智能變電站的運行維護技術分析

廣東電網有限責任公司汕尾供電局 鐘岳坤

站在電力企業角度來看，全面推動智能電網建設能夠充分實現智能化操作控制，根據電網實際運行數據對其進行動態采集與實時共享，繼而為電網創建穩定、安全的運行環境。但是，在智能變電站運維方面，因為部分技術問題帶來的限制，致使運維管理工作效率難以取得有效進步，削弱了電力系統供電能力，影響了供電系統穩定運行，長此以往會造成輸電質量大幅下降，不利于社會秩序正常發展?；诖耍嚓P部門應提高對智能變電站運維管理工作的重視，完善與優化運維管理體系，增強運維技術高效性與科學性。

1 智能變電站三層兩網

1.1 智能變電站中的三層

在智能變電站的設施中，“三層兩網”是整個系統正常運行的核心關鍵，“三層”由站控層、間隔層、過程層組成。通過網絡對信息的獲取，站控層主要負責對變電站信息的分析以及調控，通過連續刷新數據庫的方式保證信息的時效性，并定期將數據移動到歷史信息庫；在后續的工作中，針對變電站運營的需要，根據調控中心的命令調取需要的歷史文件，并傳送到過程層、間隔層的運行中；同時，站控層還具備全站運行閉鎖監控、人機聯系以及對過程層、間隔層維護裝置，修正不適當參數的功能。同時，過程層中的設備運行狀況及對命令的反映執行及控制，則通過智能終端由系統進行直接監測。間隔層是保護裝置的集合，其中部署有測控裝置、電能表、安全自動裝置及智能錄波器等設備，保證間隔層數據信息的準確及指令的正常施行，如邏輯控制功能的判別及運算，可以充分激發其通訊傳輸功能，加強間隔層與其他兩層的網絡通信。

1.2 智能變電站中的兩網

中央交換器及間隔交換器是站控層網絡設備的兩大分類。中間交換器借助數據網絡實現對監控主機綜合應用服務器、大數據服務器，間隔內的保護、測控系統以及其他智能電子設備實現并聯。而間隔交換器則在與中間交換器等設備間，利用光紅連成了一個物理網路。在站控層和間隔層之間，通信協議采用的是MMS，因此業內稱之為MMS網，同時，也可將VLAN（虛擬局域網）進行分割劃分，形成不同的通道[1]。在過程層中，GOOSE網和SV網共同構成改層的網絡。一般情況下，GOOSE網參與和過程層及間隔層間的數據置換工作，以監測并控制設備的運行狀態。針對不同的電壓標準，GOOSE網選擇的類型也不盡相同，例如可以在不小于220kV的電壓等級下選擇雙網，采用GOOSE點對點的通訊方式實現本間隔智能終端與安全保護器間的通訊連接。而SV網絡則負責在對過程層和間隔層上的設備之間傳送采樣值，通過點對點的方式將安全保護器與間隔層中的合并單元連接上SV數據。

2 智能變電站與傳統變電站的區別

2.1 實現了自動保護裝置投入和退出的改變

傳統變電站在對系統實施科學防護時，通常會選擇硬壓板的防護方式，通過接地片這類硬件防護裝置對系統實施防護，并呈現可見狀態；但進入智能變電站階段后，變電站內人員僅需使用屏幕控制臺就可以更好的進行系統維護工作，這種軟壓板維護形式變得不再可見。此外，這種系統相對強大的功能，為變電站遠程無人監控智能管理系統的發展提供了堅實的基礎。

2.2 檢修板的作用發生了變化

一般情況下，變電站檢測板的基本功能就是分析、檢查、消除系統故障，避免故障信號的干擾對監控信息造成不良影響。如變電站在檢驗狀態壓板施工的過程中就可以有效地減少操作誤差，因為只要將檢修面板正反二面都印上檢修字樣，就可以大大增加信息提取施工的便捷性。但總體來說，當檢修狀態壓板配備有保護裝置后，在重復使用時只需智能操作系統沒有產生變化，跳閘現象就不會再重復發生。

2.3 設備驗收方面發生了變化

在智能變電站的運行中，關于電氣設備及其工作狀態的管理、檢測、監控、調度及整修，都需要用到SCD配置工具。在測量過程中，如果出現數據模型內外方面呈現一致的情況，就需要采用變電所的聯合調制，來實現工程量的最優化調整。

