智能变电站自动化设备的调试和运行维护研究

李彦祥，张 颖，李均宏，杨向娟

（云南电网有限责任公司怒江供电局，云南 怒江673100）

0 引 言

当前社会用电需求增大，变电站应该创新工作思路，不断优化其运行状态，消除其中存在的隐患问题，创造良好的经济效益。随着智能电网建设速度逐渐加快，智能变电站受到了社会的高度重视。通过智能化设备实现自动化与数字化操作，可以保障良好的供电质量。自动化设备的种类繁多且结构复杂，在运行中容易受到多种外界因素的影响，因此需要做好调试和运行维护。此外，在竞争异常激烈的当下，做好自动化设备的管理可以有效创造良好效益，为电力企业的长远发展创造条件，因此应该明确智能变电站的运行特点和自动化设备的运行现状，以采取针对性措施，真正保障电网的安全。

1 智能变电站自动化设备的结构

智能变电站包括了间隔层、站控层以及过程层3个部分[1]。站控层可以为在线编程和设备智能化处理提供保障，整个变电站可以通过闭锁的形式加以控制，分析工作状态中的故障问题。本地监控也是该结构的基本功能，能够全面获取设备的运行状态。间隔层的功能是智能化保护，做好站控层和过程层的有效衔接，通过数据采集、运算以及统计等保障设备的良好运行。过程层主要是指二次设备或者一次设备，能够实现对设备的控制，明确设备运行的信息。只有各个结构之间的协同配合，才能使智能变电站保持安全稳定的运行状态。

2 智能变电站自动化设备的问题

当前，我局管辖内的变电站均已实现无人值守，但由于多数变电站位于比较偏远地区，以及站内远动机远程测控终端（Remote Terminal Unit，RTU）老化或其他原因，因此导致经常出现故障造成调度通信异常，常见的情况有远动机硬件死机、主程序当掉以及网络异常等。针对出现的这些问题，通常的做法是经多部门协调后下发检修任务单，组织检修小组驱车前往故障现场排查问题。现场排查问题时往往只需要重启故障设备电源，便可快速解决故障。

3 智能变电站自动化设备的调试措施

3.1 单体调试

单体调试是自动化设备调试中的常用措施，主要是针对单体设备、单体装置以及二次回路等进行调试和检查，应该明确合并单元的运行情况，防止回路出现错误，保障良好的接地效果。严格测量SV输出端口的光功率，确保配置与设计的统一性，同时还要检查合并单元的对时功能和报警功能等。在调试保护单元时，需要避免回路连接的错误，测试报文收发功能的准确性，防止采样值、单元功能以及开入开出等出现异常。网络信息交换功能是保护单元的基本功能，需要使远方参数的设置符合设备运行需求，检查电源消失信号、异常信号以及出口动作信号灯[2]。在检查测控单元时，除了检查回路正确性外，还要确保采样的良好精度，防止报文的收发功能出现异常，同时验证合闸功能、闭锁逻辑功能以及同步信号接收功能，对时精度不能超过1 ms。过程层网络设备与故障录波装置和网络报文记录分析装置相连接，在单体调试中也需要检查连接状况，明确控制器的运行状况，防止对其记录功能造成影响。此外，智能终端的调试也十分重要，主要检查报文收发、开关量接点以及报警功能。

3.2 分系统调试

分系统调试能够与单体调试相结合，实现对智能变电站自动化设备状态的全面检查和分析，以实现对故障问题的排查和处理。在调试网络系统时，应该对光缆和衰耗和标识加以检查，防止在连接中发生故障问题，同时检查VLAN的组网拓扑结构，保障良好的通信安全，防止重要信息的丢失或者破坏。在交换机参数设置中，应严格遵循网络配置文件的相关要求，在调试继电保护系统时，模拟故障问题，确保保护动作和智能操作箱动作的正确性，检查故障录波仪运行状态，保障监控后台的良好显示效果[3]。检修压板是智能操作箱和保护装置中的关键组成，应检查其对应的状态。为了能够确保检查调试的全面性，可以采用带开关实施保护传动的方式，采用监控系统联调实验加强确保继电保护系统的运行可靠性。测试SV采样也是在分系统调试中的关键环节，主要是将电压和电流应用于互感器二次绕组中，分析采样合并单元的运行情况，实现与智能二次设备的有效连接，显示报文信息。在调试采样部分时，也可以运用一次通流和加压的方式，检查监控部分的运行状况，防止显示功能出现故障，增强告警窗良好运行效果。此外，要检查远方切换定值区、远方修改定值以及远方投退软压板等。

3.3 系统一体化调试

系统一体化调试主要是指针对全站的功能进行检查，包括测控装置、保护装置以及自动装置在带电状态下的电压、相位以及电流情况，明确站内设备和对端的运行参数情况，检查各个系统的负载率，如在线监测系统、远动系统以及电能量信息管理系统等[4]。

