智能变电站继电保护设备的运行维护技术

国网宿州供电公司 左一成

1 智能变电站继电保护设备的运行和维护主要内容

智能变电站继电保护设备的运行和维护是确保电网稳定、安全运行的关键环节。这包括对继电保护设备的功能、状态和性能的持续监控，以及及时的维护和故障处理。在智能变电站中，继电保护设备的运行和维护工作主要围绕设备的配置、定期检测、故障诊断和处理、数据分析以及系统升级等方面展开。首先，智能变电站的继电保护设备需要根据电站的具体运行条件和配置方式进行精确设置。

这涉及设备的参数配置、保护逻辑的设定以及通信接口的配置。通过精确的配置，可以确保在电网发生异常时，继电保护设备能够及时准确地动作，从而避免或减轻故障带来的影响。其次，定期对继电保护设备进行检测和维护是保障其正常运行的重要措施。这包括对保护设备的保护特性进行测试，检查设备的物理状态和环境适应性，以及对软件和硬件进行定期更新和维护。

通过这些方面的有效实施，可进一步增强智能变电站的运行稳定性和安全性，确保电力系统的正常运行。具体来说，在实施故障检修作业时，首先要进行故障识别，确定问题和故障设备，然后有针对性地实施故障检修和故障处理。

日常维护变电站智能继电保护设备，包括定期进行维护工作，旨在提升设备的性能、运行安全性和系统稳定性。通过精心的维护和保养，确保设备在关键时刻能够发挥出最佳的性能，从而保障电力系统的稳定运行。在智能变电站的日常维护中，维护人员按照智能继电保护设备的操作规程，执行相关的检查和维护任务。

第一，下达检查指令，这些指令涵盖了设备的整体状态、性能参数，以及运行中可能出现的异常。通过这些详尽地检查，可以确保设备运行的稳定性和可靠性。第二，根据检查指令的执行结果，维护人员需要进行更为专项的维护和保养。这可能包括对设备的清洁、紧固、调校和更换部件等。特别是在检测到设备性能下降或有潜在故障迹象时，专项维护变得尤为重要，以防止小问题演变为大故障。第三，对监控设备的维护。在此针对智能设备部件需合理监测其运行情况，由此基于深层运行逻辑完成分析，从而准确评估整个智能变电站及继电保护装置的运行性能和质量。在智能变电站的运行和维护时，对智能设备部件进行运行和维护操作也是维护的重要组成部分。在应用中，对智能设备组件的运行维护，特别是智能控制期间的停电、停电试验效果，如进行停电试验，停电后能起到控制效果，且智能设备组件的运行正常。

2 智能变电站继电保护的技术要点分析

现阶段，随着我国经济水平的不断上升，通信与网络技术也得到了蓬勃的发展，对于电力领域的使用需求也不断扩大，因此智能变电站技术的完善具有较大的现实意义，当前我国相关技术日趋完善，形成了独特的智能电网，在电网中，主要依据一次以及二次设备节点作为主要使用核心，基于数字化数据传递技术进行智能变电站运行过程的信息交互需求，在变电站系统中，这些设备基于数字化改造，与当前传统通信平台具有良好的结合性，其具备更多可能性，由此为电网的安全提供了基础保障。

2.1 主体结构

智能变电站的继电保护主要结构首先以变电站控制级为基础。变电站控制级是智能变电站控制的最高级别，也是控制中心，可以做好数据交换，收集控制装置的状态和变电站的整体保护情况，利用保护数据进行合理评价，可以采用相应的控制启动和中断逻辑，具有较强的自我抽象能力[1]。其次是间隔率。间隔率是指智能变电站保护继电器的运行和维护在间隔级进行的频率，变电站的控制级也可以与过程级相互关联。此外，区间数据也可以在这个区间主设备中使用。

