智能變電站繼電保護設備的運行維護技術

國網宿州供電公司 左一成

1 智能變電站繼電保護設備的運行和維護主要內容

智能變電站繼電保護設備的運行和維護是確保電網穩定、安全運行的關鍵環節。這包括對繼電保護設備的功能、狀態和性能的持續監控，以及及時的維護和故障處理。在智能變電站中，繼電保護設備的運行和維護工作主要圍繞設備的配置、定期檢測、故障診斷和處理、數據分析以及系統升級等方面展開。首先，智能變電站的繼電保護設備需要根據電站的具體運行條件和配置方式進行精確設置。

這涉及設備的參數配置、保護邏輯的設定以及通信接口的配置。通過精確的配置，可以確保在電網發生異常時，繼電保護設備能夠及時準確地動作，從而避免或減輕故障帶來的影響。其次，定期對繼電保護設備進行檢測和維護是保障其正常運行的重要措施。這包括對保護設備的保護特性進行測試，檢查設備的物理狀態和環境適應性，以及對軟件和硬件進行定期更新和維護。

通過這些方面的有效實施，可進一步增強智能變電站的運行穩定性和安全性，確保電力系統的正常運行。具體來說，在實施故障檢修作業時，首先要進行故障識別，確定問題和故障設備，然后有針對性地實施故障檢修和故障處理。

日常維護變電站智能繼電保護設備，包括定期進行維護工作，旨在提升設備的性能、運行安全性和系統穩定性。通過精心的維護和保養，確保設備在關鍵時刻能夠發揮出最佳的性能，從而保障電力系統的穩定運行。在智能變電站的日常維護中，維護人員按照智能繼電保護設備的操作規程，執行相關的檢查和維護任務。

第一，下達檢查指令，這些指令涵蓋了設備的整體狀態、性能參數，以及運行中可能出現的異常。通過這些詳盡地檢查，可以確保設備運行的穩定性和可靠性。第二，根據檢查指令的執行結果，維護人員需要進行更為專項的維護和保養。這可能包括對設備的清潔、緊固、調校和更換部件等。特別是在檢測到設備性能下降或有潛在故障跡象時，專項維護變得尤為重要，以防止小問題演變為大故障。第三，對監控設備的維護。在此針對智能設備部件需合理監測其運行情況，由此基于深層運行邏輯完成分析，從而準確評估整個智能變電站及繼電保護裝置的運行性能和質量。在智能變電站的運行和維護時，對智能設備部件進行運行和維護操作也是維護的重要組成部分。在應用中，對智能設備組件的運行維護，特別是智能控制期間的停電、停電試驗效果，如進行停電試驗，停電后能起到控制效果，且智能設備組件的運行正常。

2 智能變電站繼電保護的技術要點分析

現階段，隨著我國經濟水平的不斷上升，通信與網絡技術也得到了蓬勃的發展，對于電力領域的使用需求也不斷擴大，因此智能變電站技術的完善具有較大的現實意義，當前我國相關技術日趨完善，形成了獨特的智能電網，在電網中，主要依據一次以及二次設備節點作為主要使用核心，基于數字化數據傳遞技術進行智能變電站運行過程的信息交互需求，在變電站系統中，這些設備基于數字化改造，與當前傳統通信平臺具有良好的結合性，其具備更多可能性，由此為電網的安全提供了基礎保障。

2.1 主體結構

智能變電站的繼電保護主要結構首先以變電站控制級為基礎。變電站控制級是智能變電站控制的最高級別，也是控制中心，可以做好數據交換，收集控制裝置的狀態和變電站的整體保護情況，利用保護數據進行合理評價，可以采用相應的控制啟動和中斷邏輯，具有較強的自我抽象能力[1]。其次是間隔率。間隔率是指智能變電站保護繼電器的運行和維護在間隔級進行的頻率，變電站的控制級也可以與過程級相互關聯。此外，區間數據也可以在這個區間主設備中使用。