4 智能变电站自动化设备的运行维护措施

4.1 应用远程电源管理装置

小故障不属于频发事件，能够快速消除设备故障恢复系统正常运行才是目的所在，但由于实际管理上的滞后和地域的限制，因此故障不能够快速排除。若能在调度主站端远程管理站内远动机RTU电源，便有可能在短时间内快速解决该故障所造成的一连串的通信问题和运行问题等，运用远程电源管理装置，以实现偏远地带站二次设备电源远程管理。在充分考虑并确保安全性的前提下远程管理变电站内运行远动机RTU电源，当变电站内二次远动机RTU出现故障不能正常运行而导致与远方调度主站通信异常时，通过在调度主站端远程重启故障设备电源使设备快速恢复到正常运行时的状态，从而及时有效地解决问题，避免了在人力、物力以及时间上的浪费，缩短了故障设备停运时间，极大地提高了经济效益[5]。采用多层冗余的软硬件设计，支持装置叠加扩展，保证单个部件故障时不输出不误动。同时，要在控制装置失电、上下电、复位以及正常运行等所有状态下输出不误动，确保正常运行的二次设备不会由于增加的控制装置而影响其正常运行。此外，直流电源控制电路的小型化及可靠性设计，可完成低功耗交直流自适应掉电检测。

4.2 检修维护

4.2.1 维护手段

对于电力系统运行特点的掌控，是增强其运行可靠性的关键，因此需要正确判断异常情况。在运行维护过程中，应该明确装置配置工具和系统配置工具的应用方法，在正常运行过程中以在线诊断手段为核心，实现对逻辑连结异常和物理连接异常等问题的排查和检测，使整个自动化系统能够保持良好的运行状态。为了能够有效验证智能电子设备（Intelligent Electronic Device，IED）外特性的一致性，也可以在线调用ICD文件，对比分析数据库文件。在IED外特性增量变化的分析中，需要使SCD文件保持稳定性[6]。变电站前景信息记录系统在运行维护工作中的应用，能够记录电网扰动信息和系统报文信息，从而全面分析信号的状态。系统基本单元为逻辑节点，在展示运行状态时应该确保良好的可视化。相较于传统变电站而言，在智能变电站的运行维护中采用的状态监测技术应更加可靠，改进设备检修工作，从而提升设备利用率。除了要保障信息的自我描述功能外，还要构建标准模型，增强服务的可控性。在保护回路的闭环检验中，应该明确断路器日常操作的要点。为了能够获得故障分析截面数据，需要强化自动化系统的断面状态快照定位功能。

4.2.2 信息隔离

光缆在连接间隔层和过程层当中发挥着重要作用，包含了大量的运行设备信息和检修间隔运行信息。为了能够有效隔离运行设备，应该采用信息隔离的方式，全面分析数据物理链路和信息流向，分析保护装置误动和拒动等问题。分析检修设备的检修机制，满足压板的正确投退需求，在重新置位检修品质状态位时，发挥合并单元检修压板的功能，确保保护装置和合并单元检修状态的一致性，实现电流电压信息的有效接收，从而保障动作正确性。在检修状态位置的部分情况中，采用保护装置加以判别，除了要分析输出数据的检修品质外，保护装置还要判断接收数据，对可能发生误动的保护进行闭锁处理，进而完成被闭锁保护功能的恢复[7]。此外，在GOOSE信息的检修状态中，若不在检修位，则对GOOSE开入进行闭锁处理。

4.2.3 二次设备故障处理

保护装置发生故障将会导致整个智能变电站的运行面临较大的风险，因此应该注重其故障的及时处理，消除其中的安全隐患。要通过识别和定位故障，实现与调度人员的及时沟通交流，并利用装置重启以达到良好的运行状态。此过程中，退出保护GOOSE出口软压板，完成检修状态的设置。同时，远程电源管理装置的运用，能够为装置的重启提供便捷，确保故障处理的时效性，防止对用户用电造成严重的影响[8]。在处理智能终端的故障问题时，通常可以采用保护装置的处理方式，无需改变一次设备的状态，这主要是因为智能终端不会对其产生影响。此外，处理交换机故障也是运行维护中的关键点，应该在定位故障位置的同时完成重启操作。当无法进入到正常运行状态时，则需要由检修部门进行故障处理，明确交换机故障的影响范围，如变压器保护、母线保护以及过负荷联切等。另外，采样不同步和采样不连续等，是合并单元中面临的主要问题，应该检查主时钟和主干交换机的运行状况。当信号灯出现故障问题时，需要检查工作电源。

5 智能变电站自动化设备的运行维护措施效益分析

智能变电站自动化设备的运行维护可减少驱车去现场处理的次数，一定程度上降低运维成本。例如，重新启动远动机工作往往需要2名专业人员和1辆车，奔行几十千米甚至上百千米，来回往往要花费1天的时间，而经智能变电站自动化设备运行维护后可快速解决问题，经济效益显著。另外，可迅速判断是否为设备假死问题，避免工作人员去现场处理问题。还可以将该系统作为辅助手段，对地理位置偏远的变电站设备运维提供帮助，节省成本[9-11]。

6 结 论

自动化设备的调试和运行维护是智能变电站工作的重点内容，对于保障整个电力系统的良好运行状态至关重要，尤其是自动化设备的运行环境较为复杂，对于调试和运行维护提出了更高的要求。工作中应该以远程电源管理装置的运用为主，消除时间和空间因素的限制，以降低成本投入，切实保障智能变电站的安全性与稳定性，明确单体调试、分系统调试以及一体化调试的要点，从而消除其中存在的故障隐患问题。