2.2 技术要点

当前，受到相关技术不断发展的因素影响，智能变电站的运行及其继电保护重点产生了一定程度的技术优化，现阶段在智能变电站系统中，基于全光纤通信系统的应用能够较好提供继电保护量，实现继电保护的高自动化及智能化。因此，目前智能变电站的继电保护无论是在运行方式，还是在维护内容上都树立了新的维护和运行标准，与传统变电站相比，还存在较大的差异。

其次，确保二次数据的准确性是基础。这需要通过定期校验数据采集和传输设备来完成。数据采集设备，如传感器和转换器，必须保持高精度和良好的工作状态。同时，数据的传输通道也需要保持畅通，以避免数据在传输过程中的丢失或错误。在此基础上，还应保障所有监测点的数据都能被完整地记录和储存。任何数据的缺失都可能导致对设备状态的误判，增加运行风险。因此，定期检查数据存储系统，并确保其有足够的容量和备份机制，是非常必要的。

3 智能变电站继电保护运行问题

3.1 光纤连接不稳定

智能变电站继电保护运行中常见的问题是光纤连接的不稳定性。这种不稳定性可能由多种因素引起，对智能变电站的正常运行构成威胁。

例如，继电保护设备在运行时可能遭受外来硬物的撞击，这样的情形可能导致智能终端之间光纤连接遭受物理上的损伤。这种损伤可能导致信号传输中断或不稳定，影响保护装置的正常工作。光纤作为传输介质，虽然具有高带宽和抗电磁干扰的优点，但其物理脆弱性使得其容易受到物理损害。另一个常见问题是保护装置的GOOSE（Generic Object Oriented Substation Event）或SV（Sampled Values）连接器损坏。这些连接器是实现智能变电站中信息交互和数据同步的关键部分。其损坏可能导致数据传输错误或延迟，进而影响继电保护系统的响应准确性[2]。

3.2 智能终端故障处理技术缺陷

智能变电站中的智能终端是实现高效和可靠运行的关键组件。然而，智能终端自身也可能存在技术缺陷，这些缺陷可能会影响其故障处理能力，进而影响整个继电保护系统的性能。此外，智能终端在处理速度方面也可能存在局限性。尽管现代智能终端具有较高的处理速度，但在极端情况下，如大规模数据流入时，其可能会出现响应延迟。这种延迟可能导致继电保护系统无法及时响应电网状态的变化，增加了系统的风险。

3.3 设备陈旧与过度升级

智能变电站的继电保护设备运行于户外环境中，面对的挑战是设备的老化和替换问题。考虑到继电保护设备，包括智能终端、合闸器及其他关键组件大多安置于室外环境，其更易受到灰尘堆积、生锈和其他环境因素的影响。这些因素会导致设备性能下降，甚至损坏，从而需要进行更换或升级。在更换如GOOSE 插件、采样值（SV）设备和处理器等关键组件时，不仅需要技术人员具备丰富的操作经验，且需要与设备制造商紧密合作。

例如，更换GOOSE 插件和SV 设备时，通常需要对系统进行重新配置，包括重新下载配置描述信息（CID）配置。这一过程复杂且具有高度专业性，因为不同的设备制造商可能使用不同的开发工具和配置下载方法，这使得更新旧设备变得很困难。此外，一些智能变电站由于设备过于陈旧，可能需要进行过度升级，这也会带来一些问题。例如，在升级过程中可能会遇到兼容性问题，导致升级失败或设备损坏。因此，对于智能变电站的继电保护设备来说，及时更新和升级是非常重要的。

4 某220kV 智能变电站继电保护设备运行维护处理措施

4.1 220kV 线路继电保护设备异常的处理

4.1.1 线路正常运行

一是耦合器装置异常。第一层，由于220kV 主干线差动保护装置与线路之间有逻辑联系，可以处理：220kV 主干线差动保护装置的检修跟踪；主干线差动保护装置的跳变输出之间的所有GOOSE 间隙触发，差动保护的软跟踪和故障。第二层是A、B 之间的逻辑联系，处理方法是：由线路汇控柜执行相应线路联动的下一线路切除硬压板；第三层处理：涉及智能终端、组合装置和间隙保护装置之间的通信。解决方案是通过线路汇控柜对相应的一组断路器输出压板进行控制，并在组合装置线路上连接到组合装置维护和检修压板。

