220 kV智能變電站運維解析

王興橋

（國網湖南省電力有限公司湘西供電分公司，湖南吉首 416000）

隨著信息技術及智能化技術的不斷發展，智能變電站逐漸增多，變電站運維人員面對突如其來的新技術設備，工作中存在較多問題。本文從運維值班員角度出發，對220 kV智能變電站新技術設備進行運維方面解析，為變電站運維值班員提供參考，為保障變電站安全、穩定運行提供幫助。

1 220 kV智能變電站設備結構解析

智能變電站指基于常規與數字變電站，運用先進、環保、集成以及可靠的智能設備滿足全站的信息數字化、信息共享標準化以及通信平臺網絡化需求。

智能變電站可以自動完成信息采集、保護、測量以及監測等功能，還可以按照需求對變電站電網實施智能調節、自動控制以及協調互動等基本功能。

220 kV智能變電站由一次智能化與二次網絡化設備構成，通信運行遵循規范IEC61850標準。

一次智能化設備主要有電子式互感器、合并單元、智能終端及智能化開關等，二次網絡化設備可以分為過程層、間隔層、站控層及過程層網絡、站控間隔層網絡，即智能站三層兩網。常規變電站的一次和二次設備通過二次電纜連接，智能變電站主要是通過網絡光纖點對點或二次網絡通信的方式連接。

220 kV智能變電站設備結構如圖1所示。

圖1 220kV智能變電站設備結構

1.1 電子式互感器運維解析

電子式互感器與常規互感器工作原理不同，設備結構及參數也存在差異。電子式互感器與常規互感器相比，具有高低壓完全隔離、磁飽和及鐵磁諧振不存在、TA二次開路及TV短路危害小、二次輸出為數字信號等優點，缺點是易受環境影響，電磁屏蔽要求高，小負荷運行時二次輸出誤差大等。針對以上分析，智能站運維時應重點關注互感器運行工況，如壓力和油位正常、互感器外觀無異常、末屏應接地（減少電磁輻射干擾）、控制柜內溫度和濕度在規定范圍、電源可靠等。

1.2 智能斷路器運維解析

智能斷路器由斷路器與智能控制單元共同組成，實現人員操作、系統故障繼電保護裝置分閘、重合閘的智能操作及分、合閘相角控制，實現斷路器選相合閘和同步分斷。在智能站運維時應重點關注智能斷路器安裝地溫度和濕度控制、斷路器壓力表值、各相位置及指示應正確、智能控制單元運行無異常、定值正確等。

1.3 合并單元、智能終端運維解析

智能站合并單元是將二次轉換器的電流和電壓數據隨時進行時間相關組合的物理單元，將互感器所導出的不同類型的數據統一轉化為規范的數字數據，通過光纖或借助交換機將采樣所得數據進行交互使用。

智能變電站中，通過智能終端實現一次設備與二次設備的關聯，實現對斷路器、刀閘的操控及一次設備開入信號的收集與處理。光纖替代電纜，信號干擾與影響相比采用電纜時小。

智能站合并單元、智能終端運維時應重點檢查外觀正常、無異常發熱，檢查各間隔電壓切換運行方式指示與實際一致。授時正確，電源可靠，安裝地溫度、濕度控制處于正常狀態。裝置運行因保持無異常、且壓板投退正確。此外，還應維持各種指示燈正常，不出現告警情況。

1.4 交換機運維解析

作用于站控層網的傳統變電站交換機，僅對站控層功能造成影響，并不會影響保護功能。交換機是智能變電站關鍵設備，具有重要的作用。具體運行過程中，站控層依靠網絡，且其保護功能也需要網絡，如斷路器失靈保護、連閉鎖功能以及備自投功能等。

在此情況下，一旦交換機發生異常與故障，會使智能變電站的保護功能失效。交換機運維應重點關注設備外觀、溫度、電源及運行指示燈指示是否正常，是否存在告警，網絡通信是否正常，定期做好交換機光纜備用芯的檢驗維護，避免彎折光纜造成光纜折斷，其彎曲半徑應符合相關規程要求，定期開展屏柜清掃等。

1.5 數據通信網關機、綜合應用服務器運維解析

數據通信網關機用以實現智能變電站與調度、生產等主站系統之間通信，主要服務于主站系統，為智能變電站的監視控制、遠程瀏覽以及信息查詢等功能實現提供環境條件。此外，智能變電站還可為通信提供數據、圖形以及模型的傳輸服務。對于智能變電站的綜合應用服務器，其運行能夠通過狀態監測、電源、計量、安防以及環境監測等設備實現信息通信。經統一展示與綜合分析，可實現一次設備的輔助設備與在線監測的運行監測與管控目標。

智能站數據通信網關機、綜合應用服務器運維時應重點關注設備外觀、溫度正常、電源及運行指示燈指示是否正常，有無告警以及網絡通信是否正常等。

1.6 解析網絡分析儀運維

作為能夠實時在線監測全站間隔層與過渡層設備信息流的網絡分析儀，主要控制的信息類型包括SMV、GOOSE和IEEE1588等。經研究發現，這些信息能夠顯示裝置來源、發送過程、發送時間以及發送格式和內容。

