變電站繼電保護二次設備狀態檢修研究

國網山東省電力公司超高壓公司 劉 昊 張 達 陳大慶 陳 健 鐘永林

在進行變電站繼電保護二次設備的狀態檢修工作中，必須堅持預防性、實時性等原則，在提高維護水平的同時，保證變電站繼電保護設備穩定運行。在進行變電站繼電保護二次設備的狀態檢修過程中，工作人員要根據過往的工作經驗，從狀態監測、狀態診斷、檢修決策等方面內容入手，總結歸納具體的流程，確保狀態檢修工作的可操作性。

1 變電站繼電保護二次設備的狀態檢修概述

在電網負荷不斷增加，人們對供電品質的需求不斷提高的情況下，對電網進行超長周期維護與實時故障檢測顯得越來越重要。例如，在巴基斯坦默拉直流輸電工程，探索性地實施了繼電保護設備的狀態檢修，極大地降低了繼電保護設備的失效危險，保證了設備安全穩定運行，縮短了設備的停運時間，同時提高了輸電可用率指標。在國內，針對一次系統的故障診斷與診斷技術已經比較成熟，但針對二次系統故障診斷與診斷技術的應用還不多見。由于變電站數量越來越多，電力系統的容量也越來越大，繼電保護裝置的定期檢修和故障排除工作量也隨之增大。如何減少故障，提高供電穩定性，提高檢修效率，確保電力系統的安全可靠，是目前電力系統中最重要的一環。

2 變電站繼電保護二次設備的狀態檢修流程

狀態檢修流程較為復雜，包括設備狀態監測、設備狀態診斷以及設備檢修決策等各個環節，任意環節的缺失，都可能影響電網的運行狀態的分析和判定。在電力系統中，二次設備監控是電力系統故障診斷和故障診斷的重要手段。以狀態監控得到的反饋數據和信息為基礎，展開對狀態的診斷，并對設備的操作規則等展開分析。最終，在此基礎上，通過對裝置工況的計算，對裝置進行檢修，并提出相應的可行的裝置操作方案[1]。

變電站二次設備的繼電保護狀態檢修包括了設備采集單元、測控運行、保護裝置等的實時運行狀態和歷史運行記錄信息。各個部件的運行狀態能夠為狀態檢修提供設備的實時監控數據，方便對繼電保護設備的運行情況進行分析，從而降低了對繼電保護設備的運行情況的影響，同時降低了進行常規檢修的人力成本。

設備檢測環節較為關鍵，圖1為具體的監測內容，根據監測控制得到歷史運維、實時運行、運行環境等諸多信息，判斷設備是否處于良好的運行狀態。不同二次設備獲取的監測信息并不相同，需要結合實際情況展開具體分析，只有如此才能夠有效、科學地確定設備的具體狀態，常見的診斷方法包括，裝置自我診斷、異常數據庫法、比較法、綜合分析法，按照“危急、嚴重、一般、正常”這四個級別進行劃分。

圖1 變電站繼電保護設備監測信息總圖

表1為母線保護裝置GOOSE直連鏈路中斷時信息表，在上述內容基礎上完成相應的檢修決策。正常情況下，變電站繼電保護設備狀態檢修的結果有正常狀態、注意狀態和異常狀態等三種，正常狀態中檢修可根據實際情況進行調整，以注意狀態需要展開持續性跟蹤，以此及時地展開處理，如果是異常狀態就要在實際發展過程中進行系統地檢修。檢修決策階段主要根據前兩個環節得到的數據，制定相應的方案，檢修工作可以分為：運行維護、跟蹤監視、試驗安排、缺陷處理和設備更換等5個方面[2]。

表1 母線保護裝置GOOSE直連鏈路中斷時信息

3 變電站繼電保護二次設備的狀態檢修案例

為了更好地分析變電站繼電保護二次設備的狀態檢修工作的開展措施，讓檢修工作得到全面的落實，以某地區變電站實際案例，按照上述三大流程，根據具體問題，提出具體完善措施，從而有效消除變電站繼電保護二次設備中安全隱患。

3.1 安全事故

2020年1月12日晚9點，該變電站的主變A套出現了保護跳閘動作，根據實際的數據信息來看，主變保護A套保護中壓側零序過流Ⅱ段保護動作，變壓保護B柜保護裝置并未動作，事故因此造成部分負荷損失。