2.2 技術要點

當前，受到相關技術不斷發展的因素影響，智能變電站的運行及其繼電保護重點產生了一定程度的技術優化，現階段在智能變電站系統中，基于全光纖通信系統的應用能夠較好提供繼電保護量，實現繼電保護的高自動化及智能化。因此，目前智能變電站的繼電保護無論是在運行方式，還是在維護內容上都樹立了新的維護和運行標準，與傳統變電站相比，還存在較大的差異。

其次，確保二次數據的準確性是基礎。這需要通過定期校驗數據采集和傳輸設備來完成。數據采集設備，如傳感器和轉換器，必須保持高精度和良好的工作狀態。同時，數據的傳輸通道也需要保持暢通，以避免數據在傳輸過程中的丟失或錯誤。在此基礎上，還應保障所有監測點的數據都能被完整地記錄和儲存。任何數據的缺失都可能導致對設備狀態的誤判，增加運行風險。因此，定期檢查數據存儲系統，并確保其有足夠的容量和備份機制，是非常必要的。

3 智能變電站繼電保護運行問題

3.1 光纖連接不穩定

智能變電站繼電保護運行中常見的問題是光纖連接的不穩定性。這種不穩定性可能由多種因素引起，對智能變電站的正常運行構成威脅。

例如，繼電保護設備在運行時可能遭受外來硬物的撞擊，這樣的情形可能導致智能終端之間光纖連接遭受物理上的損傷。這種損傷可能導致信號傳輸中斷或不穩定，影響保護裝置的正常工作。光纖作為傳輸介質，雖然具有高帶寬和抗電磁干擾的優點，但其物理脆弱性使得其容易受到物理損害。另一個常見問題是保護裝置的GOOSE（Generic Object Oriented Substation Event）或SV（Sampled Values）連接器損壞。這些連接器是實現智能變電站中信息交互和數據同步的關鍵部分。其損壞可能導致數據傳輸錯誤或延遲，進而影響繼電保護系統的響應準確性[2]。

3.2 智能終端故障處理技術缺陷

智能變電站中的智能終端是實現高效和可靠運行的關鍵組件。然而，智能終端自身也可能存在技術缺陷，這些缺陷可能會影響其故障處理能力，進而影響整個繼電保護系統的性能。此外，智能終端在處理速度方面也可能存在局限性。盡管現代智能終端具有較高的處理速度，但在極端情況下，如大規模數據流入時，其可能會出現響應延遲。這種延遲可能導致繼電保護系統無法及時響應電網狀態的變化，增加了系統的風險。

3.3 設備陳舊與過度升級

智能變電站的繼電保護設備運行于戶外環境中，面對的挑戰是設備的老化和替換問題。考慮到繼電保護設備，包括智能終端、合閘器及其他關鍵組件大多安置于室外環境，其更易受到灰塵堆積、生銹和其他環境因素的影響。這些因素會導致設備性能下降，甚至損壞，從而需要進行更換或升級。在更換如GOOSE 插件、采樣值（SV）設備和處理器等關鍵組件時，不僅需要技術人員具備豐富的操作經驗，且需要與設備制造商緊密合作。

例如，更換GOOSE 插件和SV 設備時，通常需要對系統進行重新配置，包括重新下載配置描述信息（CID）配置。這一過程復雜且具有高度專業性，因為不同的設備制造商可能使用不同的開發工具和配置下載方法，這使得更新舊設備變得很困難。此外，一些智能變電站由于設備過于陳舊，可能需要進行過度升級，這也會帶來一些問題。例如，在升級過程中可能會遇到兼容性問題，導致升級失敗或設備損壞。因此，對于智能變電站的繼電保護設備來說，及時更新和升級是非常重要的。

4 某220kV 智能變電站繼電保護設備運行維護處理措施

4.1 220kV 線路繼電保護設備異常的處理

4.1.1 線路正常運行

一是耦合器裝置異常。第一層，由于220kV 主干線差動保護裝置與線路之間有邏輯聯系，可以處理：220kV 主干線差動保護裝置的檢修跟蹤；主干線差動保護裝置的跳變輸出之間的所有GOOSE 間隙觸發，差動保護的軟跟蹤和故障。第二層是A、B 之間的邏輯聯系，處理方法是：由線路匯控柜執行相應線路聯動的下一線路切除硬壓板；第三層處理：涉及智能終端、組合裝置和間隙保護裝置之間的通信。解決方案是通過線路匯控柜對相應的一組斷路器輸出壓板進行控制，并在組合裝置線路上連接到組合裝置維護和檢修壓板。