2 操作變化運維解析

2.1 順控操作

220 kV智能變電站的順控操作又被稱為程序化操作，即遙控操作過程，如設備從執行、控制、測量以及監控等操作，均通過程序完成全部程序執行。經過計算機才能對具體操作步驟進行計算，并在完成后進行下一步操作。此外，順控操作還可作用于操作票編制的順序控制。主要根據220 kV智能變電站的技術環境、接線方式與設備運行狀態實現。變電站設備與接線方式發生變化，能夠及時對操作票進行修改。順序控制是能夠實現圖像監控系統實時控制的關鍵，操作完成后，智能變電站還能通過設備在線監測可視化與后臺監控，核對控制可視化界面一次、二次設備操作是否正確。

2.2 保護壓板操作方式變化

220 kV智能變電站的保護壓板操作方式調整工作主要集中在保護裝置的軟壓板。需要通過保護裝置壓板檢修、遠方控制以及合閘出口和合并單元的檢修硬壓板等，常規站保護投退通過硬壓板投退實現，智能站通過軟壓板投退實現，裝置硬壓板只有在裝置異常處理、事故檢查等特殊情況下才能操作。智能站保護采用軟壓板簡化電氣連接回路，并為順序控制操作奠定基礎，運行人員應采用后臺操作軟壓板，操作前、后均應在監控畫面上核對軟壓板的實際狀態。

智能站的“置檢修”壓板與常規站的壓板含義存在較大差異，在常規變電站的運行中，“置檢修”壓板投入僅屏蔽該設備信息，預防故障、動作信息影響變電站的監控，不影響本保護裝置功能。智能變電站“置檢修”壓板投入，不僅屏蔽該設備信息，且保護裝置不會跳閘出口。處于正常運行狀態的智能變電站，其智能組件不得投入“置檢修”壓板，也不得進行任何操作。

3 智能巡檢機器人運維解析

智能巡檢機器人通過全自主與遙控巡檢模式完成運行維護控制，全自主模式包含兩種方式，即例行與特巡。例行方式指系統能夠按照預定的時間、周期、內容以及路線等參數信息，且以自主啟動狀態進行巡視。特巡方式指操作人員對巡視的內容、時間以及路線等信息進行選定，并以手動控制狀態進行巡視。在此過程中，機器人也能夠自主完成選定的巡視工作。

智能巡檢機器人檢測功能強大，機器人主要服務于變電站的生產管理、消防、綜自等系統的聯動。具體過程需要通過配備紅外熱成像儀、聲音采集設備以及可見光攝像機等設施實現。機器人設備運行操作可將實時操作設備的圖像信息顯示出來，再與順序控制配合，變電站能夠根據圖像自動識別斷路器、接地開關以及隔離開關的作用狀態。在消防系統方面，通過與其他元件的聯動，使得系統能夠在出現報警后及時找到告警部位。配備智能巡檢機器人的智能變電站采取遠程巡視為主、現場巡視為輔的巡視方式，并適當延長現場巡視周期。智能巡檢機器人維護時，應重點關注維護、保養等相關工作，使其隨時保持工作狀態等。

4 同步時鐘對時運維解析

智能站與常規站都采用北斗、GPS兩個時鐘源，智能站間隔層設備對時多采用電IRIG-B碼對時，過程層設備對時多采用光IRIG-B碼對時。常規站僅對站控層設備對時，對時方式多樣，多采用電IRIG-B碼對時。但智能站對時鐘同步要求高，是實現變電站各項功能之間的同步關鍵，保證電子式互感器同步采樣，保障保護功能的可靠性，如涉及多間隔合并單元（合智一體單元）的母線保護、變壓器保護、線路縱聯保護時鐘出現故障，會影響保護裝置不能正確動作。常規站對時只是對設備授時，為系統故障分析和處理提供準確的時間依據，對時系統故障不影響繼電保護正確動作。

智能站運維時應重點關注主、從時鐘運行情況、電源及各種指示燈情況、告警情況。天氣變化影響時間信號接收時，應及時采取更換天線、加強監控等措施，定期開展時間同步精度檢測等。

5 安全措施變化運維解析

由于二次設備網絡化與二次安措隔離容易出現相應變化，應摒棄常規變電站通過斷開PT回路、解除電纜接線以及短接CT回路等操作進行安措隔離。智能變電站的安措隔離目標實現，需要通過投入檢修壓板，退出出口硬壓板以及裝置軟壓板，提高變化運維的安全控制效果。

6 結語

綜上所述，220 kV智能變電站設備維護要求、檢測手段、檢測指標、作業流程和方法與常規變電站不同，要求智能變電站運維值班員具備更高的專業技術。本文從運維角度對存在差異進行解析，幫助運維值班員掌握智能變電站的特點，提升運維技能。