3 智能變電站運行維護問題

3.1 安全性問題

以往變電站多采用點對點方式進行通訊，這種通訊方式一般會具有較高的信號傳遞可靠性，并且可以通過局部優勢實現信息交換。而當前智能變電站通訊框架大部分都是對等的，能結合互聯網對整個變電站LED信息進行全方面管理。然而，只要LED遭到破壞且沒有及時對其進行處理，就會產生大量不穩定因素，不利于智能變電站正常運轉。除此之外，變電站的信息互交框架在多數設備內部都無法設置隔離點，只能利用應用程序來有效實現隔離作用，一定程度上增強了互交框架的集中控制性，對整個系統安全起到了保障作用。

3.2 穩定性問題

在智能變電站的日常運行中，需要足夠的能源支撐有源電子變壓器，保障其有電力長期保持在穩定狀態。一旦出現停電，就會導致系統穩定性大大降低。此外，在氣候、濕度和其他外界條件的影響下，不穩定現象發生率會在光學互感器的玻璃和光纖之間大幅提高[2]。

3.3 保護問題

與舊式變電站傳感器相比，電子互感器需要通過交換機支持數據的采集及傳輸工作，采用合并單元的方法進行工作，但這樣會造成傳輸效果下降。而智能終端因為位于接近閘門的位置，因此容易存在一些隱患，針對這種情況，智能變電站斷路器的工作時長在傳統變電站配置的基礎上進行了一定的延長。據統計，平均推遲時間約為（6±1）ms，也因此智能變電站一次設備配置的保護裝置可以達到更好電纜控制效果，然而由于其工作過程容易遭受周圍環境的強烈環境影響，尤其是在潮濕和高溫等方面，后續保養也面臨著一定難度，檢測人員需要著重注意這方面的檢查。

3.4 可靠性問題

在智能變電站中，一般會使用電子互感器取代原來的電流互感器和電壓互感器，在使用過程中直接接通到外部電源，一旦發生突然斷電、線路故障等問題，電子互感器就會自行切斷或迅速終止工作，對變電站保護系統的安全性也有一定影響，一定程度上增加電子互感器的工作難度。所以，電子互感器是智能變電站的關鍵構成部分，對變電站維護安全性起著決定性作用，有關研究人員應加強對智能變電站的分析力度。

4 智能化變電站運行維護策略

4.1 一次設備運行維護

智能變電站一次設備在設計上具有規模大，構造復雜的特點，也因此在運行上具有較高的不穩定性，容易被環境影響造成設備損壞。因此，周期性的針對一次設備的檢查和維護工作務必到位，最大程度上提高其運行的安全指標，保證設備運行安全性與穩定性，通過科學手段對現有故障進行有效解決，做到早診斷、早處理。然而值得注意的是，工作人員可以通過對繼電保護工具編號的方式，創建與優化系統維護流程，確保維護工作按照流程的既定順序完成，防止出現漏檢或傳輸錯誤。

4.2 二次設備運行維護

二次設備由于其特殊性，必須具備監測、調節以及保護功能，只有這樣才能進一步確保智能變電站在實際運作中保持平穩的運行狀態。所以，單純采用傳統檢測與維護方法是遠遠無法達到當前變電站發展需求的。從二次設備維護角度來說，應對壓板工作狀態進行嚴格監控，考慮到現今變電站所用壓板特性較為相同，可以對壓板進行統一編制，制定壓板編號，結合二次設備壓板分類與配套統計，嚴格遵守壓板投入使用原則。在維修過程中對壓板進行檢查與維護，避免發生意外事故，影響變電站穩定運行。與此同時，還要在對監測系統進行優化與完善，確保保護裝置與網絡交換機正常運行，達到智能變電站日常運行要求。

4.3 革新既有維護技術

智能變電站主要是在傳統變電站基礎上實現的，而現階段的運營維修技術也從傳統技術上逐漸提升而來。但是，隨著系統結構與智能變電站交互方式的改變，現有技術手段已經無法有效適應運營與維修方面的技術需求。所以，應當努力革新現行的運維技術，及時改善運維質量。尤其是對研究技術人員，要加大對保護裝置維修技術的研究，以提高整個體系的綜合技術水平。同時，科學地運用整定技術，嚴格執行有關標準，正確運用智能理念，將新技術有效融入維護管理工作當中。受智能變電站發展時間限制，在維護技術方面還存在部分不足，相關部門需要加強技術開發。

