智能變電站繼電保護設備的運行和管理研究

（國網天津市電力公司武清供電分公司，天津 301700）

0 前言

現階段，電力系統安全運行是保障社會平穩發展和經濟價值持續增長的重要基礎，對人們的生產生活具有巨大的影響。而在先進科學技術的支持下，電網建設逐漸實現智能變電站的運行應用。利用計算機技術和數字化技術等，實現對一次設備和二次設備的信息化管理，通過構建智能化平臺，提高變電站系統運行的穩定性和安全性。但其在運行和管理中仍存在一定的問題，需要相關檢修和管理人員加強運維技術和管理方法的運用，提高電網整體的運行質量和效率。

1 智能變電站的結構

智能變電站作為電網系統中的核心部分，承擔著電力輸送的功能，直接關系到輸配電效率和供電質量。當前我國所采用的智能變電站一般結構為三層雙柵形式，其中三層是指站控制層、過程層以及間隔層，雙柵則是指過程層網絡和站控層網絡。其中站控層是整個變電站的控制中心，具有相對較高的管理能力，負責收集信息、判斷信息、實現電力通信功能和同步對時功能等。過程層通過利用合并單元、開關設備以及電流互感器和智能終端等，基于電壓互感器和斷路器等設備，能夠為智能變電站模擬量、獲取開關量，作用是保護變電站的設備和收集信息。在過程層和站控層之間存在間隔層，其能夠為智能變電站穩定運行起到保護作用，其中包含了安全自動裝置、繼電保護裝置以及監控、測儀表等二次設備，主要功能是確保一次設備正常運行[1]。

2 智能變電站繼電保護設備存在的運行問題

2.1 智能終端存在技術缺陷

雖然智能變電站存在較多的優勢和功能，但在實際運行過程中，其智能終端存在一定的技術缺陷。比如智能終端出現故障或者是合并單元發生故障問題，會導致整體系統中的多個繼電保護裝置受到嚴重影響。這是由于智能終端沒有完全的發揮故障處理的功能和作用，致使線路合并單元發生損壞，迫使繼電保護裝置從系統運行體系中退出，不利于保護智能變電站的設備安全性。

2.2 光纖聯系不穩定

在智能變電站的運行維護中，比較顯著的問題是光纖聯系不夠穩定，一旦繼電保護裝置中的光纖聯系出現中斷，其裝置就會失去保護作用。而引發光纖聯系不穩定的原因包括繼電保護裝置被硬物積壓，破壞了與智能終端之間的聯系，或者是GOOSE插件、SV插件出現故障等。這些部件在繼電保護裝置中需要維系性的工作狀態，一旦發生故障問題，就會對發送插件造成不利影響，致使系統無法發揮智能化和自動化的保護功能[2]。

2.3 繼電保護裝置老化嚴重且更新復雜

當前在很多智能變電站中，受到空間和環境因素的影響，其繼電保護裝置設置在室外進行運行管理，長時間就會出現老化和破損更換等問題。比較常見的現象是智能變電站繼電保護裝置的智能終端、合并單元和一次設備長期在室外運行，會出現比較嚴重的銹蝕和積塵問題，在很大程度上造成了設備老化，影響其功能的發揮。另外一方面，對裝置進行更新時，具有相對較大的復雜性和操作難度，更換GOOSE插件、CPU設備和SV設備，往往需要有豐富的操作經驗，還需要設備廠商的技術指導，其更新過程是先重新下載CID配置，然后根據研發插件廠商的指導和要求利用不同工具和不同下載方式，這種現象極大地增加了運行維護和管理的難度。

3 智能變電站繼電保護設備的運行和管理策略

3.1 繼電保護設備正常運行時的維護和管理

由于智能變電站包括過程層、站控層和間隔層3個層次，間隔層是聯系過程層和站控層的重要紐帶，也是運行維護和管理的主要對象。因此相關運維管理人員需要采取合理措施，包括以下幾個要點。

對智能變電站繼電保護設備的運行情況進行詳細的記錄，以此作為維修保養的依據和參考。能夠在后續故障處理和維護中，提高處理效率和質量，更快速地發現故障問題和故障原因，及時采取針對性的應對措施。

運維管理人員應當加強對繼電保護設備運行的嚴密監控，并采用規范化的操作手段，避免人為因素影響運行質量。如在監控中發現異常，要立即進行排查和維護，將故障問題扼殺在萌芽時期，以免造成嚴重損失。

合理運用抗干擾措施，為保障繼電保護裝置的正常、穩定運行，運維管理人員需要采取有效手段防止電磁環境干擾裝置保護功能。具體來說，可以運用接地保護措施，即在繼電保護設備的金屬外殼上加裝接地設施，保障微機在運行中免受電磁干擾。同時對于合并單元，還需及時查找干擾源，在根本上消除電磁環境對微機的影響，確保其持續、穩定運行[3]。

3.2 繼電保護設備異常狀態下的運行維護和管理

在智能變電站繼電保護裝置運行過程中，出現異常狀態的主要原因是GOOSE模塊出現故障或者是間隔合并單元故障和智能終端故障等。針對這一現象，檢修人員需要加強對電力線路、變壓器和母線等設施的保護。其中線路保護則是利用智能化管理平臺對電力和網絡線路進行運行監控，發生故障時則需通過GOOSE網絡管控斷路器和電閘，以便快速實現信息交換處理，保障通信正常；變壓器保護是對內部維護采用分布式維護技術，注重對非電量的保護，并采用電纜連接的方式進行處理，而對后備部分則采用集中式維護技術，基于非電量保護模塊發現故障，同時發布跳閘指令，以減小變壓器的損傷程度。除此之外還需對母線采取維護措施，通常情況下可以實施分段保護或將合并單元與智能終端管理系統相連接，實現有效的信息交換，最大化地發揮繼電保護功能。如果在運行中母線啟動失靈，運維管理人員要立即采用GOOSE網絡進行傳輸，避免影響智能變電站的正常運行。

3.3 對繼電保護設備智能終端和間隔合并單元故障的運維管理

智能終端在系統中的作用是控制跳合閘的狀態，如果其發生故障，則會導致所有設備的跳合閘失控，不利于變電站的穩定運行。因此解決智能變電站繼電保護設備的智能終端故障，應當及時退出終端的出口板，并對造成故障的原因進行分析，找準故障位置，消除安全隱患。對智能終端采用的運行維護和管理措施即是通過引起出口板退出，實現繼電保護的作用。而對于間隔合并單元故障來說，運維管理人員需提高重視程度，采用先進技術手段降低故障發生率。比如，在智能變電站中比較常見的故障是單套配置間隔可能會發生故障，運維管理人員首先應當立即通過智能化管理平臺斷開故障間隔單元的開關，然后再退出運行。如果故障發生在雙套配置中，則要促使單線間隔和故障位置所對應的保護出口板退出運行，并將相對應的母線保護裝置退出運行，以此確保繼電保護作用的有效發揮。

4 結語

綜上所述，智能變電站繼電保護設備是現代化電網系統中的關鍵組成部分，直接關系到電力供應質量，因此對其開展高效的運行維護和管理是至關重要的。相關人員應當明確智能變電站的結構，分析其存在的繼電保護問題，并通過加強繼電保護設備正常運行狀態、繼電保護設備異常狀態以及智能終端和間隔合并單元故障等維護和管理，降低維修成本和事故損失，最大限度地提高繼電保護效果。