智能變電站繼電保護系統狀態檢修策略研究

孫赫成，胡逸帆

（國網上海電力超高壓公司，上海 201204）

0 引 言

在信息技術、大數據技術、人工智能技術的廣泛應用下，智能電網和智能變電站成為未來城市電網的主要發展方向，其中智能變電站更是智慧城市中智能電網的重要組成部分。只有保證智能變電站繼電保護系統運行狀態的安全性和穩定性，才能為電力設備與電網設施提供更好的保護，這就需要針對繼電保護系統進行狀態檢修，從而充分發揮繼電保護系統的優勢。

1 狀態檢修的優勢

智能變電站繼電保護系統故障狀態檢修所體現的價值主要表現為以下2個方面。一方面，可適應電力一次設備狀態檢修實踐的良好推廣，能夠對繼電保護運行狀態予以全面把握，并綜合當前智能變電站所應用電氣設備存在的風險影響因素和一次設備檢修活動的多種不同情況，選擇合適的檢修時間和檢修方案，能夠有效提高智能變電站繼電保護異常狀態的實時監測，同時快速反應，準確進行故障點定位，為其檢修工作的開展提供真實準確的依據[1]。另一方面，可適當延長保護檢修的周期，減少智能變電站電氣設備停運的時間，最大程度上實現故障檢修對智能變電站相關電氣設備造成的影響或損壞，也能大幅降低引發其他故障的可能性，從而提高智能變電站設備與設施的使用壽命。同時，也可以在一定程度上降低智能變電站的維護維修成本[2]。

2 智能變電站繼電保護系統故障的異常情況

2.1 光纖通道的異常

針對光纖通道的結構進行分析，所存在的異常故障包括2種：一是光纖通道所使用的光纖故障，二是光收發模塊故障。

光纖衰耗屬于帶有明顯時變特性的故障異常，由于運行時間較長，容易發生老化，造成其衰耗增加，從而影響數據的正確傳送。而光收發模塊受靜電放電（Electrostatic Discharge，ESD）的影響，往往會產生瞬間電流，導致熱量暴增，從而對設備產生破壞。該問題的主要原因在于2個方面，一方面是環境過于干燥，另一方面是由于人為違規操作或存在有源光纖設備未接地[3]。

2.2 繼電保護裝置的異常

繼電保護裝置的復雜性較高，實際運行中的故障異常情況數量較多，易發率較高。例如，由于光纖通道引發故障而造成繼電保護裝置出現故障或通信報文不正常，致使針對合并器和連接環節進行數據采集時引發傳送數據異常，從而出現丟幀、丟包的問題。另外，零漂移過大也會引發異常故障，原因在于電子式互感器產生故障[4]。

2.3 合并單元異常故障

合并單元的故障異常可以分為多個方面，如額定延時發生漂移、采樣值序號發生錯誤或出現丟幀等，引發這些故障異常的原因相對較多，需要結合智能變電站實際運行環境和繼電保護系統運行狀態以及其他影響因素予以精細化分析，從而切實找準引發故障異常的原因，并采取針對性措施。

3 智能變電站狀態檢修的現狀分析

隨著智能變電站建設范圍不斷擴大，技術水平越來越成熟，其結構復雜性也越來越高，在很大程度上增加了智能變電站繼電保護系統檢修的工作量。受到當前部分電力行業企業編制限制和人才培養周期等多種因素的影響，智能變電站繼電保護系統檢修方面的人才相對較為缺乏[5]。同時，一部分線路停電時間較短，停電啟動周期較長，所造成的影響范圍較大，容易出現繼電保護系統檢驗完成率相對較低的情況。很多智能變電站繼電保護系統相關運維人員始終保持著長期超負荷工作狀態，對繼電保護系統的檢修質量也產生了很大的影響，容易產生一些誤接線、誤整定以及誤碰的情況。因此，智能變電站繼電保護系統的監測與檢驗需要尋找新的路徑和新的方案[6]。

智能變電站繼電保護系統狀態檢修主要以預防性定期檢修為主，并以此為基礎逐漸進行完善，從而形成一種以設備實際運行狀態為監測重點，以預測設備狀態發展趨勢為根本依據，制定科學有效的檢修方法，其基本流程在于針對智能變電站繼電保護系統所涉及的設備進行信息數據采集，并作出狀態評價。通過監測預警和風險評估，以確定檢修計劃和檢修策略，最后實施檢修績效評估以及詳細記錄。