二是異常保護裝置。第一層處理：針對220kV 矩陣式差動保護裝置的異常。處理措施為重新配置線路保護裝置的重塑示蹤輸入，并使用軟示蹤啟動故障輸出。第二層處理：處理A 與B 之間的邏輯聯系。方法包括將雁形線路保護裝置接入軟跟蹤器的連續跳變中。第三層處理：涉及智能終端、聯結裝置和間隙保護裝置之間的聯系。解決方案是通過操作雁行輸出、鍵回輸出和合閘輸出的軟跟蹤，以啟動相應的保護裝置。

4.1.2 線路退出運行

在處理220kV 母線差動保護裝置與邏輯環節間線路的第一層級中，方法包括：啟動220kV 母線差動保護裝置的監測跟蹤板；利用該裝置元件的輸出進行軟件級的線路保護跟蹤；同步啟動母線差動保護裝置的輸出監測跟蹤板；此過程須在兩組220V 母線保護系統中實施。在第二層，A 和B 間的邏輯聯系被考慮。如果線路不處于運行狀態，則可忽略這種邏輯聯系。在第三層，智能終端、綜合設備與間隙保護裝置間的通信應按下述方式處理：將線路保護裝置、智能終端和綜合設備納入維護計劃，以便進行后續檢修；這有助于高效處理主變壓器與母線之間繼電保護裝置的異常問題[3]。

4.2 110kV 線路繼電保護設備異常的處理

一條110kV 線路只有一套保護繼電器，只要有一個裝置處于異常位置，就必須立即發生強制跳閘。第一層是母線保護裝置和線路之間的邏輯連接，其控制方式如下：連接母線保護裝置的技術控制板；該線路是“軟控制板的一部分”；斷開母線保護裝置的技術控制板[4]。第二層是A 和B 之間的邏輯連接。其處理方法如下：該線路是母線保護系統的維護控制板的一部分。其處理方法如下：母線沒有運行，所以邏輯連接被忽略了。第三層，智能終端、組合設備與保護裝置之間的互動，應依照如下流程進行管理：包括線路保護設備、智能終端服務板及組合裝置在內的維護工作至關重要。因此，110kV 母線主變壓器的高壓側及繼電保護設備的不正常情況，應與100kV 線路的故障問題采取相同的處理方法。

5 實際應用案例分析

筆者所在地區有一座智能變電站，采用了先進的繼電保護設備和技術，以確保電力系統的穩定運行。然而，在日常巡視和維護過程中，發現該變電站的繼電保護設備出現了一個異常情況。為了盡快修復故障，采取了以下措施。

一是對故障進行定位和分析，確定故障產生的原因是設備中的一個部件出現了損壞。二是準備了相關工具和備件，對設備進行拆解和更換故障部件。三是在修復過程中，嚴格按照操作規程進行，以確保設備的性能和安全性不受影響。

修復完成后，對設備進行了測試和驗收，確保設備的性能和安全性符合標準。同時，對工作人員進行了安全教育和培訓，以確保工作人員了解設備的安全操作規程和注意事項。通過采取上述措施，該220kV 智能變電站的繼電保護設備成功恢復了正常工作狀態。這一成果的關鍵在于及時且精準地故障診斷與高效的處理策略。確保設備的性能和安全性不受影響是確保電力系統穩定運行的核心。這不僅涉及即時的問題解決，而且包括對可能出現隱患的預防。為了持續保障設備性能和安全性，必須采取一系列措施，包括但不限于定期地維護檢查、對關鍵部件的實時監控，以及對系統軟件和硬件的定期更新。由此共同確保智能變電站繼電保護設備可在各種環境、操作條件下穩定可靠運行，以便為用戶提供了連續、安全和高質量的電力供應。