智能變電站繼電保護設備的運行和維護研究

李 斌（國家廣播電視總局七六三臺，吉林 吉林 132400）

1 智能變電站繼電保護的基本概述

1.1 智能變電站的基本結構

智能變電站的主要結構包括“三層”“兩網”。“三層”是指站控層、過程層和間隔層。站控層是變電站的中心組成部分，在變電站運行過程中可以隨時掌握各種信息，具有重要的作用。它通過采集的信息控制電力通信和同步對時。過程層是為了保護智能變電站設備而存在的，包括合并電源、智能終端、電壓互感器、開關設備、電流互感器和短路器等結構，工作時可以通過模擬智能變電站的用電量獲取開關用電量。同時，過程層也可以進行一定程度的信息采集工作。間隔層位于上述兩層之間，為智能變電站提供電力支持。它通過各種二次設備的同步工作保證主要設備的正常操作。“兩網”指的是過程層網絡和站控層網絡，構成了繼電系統的保護網。

1.2 智能變電站繼電保護機制

智能變電站中的過程網是繼電保護機制的重要組成部分。在實際運行中，智能變電站繼電保護機制的各種信息和數據不是固定不變的。因此，在對繼電保護機制進行采購的時候，要充分考慮智能變電站的實際情況，判斷繼電保護機制能否滿足當前變電站的需要。

2 智能發電站繼電保護設備運行技術應用

智能變電站中，繼電保護設備可以有效減少系統運行管理需要的人力和資金投資，同時降低安全事故發生的可能性。因此，要對繼電保護設備進行持續改革和發展。

2.1 智能整定和在線校核技術

智能制定以及在線校核技術需要通過與智能變電站的智能控制系統的結合發揮作用。具體來說，智能變電站的智能化控制系統與智能機電保護系統中的計算機監控系統相互結合，通過收集數據詳細了解整個網絡的運行情況和聯接通信情況，然后通過這些信息的計算和整合獲取系統內部的作用關系。在明確系統之間的作用關系后，可以通過在系統內建立虛擬的模型實現整定和校核。該技術可以變化無常設備信息保持相對穩定，使各種數值保持在一定范圍[1]。

2.2 自適應繼電保護技術

自適應繼電保護技術的應用可以進一步促進變電站的智能化。傳統變電站的保護中，最大的缺點在于只能對設備進行檢測，雖然可以對檢測中發現的異常進行提示，但是無法進行自動化調整。設備發生異常和人受到異常提示通常有一定的時間差，使設備的維修工作存在延時。自適應繼電保護技術可以實時監測系統，及時發現檢測中的異常并進行自適應調整，從而實現繼電保護。該技術最大的好處在于靈活調整設備異常情況。目前，該技術的發展已經達到了較高水平，可以調整和修復設備運行中出現的常規障礙。總的來說，自適應用電保護技術具有及時、可靠以及靈活的特點，可以有效促進繼電保護系統性能的發揮，保證發電系統的穩定安全運行。

3 智能變電站繼電保護設備的維護

3.1 智能變電站正常工作時的維護

應加強對工作人員的專業培訓，使相關工作人員清楚了解智能變電站的運行原理和設備的基本結構，以便在使用相關機械和設備的同時對其進行維護。即使在智能變電站正常工作時，也要關注相關設備的運行狀況。具體而言，相關工作人員應該做到以下三個方面。第一，工作人員按照標準操作時，記錄對機電保護設備的運行情況，并在每天的會議上上報，使所有的工作人員能掌握繼電保護設備的情況，從而在出現異常時采取針對性的措施。第二，工作人員應該根據系統獲取的信息處理設備，出現異常時要針對了解的設備狀況和統計信息判斷異常，如果是嚴重的異常，應立即聯系專業維修人員，同時安排好異常之后的善后工作。第三，當出現短路器自動斷開情況時，應逐一排查現場情況，分析故障的原因。當繼電保護設備出現嚴重異常情況時，應及時切斷開關，請專業維修人員來現場維修[2]。

3.2 智能變電站發生異常時的維護

智能變電站的運行發生異常時，要根據具體情況維護繼電保護設備，尤其是面對非常規異常情況，需要結合現場情況制定詳細的維護方案。以下為四種智能變電站容易出現的非常規異常和對應的維護措施。

