智能變電站自動化設備的調試和運行維護研究

李彥祥，張 穎，李均宏，楊向娟

（云南電網有限責任公司怒江供電局，云南 怒江673100）

0 引 言

當前社會用電需求增大，變電站應該創新工作思路，不斷優化其運行狀態，消除其中存在的隱患問題，創造良好的經濟效益。隨著智能電網建設速度逐漸加快，智能變電站受到了社會的高度重視。通過智能化設備實現自動化與數字化操作，可以保障良好的供電質量。自動化設備的種類繁多且結構復雜，在運行中容易受到多種外界因素的影響，因此需要做好調試和運行維護。此外，在競爭異常激烈的當下，做好自動化設備的管理可以有效創造良好效益，為電力企業的長遠發展創造條件，因此應該明確智能變電站的運行特點和自動化設備的運行現狀，以采取針對性措施，真正保障電網的安全。

1 智能變電站自動化設備的結構

智能變電站包括了間隔層、站控層以及過程層3個部分[1]。站控層可以為在線編程和設備智能化處理提供保障，整個變電站可以通過閉鎖的形式加以控制，分析工作狀態中的故障問題。本地監控也是該結構的基本功能，能夠全面獲取設備的運行狀態。間隔層的功能是智能化保護，做好站控層和過程層的有效銜接，通過數據采集、運算以及統計等保障設備的良好運行。過程層主要是指二次設備或者一次設備，能夠實現對設備的控制，明確設備運行的信息。只有各個結構之間的協同配合，才能使智能變電站保持安全穩定的運行狀態。

2 智能變電站自動化設備的問題

當前，我局管轄內的變電站均已實現無人值守，但由于多數變電站位于比較偏遠地區，以及站內遠動機遠程測控終端（Remote Terminal Unit，RTU）老化或其他原因，因此導致經常出現故障造成調度通信異常，常見的情況有遠動機硬件死機、主程序當掉以及網絡異常等。針對出現的這些問題，通常的做法是經多部門協調后下發檢修任務單，組織檢修小組驅車前往故障現場排查問題?，F場排查問題時往往只需要重啟故障設備電源，便可快速解決故障。

3 智能變電站自動化設備的調試措施

3.1 單體調試

單體調試是自動化設備調試中的常用措施，主要是針對單體設備、單體裝置以及二次回路等進行調試和檢查，應該明確合并單元的運行情況，防止回路出現錯誤，保障良好的接地效果。嚴格測量SV輸出端口的光功率，確保配置與設計的統一性，同時還要檢查合并單元的對時功能和報警功能等。在調試保護單元時，需要避免回路連接的錯誤，測試報文收發功能的準確性，防止采樣值、單元功能以及開入開出等出現異常。網絡信息交換功能是保護單元的基本功能，需要使遠方參數的設置符合設備運行需求，檢查電源消失信號、異常信號以及出口動作信號燈[2]。在檢查測控單元時，除了檢查回路正確性外，還要確保采樣的良好精度，防止報文的收發功能出現異常，同時驗證合閘功能、閉鎖邏輯功能以及同步信號接收功能，對時精度不能超過1 ms。過程層網絡設備與故障錄波裝置和網絡報文記錄分析裝置相連接，在單體調試中也需要檢查連接狀況，明確控制器的運行狀況，防止對其記錄功能造成影響。此外，智能終端的調試也十分重要，主要檢查報文收發、開關量接點以及報警功能。

3.2 分系統調試

分系統調試能夠與單體調試相結合，實現對智能變電站自動化設備狀態的全面檢查和分析，以實現對故障問題的排查和處理。在調試網絡系統時，應該對光纜和衰耗和標識加以檢查，防止在連接中發生故障問題，同時檢查VLAN的組網拓撲結構，保障良好的通信安全，防止重要信息的丟失或者破壞。在交換機參數設置中，應嚴格遵循網絡配置文件的相關要求，在調試繼電保護系統時，模擬故障問題，確保保護動作和智能操作箱動作的正確性，檢查故障錄波儀運行狀態，保障監控后臺的良好顯示效果[3]。檢修壓板是智能操作箱和保護裝置中的關鍵組成，應檢查其對應的狀態。為了能夠確保檢查調試的全面性，可以采用帶開關實施保護傳動的方式，采用監控系統聯調實驗加強確保繼電保護系統的運行可靠性。測試SV采樣也是在分系統調試中的關鍵環節，主要是將電壓和電流應用于互感器二次繞組中，分析采樣合并單元的運行情況，實現與智能二次設備的有效連接，顯示報文信息。在調試采樣部分時，也可以運用一次通流和加壓的方式，檢查監控部分的運行狀況，防止顯示功能出現故障，增強告警窗良好運行效果。此外，要檢查遠方切換定值區、遠方修改定值以及遠方投退軟壓板等。

3.3 系統一體化調試

系統一體化調試主要是指針對全站的功能進行檢查，包括測控裝置、保護裝置以及自動裝置在帶電狀態下的電壓、相位以及電流情況，明確站內設備和對端的運行參數情況，檢查各個系統的負載率，如在線監測系統、遠動系統以及電能量信息管理系統等[4]。

