智能变电站继电保护设备的运行和管理研究

（国网天津市电力公司武清供电分公司，天津 301700）

0 前言

现阶段，电力系统安全运行是保障社会平稳发展和经济价值持续增长的重要基础，对人们的生产生活具有巨大的影响。而在先进科学技术的支持下，电网建设逐渐实现智能变电站的运行应用。利用计算机技术和数字化技术等，实现对一次设备和二次设备的信息化管理，通过构建智能化平台，提高变电站系统运行的稳定性和安全性。但其在运行和管理中仍存在一定的问题，需要相关检修和管理人员加强运维技术和管理方法的运用，提高电网整体的运行质量和效率。

1 智能变电站的结构

智能变电站作为电网系统中的核心部分，承担着电力输送的功能，直接关系到输配电效率和供电质量。当前我国所采用的智能变电站一般结构为三层双栅形式，其中三层是指站控制层、过程层以及间隔层，双栅则是指过程层网络和站控层网络。其中站控层是整个变电站的控制中心，具有相对较高的管理能力，负责收集信息、判断信息、实现电力通信功能和同步对时功能等。过程层通过利用合并单元、开关设备以及电流互感器和智能终端等，基于电压互感器和断路器等设备，能够为智能变电站模拟量、获取开关量，作用是保护变电站的设备和收集信息。在过程层和站控层之间存在间隔层，其能够为智能变电站稳定运行起到保护作用，其中包含了安全自动装置、继电保护装置以及监控、测仪表等二次设备，主要功能是确保一次设备正常运行[1]。

2 智能变电站继电保护设备存在的运行问题

2.1 智能终端存在技术缺陷

虽然智能变电站存在较多的优势和功能，但在实际运行过程中，其智能终端存在一定的技术缺陷。比如智能终端出现故障或者是合并单元发生故障问题，会导致整体系统中的多个继电保护装置受到严重影响。这是由于智能终端没有完全的发挥故障处理的功能和作用，致使线路合并单元发生损坏，迫使继电保护装置从系统运行体系中退出，不利于保护智能变电站的设备安全性。

2.2 光纤联系不稳定

在智能变电站的运行维护中，比较显著的问题是光纤联系不够稳定，一旦继电保护装置中的光纤联系出现中断，其装置就会失去保护作用。而引发光纤联系不稳定的原因包括继电保护装置被硬物积压，破坏了与智能终端之间的联系，或者是GOOSE插件、SV插件出现故障等。这些部件在继电保护装置中需要维系性的工作状态，一旦发生故障问题，就会对发送插件造成不利影响，致使系统无法发挥智能化和自动化的保护功能[2]。

2.3 继电保护装置老化严重且更新复杂

当前在很多智能变电站中，受到空间和环境因素的影响，其继电保护装置设置在室外进行运行管理，长时间就会出现老化和破损更换等问题。比较常见的现象是智能变电站继电保护装置的智能终端、合并单元和一次设备长期在室外运行，会出现比较严重的锈蚀和积尘问题，在很大程度上造成了设备老化，影响其功能的发挥。另外一方面，对装置进行更新时，具有相对较大的复杂性和操作难度，更换GOOSE插件、CPU设备和SV设备，往往需要有丰富的操作经验，还需要设备厂商的技术指导，其更新过程是先重新下载CID配置，然后根据研发插件厂商的指导和要求利用不同工具和不同下载方式，这种现象极大地增加了运行维护和管理的难度。

3 智能变电站继电保护设备的运行和管理策略

3.1 继电保护设备正常运行时的维护和管理

由于智能变电站包括过程层、站控层和间隔层3个层次，间隔层是联系过程层和站控层的重要纽带，也是运行维护和管理的主要对象。因此相关运维管理人员需要采取合理措施，包括以下几个要点。

对智能变电站继电保护设备的运行情况进行详细的记录，以此作为维修保养的依据和参考。能够在后续故障处理和维护中，提高处理效率和质量，更快速地发现故障问题和故障原因，及时采取针对性的应对措施。

运维管理人员应当加强对继电保护设备运行的严密监控，并采用规范化的操作手段，避免人为因素影响运行质量。如在监控中发现异常，要立即进行排查和维护，将故障问题扼杀在萌芽时期，以免造成严重损失。

合理运用抗干扰措施，为保障继电保护装置的正常、稳定运行，运维管理人员需要采取有效手段防止电磁环境干扰装置保护功能。具体来说，可以运用接地保护措施，即在继电保护设备的金属外壳上加装接地设施，保障微机在运行中免受电磁干扰。同时对于合并单元，还需及时查找干扰源，在根本上消除电磁环境对微机的影响，确保其持续、稳定运行[3]。

3.2 继电保护设备异常状态下的运行维护和管理

在智能变电站继电保护装置运行过程中，出现异常状态的主要原因是GOOSE模块出现故障或者是间隔合并单元故障和智能终端故障等。针对这一现象，检修人员需要加强对电力线路、变压器和母线等设施的保护。其中线路保护则是利用智能化管理平台对电力和网络线路进行运行监控，发生故障时则需通过GOOSE网络管控断路器和电闸，以便快速实现信息交换处理，保障通信正常；变压器保护是对内部维护采用分布式维护技术，注重对非电量的保护，并采用电缆连接的方式进行处理，而对后备部分则采用集中式维护技术，基于非电量保护模块发现故障，同时发布跳闸指令，以减小变压器的损伤程度。除此之外还需对母线采取维护措施，通常情况下可以实施分段保护或将合并单元与智能终端管理系统相连接，实现有效的信息交换，最大化地发挥继电保护功能。如果在运行中母线启动失灵，运维管理人员要立即采用GOOSE网络进行传输，避免影响智能变电站的正常运行。

3.3 对继电保护设备智能终端和间隔合并单元故障的运维管理

智能终端在系统中的作用是控制跳合闸的状态，如果其发生故障，则会导致所有设备的跳合闸失控，不利于变电站的稳定运行。因此解决智能变电站继电保护设备的智能终端故障，应当及时退出终端的出口板，并对造成故障的原因进行分析，找准故障位置，消除安全隐患。对智能终端采用的运行维护和管理措施即是通过引起出口板退出，实现继电保护的作用。而对于间隔合并单元故障来说，运维管理人员需提高重视程度，采用先进技术手段降低故障发生率。比如，在智能变电站中比较常见的故障是单套配置间隔可能会发生故障，运维管理人员首先应当立即通过智能化管理平台断开故障间隔单元的开关，然后再退出运行。如果故障发生在双套配置中，则要促使单线间隔和故障位置所对应的保护出口板退出运行，并将相对应的母线保护装置退出运行，以此确保继电保护作用的有效发挥。

4 结语

综上所述，智能变电站继电保护设备是现代化电网系统中的关键组成部分，直接关系到电力供应质量，因此对其开展高效的运行维护和管理是至关重要的。相关人员应当明确智能变电站的结构，分析其存在的继电保护问题，并通过加强继电保护设备正常运行状态、继电保护设备异常状态以及智能终端和间隔合并单元故障等维护和管理，降低维修成本和事故损失，最大限度地提高继电保护效果。