智能變電站是近些年來興起的一種新變電站形式，應用了較為先進的高新技術，與傳統變電站體系在結構方面有著很大的變化。例如智能變電站的二次回路，在電纜二次回路基礎上發展出過程層虛端子及虛擬二次回路，其鏈路主要指硬件端口與虛信號在裝置形成的邏輯關系，對于狀態檢修相關信息數據的采集和分析有著較高的難度與復雜性，這無疑也對智能變電站繼電保護系統的狀態檢修提出了更高的要求和更大的挑戰[7]。

4 智能變電站繼電保護系統狀態檢修策略

4.1 光纖通信通道的檢修策略

智能變電站繼電保護系統中，光纖通信通道的檢修策略可以從以下3個方面開展。

（1）常規定期檢修。由于智能變電站繼電保護系統中所應用的光纖通道有著極為龐大的數量，必然會帶來巨大的工作量，且定期檢修主要針對光纖通信通道一些易發生故障的重點環節予以仔細檢查，容易忽略其他已經產生故障隱患的部分，對于光纖通信通道的維護效果不高。

（2）故障針對性檢修。這一策略主要指在光纖通道發生故障后，根據相關警示、故障數據以及定位來進行故障檢修，如果光纖通信通道出現故障，容易影響智能變電站相關電氣設備，特別是信號通道方面影響較大，而且也會對智能電網的運行可靠性產生一定的沖擊。

（3）狀態檢修。針對智能變電站繼電保護系統光纖通信通道相關運行狀態進行實時監控，智能化技術應用下各光纖通道所應用的電氣設備彼此之間是屬于聯網狀態，整體運行狀態的實時監測能夠時刻注意其運行狀態變化。一旦發現異常狀況，可快速進行聯機，并針對其狀態進行異常檢測，有著較高的便利性，所以較為適用。

4.2 繼電保護單元檢修策略

智能變電站本身結構較為復雜，其繼電保護單元也有著較高的復雜性，而且在結構、所運用的設備、技術方面與傳統繼電保護有了很大的變化，其檢修方法也要做出相應的改變。

通常來講，大多應用于微機保護裝置，模擬量數據采集等全部集中于合并單元智能終端，微機保護裝置自檢測技術水平相對較高，定期檢測并不適用。以狀態檢修和故障檢修聯合應用的方式對繼電保護裝置的光收發模塊異常以及采樣額定延時偏差異常進行檢測，但需要考慮這些異常往往會隨著時間變化而發生變化，因此可以應用狀態檢修結合在線監測數據結果實時進行狀態檢修監控單元傳送，對于一些存在零漂偏移較大的異常情況，可以利用監測軟件予以分析，強化監測軟件模塊，以狀態檢修來予以開展。

4.3 合并單元檢修策略

對于智能變電站繼電保護系統中合并單元的檢修，其故障可以采用一些直接或間接的技術方法實現在線監測，并且可以做到與時間變化的特點相結合，所以對于這方面的檢修策略也可以采取多樣化措施，如以狀態檢修作為主要模式，結合故障檢修來予以開展。對于合并單元中采樣值報文丟幀或采樣值差異化相關問題，利用狀態檢修來進行準確檢測，而對于合并單元中所存在的零漂移過大問題，雖然無法利用在線監測功能來準確把握，但卻可以根據監測軟件模塊增強的方法來全面了解這些異常狀況，從而完成狀態檢修。

4.4 智能終端檢測策略

智能變電站中智能終端有著極為重要的作用，同時結構也較為復雜，智能終端不同結構部分所產生的故障也存在很大的差異，以常規在線監測技術方法顯然無法達到預期的效果。因此，對于智能變電站繼電保護系統中智能終端的檢修需要結合多種方式。例如，針對其光收發模塊和GOOSE報文丟幀等異常狀態，可利用狀態檢修技術進行控制，采取故障檢修為輔助，對其硬件異常狀態予以針對性檢修維護。

5 結 論

從系統構建角度來說，智能變電站與傳統變電站有著本質上的區別，尤其在技術方面更為明顯。其在二次系統結構、組件構成以及運行維護管理等多個方面更為復雜，這也對智能變電站繼電保護系統的設計和運行提出了更高的要求。對此需要相關部門及技術人員結合當前智能變電站的實際情況，針對繼電保護系統的不同設備與環節制定針對性狀態檢修策略方案，提高對智能變電站的保護效果。