智能變電站繼電保護設備的運行和維護

俞興坤，趙芳芳，左煥文

（1.嘉興供電公司，浙江 嘉興 314001；2.武漢盛帆電子股份有限公司，湖北 武漢 430200；3.武漢中元華電科技股份有限公司，湖北 武漢 430223）

1 智能變電站的概念解析

1.1 智能變電站

智能變電站是電力系統的重要組成部分，綜合性相對較強，涉及諸多專業技術和領域。隨著現代科技的不斷發展，網絡技術對電力行業的影響較大，加快了電網工程和變電站等設施的智能化發展進程。智能變電站與傳統變電站不同，具有高集成性，在運行過程中具有運維一體的功能，且操作智能、信息傳輸快、能實現數據共享，切實提高了電力系統的運行效率。智能變電站主要依托網絡通信技術實時監控設備的運行情況，通過科學的管理手段確保變電站穩定運行。

1.2 智能變電站的基本結構

智能變電站主要是由三層兩網組成。“三層”包括站控層、過程層以及間隔層。站控層是變電站的核心結構，能夠隨時掌握變電站的運行情況。過程層的主要作用是保護變電站設備，主要由電源、電壓互感器、開關、智能終端以及斷路器等組成。在運行狀態下，它可以通過模擬智能變電站的用電量得出具體的開關用電量。此外，過程層還具有信息采集功能。間隔層則位于站控層和過程層之間，主要起到支持作用，通過同步二次設備來確保變電站的供電穩定性。“兩網”則是指站控層網絡和過程層網絡，主要負責系統保護工作。

2 智能變電站繼電保護設備運行存在的問題

2.1 智能終端故障處理技術缺陷

設備智能終端發生故障后，會對繼電保護裝置產生一定的影響，但是實際故障處理技術相對滯后，現有的處理技術無法及時解決問題。究其原因，在于當線路合并單元遭受損壞時，相應的線路保護裝置會停止運行，與之聯系密切的母線保護裝置也會采取措施使系統停止運行，增加了智能終端故障處理難度。

2.2 繼電保護設備裝置老化

隨著電力系統的不斷運行，智能變電站繼電保護裝置不得不面對老化的問題。尤其是繼電保護裝置運行在室外，智能終端、合并單元以及部分一次性設備等均置放于室外，裝置極易發生腐蝕、積塵等。更換CPU設備、SV設備以及GOOSE插件對操作人員的要求較高，不僅需要豐富的實踐經驗，也需要與廠家進行高度配合。例如，在更換CPU、SV等設備時，需要重新更新CID配置。但是，不同插件生產商研發平臺存在差異，要求維修人員結合廠商實際情況合理選擇工具和下載方式[1]，增加了老化設備的更新難度，且過程相對復雜。

3 智能變電站繼電保護系統運行維護技術

3.1 繼電保護設備的運行維護

繼電保護設備的維護是智能變電站運行維護的重要內容。通過繼電保護設備的維護能夠一定程度上提高電力系統的運行效率，確保變電站運行的安全性。具體的維護作業過程主要維護通信系統、數據處理系統、備份系統以及安全防護系統。采用實際檢測的方法，以通信系統線路為對象，重點檢查數據處理中心的運行情況、備份系統數據是否完整情況以及各種外部保護設施的運行情況等，確保繼電保護設備的性能良好，提高系統運行穩定性。

3.2 監控系統運行維護

智能變電站繼電保護設備的維護成效主要看系統設備的運行狀態及效果。落實維護作業，加強監控系統運行維護，是其中一項極為重要的內容。在監控系統維護過程中，可以從3方面入手：加強監控網絡系統維護，主要檢查監控系統網絡傳輸系統的信號是否通暢，并進行相應的測試；做好監控設備硬件檢修，確保監控設備正常運行，及時發現可能存在的安全隱患；定期檢查監控系統存儲設備，以保證監控系統存儲數據完整，以便能隨時查詢、傳輸和提取數據。

3.3 繼電保護檢測工作

在智能變電站繼電保護檢測工作中，測試是排除故障的一種有效方式，具有非常重要的作用，主要包括智能操作箱測試、繼電器測試、合并單元測試以及二次回路檢查等。繼電保護操作箱和繼電器的測試應先觀察外觀是否有破損。同時，繼電器安裝必須要牢固，確保連接點沒有破損。在進行動作值測試時，至少應反復進行3次，且每次測量值與整定值誤差不得超過3%[2]。合并單元測試主要涉及外觀、SV采樣輸出輸入以及GOOSE輸入等內容。合并單元必須要標識清晰、無質量問題。在SV檢驗時，FT3數據主要是經模擬電流和電壓采集器輸送到單元合并器，然后通過二次設備進行數據輸出，以此檢查合并單元功能[3]。在二次回路測試時需要確定檢查范圍，并逐一排查范圍內的設備，同時詳實記錄各項數據。測試內容包括電流回路、控制回路以及計量電壓回路等。總之，智能變電站繼電保護檢測工作相對復雜，需要細致規劃。

3.4 繼電保護原件的運行維護

為了進一步保證繼電保護設備運行正常，需要技術人員全面檢查設備，保證設備內部零件無缺損且結構完整，內部壓板連接緊實無松動情況。在開展繼電保護系統回路絕緣性檢驗時，必須要在斷電狀態下進行，且系統內部的邏輯插件處于拔出狀態。在調試好變電站裝置后，還需要檢修維護系統通道，檢查通道管線連接是否穩定、縱聯通道是否異常、指示燈是否處于關閉狀態以及系統是否發出預警信號[4]等。系統通道維護主要從檢查側電流和兩側縱聯保護裝置兩方面入手。為了保證系統狀態恒定，還要做好光纖網絡檢查。可以采取光纖調試技術，檢驗光纖收信率，從而確保光纖穩定。