3.2.1 信號轉發的網絡設備異常

出現信號轉發的網絡設備異常情況時，應該先分析相關網絡數據資料，根據數據判斷產生異常的具體原因，以此判斷發生故障的具體設備。確認清楚異常的設備后，可以針對性地開展維修。但是，如果是GOOSE通信故障，則需要請專業人員進行進一步分析，制定更加詳細的維護方案。

3.2.2 公用信號轉發的網絡設備異常

公用信號轉發的網絡設備異常情況出現后，主要會對變壓器、母線的保護設備以及過負荷的聯切設備造成影響。解決方法是先查看網絡結構分析異常的原因，結合技術手段處理異常。需要注意，這種情況導致的網絡設備異常通常會造成較大范圍影響，因此出現這種故障時要提前做好現場的安排工作，以最大化地降低損失。

3.2.3 MU異常

MU異常是指在電壓互感器和電子式電流接口裝置的合并單元出現的異常。當出現MU異常時，最重要的是要詳細檢查繼電設備，尤其是對細節部位的檢查，然后根據檢查結果采取針對性的維修。依據經驗來說，MU異常通常是繼電設備的某一個細節裝置出現了故障。

3.2.4 繼電保護設備的智能終端異常

繼電保護設備最大的特點是智能，而實現智能化主要源于智能終端。因此，一旦智能終端出現故障，如出現跳閘情況，工作人員不能忽視問題的嚴重性，不應直接重新打開電閘，而應該請專業的技術維修人員通過具體的現場考察和數據分析判斷具體的異常設備，從而采取相應的維修措施。這種異常的特點是維修需要的技術水平較高且對整個智能變電站影響較大，因此處理這種情況應及時聯系專業的維修人員維修[3]。

4 智能發電站繼電保護設備運行和維護的質量控制

4.1 重視光導纖維應用

光導纖維是繼電保護設備采集各種信息和進行邏輯分析的基礎。因此，為了提高繼電保護設備的運行效率，以適應智能變電站的發展速度，要將光導纖維應用到繼電保護設備中。同時，光導纖維的應用除了可以提高信息的傳輸速度之外，還能解決電磁互感器工作時產生的相關問題。

4.2 設立管理監督人員

為了保證繼電保護設備在運行的各個環節的效果，除了相關的操作人員，還需要設立專門的管理和監督人員。管理監督人員要具備對繼電保護設備的運行原理和繼電保護設備結構的了解，同時要掌握專業的管理學知識。當智能發電站出現故障時，能夠通過現場勘查和專業分析確定故障原因，然后根據具體情況指導現場人員排除故障。另外，管理監督人員要監督工作人員的操作，保證繼電保護設備的操作嚴格按照標準執行。除了人員管理之外，管理監督人員還要對設備進行管理，包括對繼電設備的壽命周期管理、從采購安裝到運行的情況管理和對設備日常維護的管理。

4.3 建立設備的日常管理體系

智能發電機的繼電保護設備在日常使用過程的維護管理，對設備的正常運行有著重要意義。因此，應該建立對設備的日常管理體系，完善日常維護工作。第一，要保持設備本身以及周邊環境的衛生狀況，及時清理。第二，要定時保養設備，如要定時關注設備中油的使用情況，保證油壓處在正常范圍，要定時記錄和上報設備的磨損情況。第三，當發現設備有運行障礙時，及時停止運行，避免因設備故障而產生作業事故。第四，改良現有設備，創新現有的技術，尤其是與計算機網絡技術的融合，實現對智能發電站整個用電系統的監測與控制。

5 結 論

要實現繼電保護設備對變電站的保護工作，除了對設備維護以外，還要進行技術改革。目前，我國雖然在相關技術上取得了一定進步，但是為了電力系統后續的穩定發展，還需要將更多技術應用到繼電保護中，如引進計算機系統的一體化技術，通過網絡完成繼電設備的全自動化監測與調整，降低人工資源的投入，在降低繼電保護設備運行成本的同時，提高設備的保護效果。