能够有效的保证运维工作的高效完成，维护检修能够有效的提升检修效率，在具体检修过程中，不会出现设备的更换和拆卸。

3.2 二次设备维护

对智能变电站的运行进行监测与控制，离不开二次设备的功能，电力技术在不断的发展和进步，所以传统的运维技术已经不能够满足需求，所以在对二次设备维护方案进行设计时，会使用继电保护技术。

3.2.1 网络交换机

过程层和控制层是网络交换机中主要的组成部分，网络运行的报文一定要符合相关标准，并且要能够代替常规变电站报文，在此过程中要采取科学合理的报文格式，这样才能够保证网络运行的可靠性。

3.2.2 合并器

合并单元能够有效的从电子式互感器中接收相应的电流信号，所以它是一种数据交流单元，除此之外它还能够对数据进行转换，从而能够很好的促进二次设备维护。图3中的合并单元是通过光纤对数据信息进行传递的，所以对光纤尾部弯曲半径有一定的要求，一般情况下半径要大于5 厘米，并且不能够出现破损问题。元件的长时间运行会出现老化，所以要重视对合并器模块温度进行观察。

4 状态检修的不足之处

状态检修工作具有一定的复杂性，并且该工作起着非常重要的作用。我国传统的检修方法为定期检修，如今所使用的检修方法为状态检修，但是人们对新型的检修技术还缺乏一定的认可度。很多继电保护行业的人员，并没有对该项工作有所了解，这对维修工作的有效开展起着阻碍作用，并且很难保证维修工作的质量，对设备的安装质量和运行缺陷不能够有效的检测。除此之外，传统的定期维修制度也是阻碍检修行业发展的一个因素。工作人员在工作过程中往往缺乏一定的灵活性，只是对规章制度进行照搬，不能够很好的对经验和规律进行总结。该现象是有待解决的，否则会严重影响该行业的发展。

5 状态检修技术

智能变电站的检修工作也有一定的发展历程，先后经历了事故检修，计划检修以及状态检修。在故障发生之后进行相应的补救工作，称为事故检修，该工作的进行具有一定的被动性。对可能出现的问题进行预防称为计划检修，该工作的进行需要消耗很大的人力和财力，并且缺乏一定的延续性。状态检修能够有效的提前排除故障，在此过程中主要是利用了设备对信息和数据进行采集，并且状态检修会使用到很多高科技的信息手段，所以能够有效的实现对设备的实时评估和检测。

5.1 一次设备状态检修

一次设备的在线状态检测范围会不断的扩大，这主要是因为先进传感与检测技术得到了广泛应用，该技术的应用能够很好的对变电设备的局放、套管绝缘、以及热点温度等进行监测。对于一些具有溶性的设备，例如CT、CVT 等，能够有效的对其电容量进行监测，能够有效的对避雷器的泄漏电流进行检测，能够很好的对开关设备的机械特性，GIS 局放，以及密度等进行监测，使用分布式光纤测温技术，能够很好的对电力电缆的温度和局方进行检测。在智能变电站中使用数字化技术，能够有效的提升监测数据的有效性。非常规的互感器会代替传统的电磁型互感器，这样能够直接的对数字信号进行输出。随着微电子和计算机技术的不断发展和进步，传统的一次设备得到了很好的改善，能够很好的对智能传感器进行配合，从而输出相应的数字化状态信号。通过过程层输出的数字信号，具有很强的抗干扰性，并且信号的动态范围也比较大，这在一定程度上提升了监测数据的可靠性。

5.2 二次设备状态检修

智能变电站二次设备继电保护装置实现状态检测是非常容易的，这主要是因为该装置实现了微机化，但是在此过程中还会出现二次回路分散并且点多的问题。在对二次回路的界限是否准确进行监测时，如果使用在线监测的方法，那么需要很大的成本，并且也有一定的难度，所以在对其进行监测时，可以使用离线的方式进行验收和管理，在此过程中需要重点对设备进行管理。微电子元件和高集成电路在智能变电站二次设备中应用比较广泛，所以变电站状态检修的重点监测内容是，变电站二次设备的电磁干扰。电磁波干扰会导致元件损坏，信号失真等问题。要想很好的实现二次设备的电磁兼容，可以采取以下方法：首先可以使设备的抗干扰能力提升，其次，可以提高干扰源和敏感设备之间的耦合度，最后，要从源头上对干扰源的控制进行分析。

6 结束语

由以上可知，智能变电站的应用对社会的发展来说具有重要的现实意义，为了更好的保证智能变电站的正常运行，要重视对其进行状态检修。对变电站进行维护和检测时，状态监测和检修起着重要的作用，但是该工作在具体开展过程中，还需要进行更深层次的研究，有关部门要针对该项工作制定科学完善的制度，并且要重视新技术的研发和应用。