二是异常保护装置。第一层处理：针对220kV 矩阵式差动保护装置的异常。处理措施为重新配置线路保护装置的重塑示踪输入，并使用软示踪启动故障输出。第二层处理：处理A 与B 之间的逻辑联系。方法包括将雁形线路保护装置接入软跟踪器的连续跳变中。第三层处理：涉及智能终端、联结装置和间隙保护装置之间的联系。解决方案是通过操作雁行输出、键回输出和合闸输出的软跟踪，以启动相应的保护装置。

4.1.2 线路退出运行

在处理220kV 母线差动保护装置与逻辑环节间线路的第一层级中，方法包括：启动220kV 母线差动保护装置的监测跟踪板；利用该装置元件的输出进行软件级的线路保护跟踪；同步启动母线差动保护装置的输出监测跟踪板；此过程须在两组220V 母线保护系统中实施。在第二层，A 和B 间的逻辑联系被考虑。如果线路不处于运行状态，则可忽略这种逻辑联系。在第三层，智能终端、综合设备与间隙保护装置间的通信应按下述方式处理：将线路保护装置、智能终端和综合设备纳入维护计划，以便进行后续检修；这有助于高效处理主变压器与母线之间继电保护装置的异常问题[3]。

4.2 110kV 线路继电保护设备异常的处理

一条110kV 线路只有一套保护继电器，只要有一个装置处于异常位置，就必须立即发生强制跳闸。第一层是母线保护装置和线路之间的逻辑连接，其控制方式如下：连接母线保护装置的技术控制板；该线路是“软控制板的一部分”；断开母线保护装置的技术控制板[4]。第二层是A 和B 之间的逻辑连接。其处理方法如下：该线路是母线保护系统的维护控制板的一部分。其处理方法如下：母线没有运行，所以逻辑连接被忽略了。第三层，智能终端、组合设备与保护装置之间的互动，应依照如下流程进行管理：包括线路保护设备、智能终端服务板及组合装置在内的维护工作至关重要。因此，110kV 母线主变压器的高压侧及继电保护设备的不正常情况，应与100kV 线路的故障问题采取相同的处理方法。

5 实际应用案例分析

笔者所在地区有一座智能变电站，采用了先进的继电保护设备和技术，以确保电力系统的稳定运行。然而，在日常巡视和维护过程中，发现该变电站的继电保护设备出现了一个异常情况。为了尽快修复故障，采取了以下措施。

一是对故障进行定位和分析，确定故障产生的原因是设备中的一个部件出现了损坏。二是准备了相关工具和备件，对设备进行拆解和更换故障部件。三是在修复过程中，严格按照操作规程进行，以确保设备的性能和安全性不受影响。

修复完成后，对设备进行了测试和验收，确保设备的性能和安全性符合标准。同时，对工作人员进行了安全教育和培训，以确保工作人员了解设备的安全操作规程和注意事项。通过采取上述措施，该220kV 智能变电站的继电保护设备成功恢复了正常工作状态。这一成果的关键在于及时且精准地故障诊断与高效的处理策略。确保设备的性能和安全性不受影响是确保电力系统稳定运行的核心。这不仅涉及即时的问题解决，而且包括对可能出现隐患的预防。为了持续保障设备性能和安全性，必须采取一系列措施，包括但不限于定期地维护检查、对关键部件的实时监控，以及对系统软件和硬件的定期更新。由此共同确保智能变电站继电保护设备可在各种环境、操作条件下稳定可靠运行，以便为用户提供了连续、安全和高质量的电力供应。