智能变电站继电保护设备运行及维护

毛炼

国网江苏省电力有限公司盐城供电分公司 江苏 盐城 224000

1 智能变电站的概述

目前市面的智能变电站主要由站控层、过程层、间隔层等几个部分组成，期间借助于电子互感器来传导信息，搭建相应的数据模块，并通过互联网平台对变电站进行动态化的监测和控制，协调好继电保护装置的正常工作。从智能变电站继电保护机制的层面来看，过程层是其中最为重要的一部分，原因在于过程层是收集信息、执行指令和对继电保护设备实施保护的关键环节，而在拟定过程层运行机制的过程中，必须要充分考虑到眼下智能变电站的运行情况，确保能完全满足变电站及继电保护装置动态变化的需要，实现对设备运行环境的集中化分析和调控。

经过大量的调查和实践研究，发现智能变电站与传统变电站在运行和维护上都存在较大的差异。首先，与传统的变电站相比，智能变电站的运行方式非常简洁，且工作效率极高，但由于设备的内部构造异常复杂，这就在很大程度上增加了检修维护的难度。而传统的变电站结构较为简单，所以不需要工作人员花费大量的精力和时间进行维护，但在变电站的实际运行阶段，却需要采用人工方式完成一些特定的操作，用以辅助变电站的持续工作；其次，基于智能变电站的简洁性，设备在运行过程中产生的能耗量极低，所以总体上的运行成本并不高，但因为智能变电站的结构复杂，其中各类设备、元件等的造价非常高，这就在无形之中增加了维护成本。而传统变电站则截然不同，因为内部结构的简单明了，无论是对破损、故障的设备进行维修，还是需要更换新设备，都不会花费过高的成本。针对以上的问题，从另一方面来看，智能变电站的稳定性要远远高于传统的变电站设备，故而在工作期间发生异常情况的概率较低，并且所带来的效益极大地超出了维护花销，因此在我国电力工程建设中有着相当高的实用价值。基于此，进行对智能变电站和继电保护装置运行及维护的研究是必要的，以进一步推动国家智能电网建设水平的提升。

2 智能变电站继电保护设备的常见问题

从继电保护的原理上来讲，智能变电站与综自变电站并无太大的不同，但继电保护措施在设备上的体现却有着较大的差异。在实际的工作阶段，需要重点注意以下几个问题：①在变电站运行过程中，电流电压的模拟量先经过系统的合并单元，然后汇入继电保护装置，由保护装置与智能终端共同作用来实施对跳合闸的保护。在这方面，明确地呈现出了光纤回路对传统二次电缆的替代；②受到一些不可控因素的影响，合并单元和智能终端发生故障的概率将会大幅度提升，一旦设备产生故障，与之相关联的保护装置很有可能同时出现运行异常的问题。当然，这种现象在智能变电站中可谓体现得淋漓尽致。之所以这样说，是因为智能变电站中存在着“一对多”的情况，即一个合并单元或智能终端连接着多个继电保护装置，而这时如果发生故障，将会进一步扩大影响范围；③由于合并单元和智能终端长期暴露于室外环境下，在风雨和光照条件下，设备不可避免地会出现一些质量问题，如受潮、腐蚀等，这都将导致智能变电站的使用年限大大缩短，且难以保证供电的稳定性；④在现实当中，若未向合并单元、智能终端等结构配备液晶，那么工作人员将无法第一时间发现故障，导致故障检修工作难以开展，甚至引发严重的电力安全事故，大大增加继电保护设备维护检修的成本。综合以上几点问题，必须要深入了解智能变电站继电保护设备的运行原理，并根据实际情况制定科学的维护管理方案。

3 智能变电站继电保护设备运行及维护的策略分析

3.1 智能变电站的自我调适

智能变电站在自我调适方面具有显著的价值，借助于自身的智能化属性能较好地防范一部分异常问题的出现。尤其是近年来，很多新型的高压断路设备在智能变电站中得到了使用，并且其中还涉及了一些高科技电子元件的运用，这使得智能变电站的自我调适效应有了再度的提升，其优势主要表现为以下三点[1]：①在智能变电站的运行机制中，电力电子技术、现代信息技术以及其他先进的设备取代了传统开关、继电器的使用，期间通过分析电压电流的模拟数据，并将分析结果转化为数字信号，再利用恰当的程序算法实施对跳闸、合闸角度的精准计算，从而实现对智能变电站的自动化操控。与传统的控制模式相比，这种方式不仅响应更及时，也能大幅度将继电保护过程中的暂态电压幅值；②智能变电站的断路器能高效地完成各类信号的处理，准确性和效率均能得到保障，并且由于断路器在这一整个过程中具备工作独立性，这也在侧面分担了主控制站的监管压力，有利于增强智能变电站继电保护设备的稳定性；③与传统的变电站还存在一点明显的不同，绝大多数智能变电站中都安装了智能传感器，该设备除了能完成电压电流的互感操作，也能与微机模块进行联动，提高数据信息的处理效果。另外，部分智能传感器本身就带有CPU，这意味着它们能独立地收集和测算相应的数据信息，这对于加快智能变电站故障的排除速度具有极大的优势，能更好地维护继电保护设备的安全运行。

