500kV智能變電站繼電保護(hù)裝置安全運(yùn)行問題研究

余少專

摘要：智能電網(wǎng)作為電網(wǎng)未來的發(fā)展方向，已經(jīng)逐步滲透到電力生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)，智能變電站是智能電網(wǎng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，經(jīng)過多年的發(fā)展和迭代，已經(jīng)趨向成熟。智能變電站的智能主要體現(xiàn)在二次設(shè)備上，基于光纖的通信取代了傳統(tǒng)的電纜通信，大大減少了電纜的使用，減少了材料的消耗，而在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行中，通信機(jī)制的加入也誕生了一些新的問題。本文先闡述了繼電保護(hù)定義及其原理，又分析了500kV智能變電站繼電保護(hù)工作運(yùn)行要點(diǎn)，最終提出了500kV智能變電站繼電保護(hù)裝置安全運(yùn)行存在的問題及解決方式，希望能夠?yàn)橹悄茏冸娬纠^電保護(hù)裝置的運(yùn)行優(yōu)化提供合理參考。

關(guān)鍵詞：500kV;智能變電站;繼電保護(hù)裝置

電力供應(yīng)是我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展的關(guān)鍵保障，電力行業(yè)同樣需要與時(shí)俱進(jìn)和不斷創(chuàng)新，順應(yīng)時(shí)代發(fā)展的步伐，將新理念、新技術(shù)、新設(shè)備和新運(yùn)維方式應(yīng)用到電力工作當(dāng)中，使電網(wǎng)設(shè)備始終具有活力。常規(guī)變電站中使用的設(shè)備逐步不能滿足當(dāng)前社會(huì)發(fā)展的需要和綠色低碳環(huán)保的理念，需要在發(fā)展過程中不斷引進(jìn)新的設(shè)備、新的工藝和新的運(yùn)維模式。在新技術(shù)的支持下，我國智能電網(wǎng)已經(jīng)基本建成，但同時(shí)智能變電站在運(yùn)行過程中也產(chǎn)生了新的問題。

一、繼電保護(hù)定義與原理

繼電保護(hù)是電力系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備，能夠?qū)﹄娏ο到y(tǒng)中的不同位置設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，發(fā)生故障或異常情況時(shí)，通過預(yù)警的方式向技術(shù)人員發(fā)出警示，或直接將故障部分隔離、切除。整個(gè)過程中，電力系統(tǒng)中自動(dòng)化裝置自動(dòng)會(huì)甄別故障類型，做出相應(yīng)的出口信號(hào)，并跳閘等待維修，同時(shí)形成錄波跳閘信息文件。顯然，繼電保護(hù)能夠在短時(shí)間內(nèi)發(fā)現(xiàn)故障，切斷

或隔離故障，有效防止故障擴(kuò)大。

繼電保護(hù)裝置的運(yùn)行原理，是在電力系統(tǒng)運(yùn)行的過程中[1]，持續(xù)監(jiān)測(cè)相關(guān)設(shè)備的電流、電壓、頻率等基本信息，一旦發(fā)現(xiàn)被檢測(cè)設(shè)備存在異常，立即啟動(dòng)，判斷故障發(fā)生的位置，如故障發(fā)生在區(qū)內(nèi)，且達(dá)到了整定定值，則立即動(dòng)作。此外，加入判據(jù)和閉鎖的繼電保護(hù)裝置，可以更可靠地動(dòng)作，防止系統(tǒng)發(fā)生振蕩導(dǎo)致的電流電壓突變致使保護(hù)裝置誤動(dòng)作。具體的繼電

保護(hù)系統(tǒng)工作原理如圖1所示。

圖1繼電保護(hù)系統(tǒng)工作原理

二、500kV智能變電站繼電保護(hù)工作運(yùn)行要點(diǎn)