3.5 安全隔離檢修和維護

對于智能變電站而言，信息傳遞的主要渠道是二次網絡。所以，應做好網絡安全和隔離工作，嚴格控制GOOSE保溫中的檢修狀態，確保安全信息更加精準。此外，安全隔離要注重裝置檢修狀態壓板和母差裝置的間隔合并單元檢修壓板。

4 智能變電站繼電保護設備運行和維護策略

4.1 加強運行維護管理力度

為了進一步提高智能變電站繼電保護設備的運行和維護水平，必須要強化管理力度，完善相對制度，提高各部門與維修部門的配合度，最大化發揮出繼電保護裝置的功效，提高設備運行效率，為后續工作的開展奠定良好基礎。第一，制定精細化管理機制。將繼電保護設備運維管理任務進行層層分解，結合繼電保護設備的運行情況，編訂維護制度，加強各部門之間的協調配合，確保保護裝置維護工作有效開展。第二，優化現有的任務分配模式，落實權責機制，減少管理漏洞[5]。第三，制定獎懲機制，提高操作人員工作積極性。對于繼電保護設備運維工作人員而言，需要結合智能變電站工程實施仿真校驗，結合各裝置設備的運行特點，開展具有針對性的檢修和維護工作。對于工作量大和難度高的問題，可以制定獎勵機制，以調動工作人員的工作積極性。

4.2 合理設計檢修方案

智能變電站繼電保護設備運維人員需要嚴格檢查電力系統的每一個環節，如檢查繼電保護裝置運行是否穩定和線路工作情況是否符合相關要求等。要嚴格把控各個細節，經過多方調查和分析獲得更多可靠、穩定的維修信息，進而設計出具有較高可行性的檢修方案。此外，檢修工作需要根據既定計劃和預先設計的方案開展，定期巡檢，降低繼電保護設備發生故障的概率，提高裝置使用年限，延長設備運行時間，同時進行科學全面的分析，降低評估運行可能存在的風險因素，并制定相應的應對措施。

4.3 強化線路保護配置

線路保護配置在智能變電站繼電保護裝置中具有重要作用，不僅可以有效控制電力系統的各級電壓，保護電壓之間的間隔單元，還具有監測、控制和保護的功能。在智能變電站中，線路保護裝置的維護主要采取縱聯差動保護形式，主要有后備式和集中式兩種。具體采用何種形式，需要結合變電站的實際情況合理選擇，從而有效處理電力系統線路保護配置存在的問題，確保設備穩定運行，切實提高變電站的運行效率。

4.4 加強技術人員培訓

在智能變電站繼電保護設備運維管理工作中，技術人員的專業水平高低將直接決定著運維質量。因此，必須要提升技術人員的專業技能，做好日常培訓，并將培訓結果納入績效考核范疇，以引起員工的高度重視。具體實施過程中，可以從以下幾方面入手：加強技術人員專項技能培訓，通過開展仿真模擬實驗、階段性技術測評以及輪崗培訓等舉措，強化技術人員的運維管理意識，提高維護水平，從而全面提升運維管理質量[6]；加大人才戰略發展，通過“請進來”和“走出去”相結合的方式，邀請專業人士來企開展專題講座，不僅講解理論知識，也要進行面對面實踐操作，還要利用節假日組織技術人員參加行業技能培訓或是與同行業進行交流，切實提高技術人員的專業技能；抓好人才招聘關，提高人才招聘門檻，錄用實操經驗豐富、專業技能過硬的復合型人才。

4.5 單獨設立監督管理崗

為確保智能變電站繼電保護設備各環節正常運行，不僅要求技術人員具有較高的專業水平，還應設立專門的監督管理崗，配備監督管理人員專項負責運維工作。監管人員不僅要充分了解繼電保護設備的原理和結構，還應具備相應的管理學知識。當繼電保護裝置發生故障時，監管人員需要能夠根據現場情況快速找出故障原因，從而排除故障，確保設備盡快恢復正常運行。此外，監管人員要做好操作人員監管工作，指導操作人員嚴格按照要求運行設備。除人員管理外，還要開展設備管理，包括設備運行、生命周期、采購安裝、調試以及日常維護等內容。

4.6 提前做好風險預案

智能變電站繼電保護設備運維管理工作中，風險評估是一項極為重要的內容。設備運行前，技術人員需要開展風險評估，嚴格執行風險識別過程把關，并對評估結果進行公開，而后編制風險識別表完成風險評估。在電力行業中，必須規范每個環節的風險評估標準，參照行業統一指標制定風險識別表。開展風險評估時，評估人員不僅要具備專業的知識，還需要豐富的實踐經驗，要對可能存在的風險做到心中有數，做到合理規避。

5 結 論

經濟的快速發展推動了社會的進步，城市化建設進程日漸加快，給我國電力行業的發展帶來了巨大機遇和嚴峻挑戰。繼電保護設備能夠提高變電站運行的穩定性和安全性，有效保障日常生產生活的供電。同時，繼電保護設備還能實時掌握設備的運行情況，了解設備運行狀態，一旦發生故障能及時響應，并能快速從線路上進行阻斷，從而確保其他設備不受影響，使設備能夠正常運行。若想要最大化發揮繼電保護設備的功效，必須要做好運維管理工作，多措并舉提高管理效率。今后還應進一步加深對繼電保護設備運行維護技術的研究，在現有技術的基礎上不斷完善，掌握更多先進的技術，切實提高運維水平，從而為繼電保護設備的穩定良好運行奠定良好基礎。