3.2 主要继电保护设备维护

正如上文所提及的，智能变电站的内部结构比较复杂，与那些常规的继电保护设备相比，智能变电站继电保护设备的运维管理也要讲究不同的方式方法。①在变电站运行期间，为加强对故障数据的集中化控制，规避重要信息丢失的问题，必须做好信息备份工作，如可选用光纤作为连接继电保护设备的主要材料，以提高信息传输的稳定性；②在进行连接状况检查时，除了要检测设备的自动报警模块是否正常，也需要注意控制好温度、雷雨天气、外力碰撞等外界条件对继电保护设备的破坏，实施集中化管控；③监控系统作为智能变电站中至关重要的一部分，其是实现远程监控、在线监控的必要前提，因此相关工作人员一定对监控系统进行重点维护，避免影响到后续设备运维管理工作的高效开展。在无人监控方面，通过执行DL/T860标准通信，并注重SCD配置的优化，能较好地保证各项监控信息的准确性，提高智能变电站继电保护效果；④交换器也是智能变电站中非常重要的一个元件，同样需要工作人员着重管理。在具体的维护阶段，一方面要注重交换机整体配置和运行参数的校验核对，保证交换机的运行机制完全满足通用标准，另一方面要定期检查交换机的运行速率和镜像等其他部分功能，进一步确保交换机的正常运行，增强信息交互效果。

3.3 继电保护设备异常处理

针对智能变电站继电保护设备在运行过程中出现的各类异常，提出从以下几个方面进行处理[2]：①信号转发网络设备故障。对于这种故障类型，最通用的方式是借助相关的网络图数据资料，从中提取有价值的信息，据此判断故障点及故障的产生原因，再采用针对性的方法解决问题。在此期间，工作人员必须认真分析网络运行结构，将故障造成的负面影响控制在最小范围内，以避免引发更严重的后果；②智能终端故障。由于智能终端在跳合闸控制中发挥着极其关键的作用，倘若在运行过程中发生故障，智能变电站的跳合闸将很有可能脱离控制，无法实施对变电站的保护。在实践中，一旦发现跳合闸处于失控状态，工作人员需要立即锁定出现问题的智能终端，并通知检修人员进行及时的处理，之后要立即退出智能终端的出口板，使智能终端尽快恢复到正常的运行状态；③间隔合并单元故障。结合以往的经验来看，合并单元往往是智能变电站继电保护中最薄弱的环节之一，很多供电企业在这方面的重视力度不足，导致合并单元故障的问题未能得到有效的控制。合并单元故障的诱因来源于多个方面，对此必须要深入现场，详细地学习合并单元的运行原理，以便快速排除故障，避免对整个智能变电站的稳定运行产生影响。

3.4 继电保护的检测与监控

较之传统的继电保护技术，智能变电站在继电保护检测方面具有得天独厚的优势，原因在于其在互联网二次设备和智能化一次元件的作用下，能实现基于科技属性的设备管控和信息共享，故而检测的效率及精准性更高。在实践中，工作人员可借助继电保护检测设备进行电流电压模拟信号的传输，使这些模拟信号顺利地进入信息接口，再将信号输入电路当中，由此就形成了一个完整的检验机制，用以检测继电保护回路的状态和发电信号的传输情况。在此基础上，为了实现对智能变电站继电保护设备的动态化监控，还需加强对互联网层面的设计，正确尽快形成比较理想的信号标准，根据信号的发声情况实施相应的制动操作。在这方面，以前主要是通过在变电站内安装特定规格的录波仪来进行控制，在理论上这种方式完全可行，但由于实际工作中涉及多个电路的波形检测，此时录波仪能发挥的效果甚微。而通过互联网层面的设计，合理运用无线网对站内各个功能模块进行优化处理，不仅能大大节省接线空间，更重要的是能极大地缩短故障检修时间，提高故障报错机制的准确性和及时性。

4 结束语

通过对智能变电站继电保护设备的运行及维护展开详细的调查和研究，得知[3]：①智能变电站主要由站控层、过程层、间隔层等几个主要的部分构成，其中过程层在整个继电保护运行机制中发挥着极其重要的作用，故而需要进行重点管控；②与传统的变电站相比，智能变电站的运行效率高、运行成本低，但维护难度大、维护成本高，而传统变电站则截然相反。然而值得注意的是，智能变电站中涉及大量高科技且高精密度的设备、元件的使用，内部构造更加完整先进，这注定了其在工作期间具有较低的错误率，能避免诸多异常情况的发生；③在智能变电站的运行过程中，要格外注意合并单元和智能终端的维护管理，由于这两种设备长时间暴露于室外环境中，故而发生故障的概率也将大大提升，这是工作人员需要关注的一点；④关于智能变电站继电保护设备的运维管理和故障诊断，建议从智能变电站的自我调适、主要继电保护设备维护、继电保护设备异常处理、继电保护的检测与监控这四个方面入手，根据实际情况的不同采取针对性的解决措施，使变电站在工作期间产生的各类隐患均能在最短时间内得以消除。为了切实做好这项工作，相关工作人员要不断学习先进的理论知识和操作技能，强化专业基础，并形成严谨端正的工作态度，尽可能避免一切人为因素引发的安全隐患，从而提高故障诊断及检修的效率，进一步保证智能变电站的稳定运行。与此同时，有必要制定科学详细的维护制度和管理机制，增强继电保护设备检修与维护的规范性，并运用正确的手段持续性地完善智能变电站的性能，以便为人民提供更优质的供电服务，全力推动我国电力事业的蓬勃发展。