4.4 加強主動引導式研發

對未來智能變電站的開發研究中，在系統架構方面，科研部門應該加大對CIS室內SF6集成式智能斷路器、氣體絕緣母線、110kV雙母線界限以及小車式開關柜的研究發展力度，對現有功能單元進行科學協調，利用調試推動智能變電站協調發展。另外，研究人員還應該多采用數字技術與控制技術，對運行進行科學管理，促使其從原先被動運行模式轉變為指導性研究模式，進一步提高運行與維護水平，為增強智能變電站架構穩定性與安全性奠定基礎。

5 智能變電站檢修硬壓板案例詳解

智能變電站檢測硬壓板也具有很重要的意義。根據智能站檢測機制，人們可以通過投退裝置的檢測硬壓板，來區分為智能電站檢測裝置區和運行裝置區。范圍確定后，就無法進行裝置之間信號的跨區交換。因此為了確保智能站投產后二次裝置安全平穩運轉，檢修硬壓板的驗收工作顯得尤為重要。以下為根據案例，探討了智能電站檢修硬壓板的驗收細則。

裝置報警與報文質量檢測：在檢修硬壓板投入使用之前，要確保裝置上附有品質信息標簽；保護液晶屏或者指示燈等裝置界面需要有清晰的顯示效果。在所有種類的報文中，表行報文檢修狀態的Test位都是固有配置，變電站可以通過對Test位狀態的對比，對收到的信息時效性進行判斷，保證信息的真實有效。此外，在裝置檢修硬壓板的反饋報文中，若Test位應置True，則與報文因數信息一并發送到接受終端。因此，在對檢修硬壓板功能進行驗收時，在常規方向外，

還應根據裝置液晶屏中顯示的報文品質位信息，判別檢修硬壓板功能的良好性。針對不同廠家設備，報文品質因數結構不同。表1為南瑞繼保裝置，對其結構做簡要說明：

表1 南瑞繼保裝置結構說明

其中，Link表示鏈路狀態（正常/中斷）；Test：接收報文檢修狀態（True/False）；Valid：裝置本身發送數據有效性（YES/NO）。因此，保護裝置上，GOOSE報文品質因數常見數值如下：

（1）品質因數顯示為5（101），表示正常工況。具體含義：鏈路正常、裝置收到的報文檢修態為False、裝置自身檢修硬壓板未投入。

（2）品質因數顯示為4（100），表示接收的數據無效，不參與保護邏輯運算。具體含義：鏈路正常、裝置收到的報文檢修態為False、裝置自身檢修硬壓板投入。

（3）品質因數顯示為6（110），表示接收的數據無效，不參與保護邏輯運算。具體含義：鏈路正常、裝置收到的報文檢修態為True、裝置自身檢修硬壓板未投入。

（4）品質因數顯示為7（111），表示設備處于調試工況。具體含義：鏈路正常、裝置收到的報文檢修態為True、裝置自身檢修硬壓板投入。

SV采樣檢修狀態測試：在采樣顯示與裝置檢修狀態相同的情況下，應當將采樣值計算到保護邏輯中；否則，應閉鎖相關保護并發出報警信息。如圖1所示。

圖1 SV采樣檢修狀態測試

根據智能站檢修機制可知，以上應驗證的功能屬于SV檢修機制范疇。即，改變采樣值與裝置自身檢修狀態，觀察保護裝置實現以下功能：檢修狀態一致時，與采樣值相關的保護能夠可靠動作；檢修狀態不一致時，與采樣值相關的保護閉鎖/開放，并發告警信號。

6 結語

由此可見，本文主要圍繞智能變電站運維技術具體應用開展了詳細分析，在充分了解現階段變電站所存在不足的前提下，通過科學手段有效解決運維技術標準較高等問題，并闡述了智能變電站管理維護技術在系統中的實際運用?，F今，對變電站進行維修管理過程中，可以利用維修時所獲取的信息與數據，盡可能增強管理人員與維修人員綜合能力與素質，明確工作要點內容，實現變電站運維管理科學發展，為提高變電站運行可靠性與安全性夯實基礎。