4 智能變電站自動化設備的運行維護措施

4.1 應用遠程電源管理裝置

小故障不屬于頻發事件，能夠快速消除設備故障恢復系統正常運行才是目的所在，但由于實際管理上的滯后和地域的限制，因此故障不能夠快速排除。若能在調度主站端遠程管理站內遠動機RTU電源，便有可能在短時間內快速解決該故障所造成的一連串的通信問題和運行問題等，運用遠程電源管理裝置，以實現偏遠地帶站二次設備電源遠程管理。在充分考慮并確保安全性的前提下遠程管理變電站內運行遠動機RTU電源，當變電站內二次遠動機RTU出現故障不能正常運行而導致與遠方調度主站通信異常時，通過在調度主站端遠程重啟故障設備電源使設備快速恢復到正常運行時的狀態，從而及時有效地解決問題，避免了在人力、物力以及時間上的浪費，縮短了故障設備停運時間，極大地提高了經濟效益[5]。采用多層冗余的軟硬件設計，支持裝置疊加擴展，保證單個部件故障時不輸出不誤動。同時，要在控制裝置失電、上下電、復位以及正常運行等所有狀態下輸出不誤動，確保正常運行的二次設備不會由于增加的控制裝置而影響其正常運行。此外，直流電源控制電路的小型化及可靠性設計，可完成低功耗交直流自適應掉電檢測。

4.2 檢修維護

4.2.1 維護手段

對于電力系統運行特點的掌控，是增強其運行可靠性的關鍵，因此需要正確判斷異常情況。在運行維護過程中，應該明確裝置配置工具和系統配置工具的應用方法，在正常運行過程中以在線診斷手段為核心，實現對邏輯連結異常和物理連接異常等問題的排查和檢測，使整個自動化系統能夠保持良好的運行狀態。為了能夠有效驗證智能電子設備（Intelligent Electronic Device，IED）外特性的一致性，也可以在線調用ICD文件，對比分析數據庫文件。在IED外特性增量變化的分析中，需要使SCD文件保持穩定性[6]。變電站前景信息記錄系統在運行維護工作中的應用，能夠記錄電網擾動信息和系統報文信息，從而全面分析信號的狀態。系統基本單元為邏輯節點，在展示運行狀態時應該確保良好的可視化。相較于傳統變電站而言，在智能變電站的運行維護中采用的狀態監測技術應更加可靠，改進設備檢修工作，從而提升設備利用率。除了要保障信息的自我描述功能外，還要構建標準模型，增強服務的可控性。在保護回路的閉環檢驗中，應該明確斷路器日常操作的要點。為了能夠獲得故障分析截面數據，需要強化自動化系統的斷面狀態快照定位功能。

4.2.2 信息隔離

光纜在連接間隔層和過程層當中發揮著重要作用，包含了大量的運行設備信息和檢修間隔運行信息。為了能夠有效隔離運行設備，應該采用信息隔離的方式，全面分析數據物理鏈路和信息流向，分析保護裝置誤動和拒動等問題。分析檢修設備的檢修機制，滿足壓板的正確投退需求，在重新置位檢修品質狀態位時，發揮合并單元檢修壓板的功能，確保保護裝置和合并單元檢修狀態的一致性，實現電流電壓信息的有效接收，從而保障動作正確性。在檢修狀態位置的部分情況中，采用保護裝置加以判別，除了要分析輸出數據的檢修品質外，保護裝置還要判斷接收數據，對可能發生誤動的保護進行閉鎖處理，進而完成被閉鎖保護功能的恢復[7]。此外，在GOOSE信息的檢修狀態中，若不在檢修位，則對GOOSE開入進行閉鎖處理。

4.2.3 二次設備故障處理

保護裝置發生故障將會導致整個智能變電站的運行面臨較大的風險，因此應該注重其故障的及時處理，消除其中的安全隱患。要通過識別和定位故障，實現與調度人員的及時溝通交流，并利用裝置重啟以達到良好的運行狀態。此過程中，退出保護GOOSE出口軟壓板，完成檢修狀態的設置。同時，遠程電源管理裝置的運用，能夠為裝置的重啟提供便捷，確保故障處理的時效性，防止對用戶用電造成嚴重的影響[8]。在處理智能終端的故障問題時，通?？梢圆捎帽Ｗo裝置的處理方式，無需改變一次設備的狀態，這主要是因為智能終端不會對其產生影響。此外，處理交換機故障也是運行維護中的關鍵點，應該在定位故障位置的同時完成重啟操作。當無法進入到正常運行狀態時，則需要由檢修部門進行故障處理，明確交換機故障的影響范圍，如變壓器保護、母線保護以及過負荷聯切等。另外，采樣不同步和采樣不連續等，是合并單元中面臨的主要問題，應該檢查主時鐘和主干交換機的運行狀況。當信號燈出現故障問題時，需要檢查工作電源。

5 智能變電站自動化設備的運行維護措施效益分析

智能變電站自動化設備的運行維護可減少驅車去現場處理的次數，一定程度上降低運維成本。例如，重新啟動遠動機工作往往需要2名專業人員和1輛車，奔行幾十千米甚至上百千米，來回往往要花費1天的時間，而經智能變電站自動化設備運行維護后可快速解決問題，經濟效益顯著。另外，可迅速判斷是否為設備假死問題，避免工作人員去現場處理問題。還可以將該系統作為輔助手段，對地理位置偏遠的變電站設備運維提供幫助，節省成本[9-11]。

6 結 論

自動化設備的調試和運行維護是智能變電站工作的重點內容，對于保障整個電力系統的良好運行狀態至關重要，尤其是自動化設備的運行環境較為復雜，對于調試和運行維護提出了更高的要求。工作中應該以遠程電源管理裝置的運用為主，消除時間和空間因素的限制，以降低成本投入，切實保障智能變電站的安全性與穩定性，明確單體調試、分系統調試以及一體化調試的要點，從而消除其中存在的故障隱患問題。