（一）檢修壓板

智能變電站的檢修壓板與常規(guī)站的檢修壓板不同，智能變電站的檢修壓板投入時(shí)，保護(hù)功能會(huì)發(fā)生變化，而常規(guī)站的檢修壓板投入時(shí)，只是屏蔽信號(hào)的上傳。檢修機(jī)制是智能變電站中一項(xiàng)非常重要的知識(shí)點(diǎn)，所謂的檢修機(jī)制是指，當(dāng)智能裝置投入檢修壓板后，動(dòng)作報(bào)文中的檢修標(biāo)志位由0變成1，當(dāng)另一個(gè)保護(hù)裝置接收到該報(bào)文后，首先與自己的檢修位進(jìn)行對(duì)比，檢修位一致時(shí)，判斷為有效幀，做出相應(yīng)動(dòng)作。若不一致，則判以無效幀，直接丟棄處理。在智能變電站中檢修機(jī)制一般考慮保護(hù)保護(hù)裝置、智能終端之間的配合關(guān)系，南方電網(wǎng)所轄新建智能變電站，采用模采，沒有合并單元，故不討論，如果保護(hù)裝置和智能終端的檢修不一致，斷路器無法跳閘。

（二）智能終端

在一次設(shè)備不停電的情況下，投入智能終端的檢修壓板可能導(dǎo)致斷路器無法跳閘，因此在投入智能終端的檢修壓板之前應(yīng)該確認(rèn)智能終端的分合閘硬壓板已經(jīng)退出。

在投入智能終端的檢修壓板時(shí)，首先確認(rèn)該智能終端對(duì)應(yīng)的一次設(shè)備處于冷備用狀態(tài)，并且確認(rèn)與該智能終端有關(guān)的所有保護(hù)裝置的GOOSE接收軟壓板已經(jīng)退出。

三、500kV智能變電站繼電保護(hù)裝置安全運(yùn)行問題及解決方式

（一）絕緣與接地

繼電保護(hù)裝置和交換機(jī)在變電站中是重要又精密的設(shè)備，變電站內(nèi)帶電設(shè)備布局緊密，特別是500kV變電站電壓等級(jí)高，若裝置接地不良或變電站地網(wǎng)施工時(shí)存在缺陷，長時(shí)間運(yùn)行必然累積大量靜電，影響設(shè)備可靠性，導(dǎo)致保護(hù)裝置內(nèi)的測(cè)量模塊采集錯(cuò)誤、邏輯模塊計(jì)算錯(cuò)誤、執(zhí)行模塊無邏輯執(zhí)行，交換機(jī)通信失敗、轉(zhuǎn)發(fā)錯(cuò)誤。嚴(yán)重時(shí)靜電擊穿繼電保護(hù)裝置引起保護(hù)錯(cuò)誤動(dòng)作或保護(hù)、交換裝置損壞。此時(shí)繼電保護(hù)裝置難以對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)中的故障做出正確快速的反應(yīng)，交換機(jī)不能正常通信，反而影響電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

這種情況下需要對(duì)裝置進(jìn)行定檢，將接地性能加入到定檢的內(nèi)容，確

保繼電保護(hù)裝置及交換機(jī)接地長期良好。同時(shí)，在裝置的電源側(cè)增加防雷

擊裝置，防止雷電涌流進(jìn)入繼電保護(hù)裝置，導(dǎo)致裝置損壞。

（二）GOOSE網(wǎng)通信故障

正常運(yùn)行中，交換機(jī)大面積故障的可能性不大，但交換機(jī)單個(gè)端口或者光模塊的故障便很常見。判斷故障最簡便的方法是查看交換機(jī)端口的通信指示燈閃爍是否正常、指示顏色是否正確，或通過后臺(tái)機(jī)、智能錄波屏查看GOOSE相關(guān)告警來判斷。

若端口發(fā)生故障，當(dāng)故障點(diǎn)發(fā)生在過程層交換機(jī)時(shí)，僅影響相關(guān)間隔的GOOSE通信;當(dāng)故障點(diǎn)發(fā)生在中央交換機(jī)時(shí)，可能影響相同電壓等級(jí)下的設(shè)備。通常交換機(jī)都會(huì)預(yù)留備用端口，但檢查到有端口損壞，可以更換相關(guān)端口并重新配置交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則即可。

（三）軟壓板漏投或漏退

智能變電站中除了“置檢修狀態(tài)”功能仍舊采用硬壓板形式，其他原有的保護(hù)功能、分合閘出口硬壓板則改為了軟壓板形式，相比常規(guī)設(shè)置的壓板直觀性大大降低，這種情況下對(duì)運(yùn)維人員核對(duì)壓板工作的專業(yè)性和細(xì)心程度要求大大增加，這就要求運(yùn)維人員在核對(duì)壓板時(shí)一定要認(rèn)真負(fù)責(zé)，特別是在壓板操作后，要在后臺(tái)及裝置雙核查，以保證軟壓板沒有被漏退或者誤退。

（四）光纖的防護(hù)

智能變電站裝置間的通訊采用大量的光纖取代了常規(guī)變電站的電纜，利用網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，大大簡化了電纜的布線，但同時(shí)對(duì)光纖的維護(hù)也成為一個(gè)新的要點(diǎn)。在變電站投產(chǎn)前，應(yīng)充分完善光纖的通道測(cè)試、通道標(biāo)識(shí)，并在屏內(nèi)保留足夠的備用尾纖，方便后期缺陷處理。在日常維護(hù)中，將備用光纖放置于平面，避免懸吊，避免因誤碰導(dǎo)致的光纖折斷。因檢修需要拔插光纖時(shí)，應(yīng)手握光纖頭，嚴(yán)禁拉扯光纖，拔出后光纖與光口均戴好放塵冒，防止光纖受污。

（五）智能終端老化損壞

智能變電站是新興產(chǎn)物，將智能終端布置在現(xiàn)場(chǎng)極大減少了二次電纜的使用，但是智能終端在高壓場(chǎng)地能否長期穩(wěn)定運(yùn)行成為一個(gè)新的問題。在高壓場(chǎng)地日曬雨淋成為智能控制柜的一個(gè)挑戰(zhàn)，運(yùn)維人員應(yīng)加強(qiáng)智能控制柜的巡視和維護(hù)，定期檢查智能控制柜內(nèi)空調(diào)的運(yùn)行情況，及時(shí)清理智能控制柜內(nèi)的灰塵、進(jìn)入的小動(dòng)物，確保智能控制柜內(nèi)設(shè)備運(yùn)行在一個(gè)穩(wěn)定安全的環(huán)境下，避免智能控制柜因受潮、高溫、小動(dòng)物進(jìn)入而導(dǎo)致的柜內(nèi)設(shè)備老化損壞。同時(shí)，檢修班組應(yīng)做好備件管理，為智能控制柜提供足夠的備件，在發(fā)生缺陷時(shí)及時(shí)更換，保證智能控制柜內(nèi)設(shè)備長期穩(wěn)定運(yùn)行。

（六）配置文件管理

SCD、ICD、CID、VLAN等配置文件相當(dāng)于原來的廠家圖紙和二次圖紙，描述了設(shè)備間的虛擬配置關(guān)系，是保證智能變電站運(yùn)作的基礎(chǔ)。各配置文件及不同的版本均需嚴(yán)格保存、嚴(yán)格備份。配置文件更改和下裝，應(yīng)先得到專業(yè)班組和相關(guān)技術(shù)管理人員的許可，在驗(yàn)證文件的正確性后方可下裝。

結(jié)束語：

綜上所述，500kV智能變電站繼電保護(hù)裝置的可靠性是電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的根本保障。電力系統(tǒng)設(shè)備的穩(wěn)定和安全性，需要使用新技術(shù)和工藝管控下防止問題產(chǎn)生，也需要在運(yùn)行中有效識(shí)別風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，加入在線監(jiān)測(cè)和計(jì)算機(jī)通信技術(shù)，幫助繼電保護(hù)實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)化和一體化。

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