通過對保護裝置的現場資料以及保護動作等監測資料數據顯示，可確定該變電站內一次裝置沒有出現任何故障，初步判斷是變電站繼電保護二次設備中的主體融合裝置CSN-15B出現了重大問題。根據實際檢測分析后，確定為設備的質量問題，設備采樣板存在異常，經過具體分析可確定故障原因為，合并單元取樣回路的設計存在缺陷，并且這種方法是該設備的通用設計。當發生電流互感器二次回路斷線時，保護裝置接收到的電流信號異常且采樣值異常，不僅如此，也沒有報警和閉鎖保護設置，此時，合并單元已徹底喪失了所有的作用，保護裝置接收不到正確的電流信號，最終會造成繼電保護功能無法正確執行。

在對該二次設備進行狀態分析后發現，由于CSN-15B在一般設計中所使用的回路存在缺陷，造成設備中出現了電流互感器二次回路斷線且合并單元失效，以及不正常的數據。如果該設備再度出現類似的故障，很有可能造成對應的繼電器失靈，線路、主變和母聯并網裝置都面臨很大的風險，從而對整個電力系統的安全、穩定運行構成較大危害。該變電站內使用的二次設備在硬件和軟件方面都存在不同程度的問題，如果不能夠系統解決這一問題，會給后續的運行帶來嚴重的安全隱患。以上述故障為基礎，對其他的二次設備狀態進行了系統地檢修，可以判斷目前二次設備健康狀態格外嚴重，對電網安全造成了嚴重的威脅，必須盡快處理。結合實際情況，制定了相應策略，確保后續電網穩定運行，表2為具體的更換方案。

表2 智能終端更換方案

3.2 終端隱患

2021年12月1日，某變電站出現了遙合開關即跳閘的異常情況，為了不會對送電造成任何的影響，在現場對終端進行重新啟動，重新啟動之后，智能終端設備恢復正常。之后，檢修人員對該異常原因進行了分析，認為是由于智能終端設備CPU板主機發生了故障而造成的，為了防止設備在工作過程中再次出現問題，采用了更換插件的檢修方案。

該變電站繼電保護二次設備間隔保護裝置型號為CSC-161A，測控裝置為CSI-200E，智能終端型號為CSD-603AG。在出現故障的第一時間，為了保證電力傳輸的順利進行，立刻切斷了智能終端設備的電源并重新啟動。切斷電源重新啟動后，調節遙控器的刻度值，使遠端的開關可以進行正確開合。

同時，為了避免此類情況的再出現，對電門進行了5次遙控操作，使電門的開閉和閉合都在正常范圍內。隨后進行了一次普通供電，供電后裝置運轉良好，在后續的狀態檢修工作中，對設備的真實運行狀態進行分析，根據實時工作狀況信息以及本身報警信息，最終判斷設備的終端出現了問題。根據具體的診斷分析，插件故障將會造成智能終端運行異常或故障，導致無法實現遠方遙控操作，設備狀態為第三種狀態即異常狀態，更換了相應的插件后，設備狀態運行良好，并且進一步加強了產品質量管控，確保電網安全運行。

3.3 經驗總結

對變電站繼電保護二次設備進行狀況檢修，是保證變電站繼電保護二次設備的正常工作，降低事故發生的可能性，提高變電站繼電保護二次設備的安全性。操作人員應從實踐出發，將理論與實踐相結合，確保儀器正常運轉。

第一，變電站應加強對二次設備的工藝驗收，檢驗等工作。工作人員要系統落實變電站繼電保護二次設備的狀態監測，要對整個設備全施工過程進行技術把關，從而提升驗收質量，提升設備的投入運行水平，保證電網穩定運行，提升設備的檢修效率，確保后期運行零失誤、零人為事故。在接受檢查的時，與有經驗的技術人員進行跟進，保證質量和數量，在保證用電需要的情況下，不會出現任何的安全問題。確保變電站安全投入運行。

第二，變電站應強化二次設備檢驗工作。每位工作人員都要增強自己的意識，提升自己的思想水平，不能認為事故不會出現，所以要認真地進行每一次的檢查工作，對電網設備進行檢查時，不僅僅是一件表面工作，其是影響到變電站正常運轉的重要一環。一些工作人員在進行檢查時不夠細致，再加上漏檢等現象，造成了整個檢查的不完整，從而留下了安全隱患。同時，對變電站繼電保護設備的檢查較為重要，要增強狀態檢修意識，做到無死角、無盲區的檢查，一旦出現問題，及時匯報、維護、檢修，確保在運設備的安全及穩定運行。

狀態檢修是維持繼電保護設備穩定的一項關鍵手段，其不僅注重技術層面，還需要將以往的計劃檢修的戰略轉變為一種全新的檢修意識，使之與目前的信息內容保持一致。轉變以往的預防性思考方式，將狀態檢修與計劃檢修區別開來，要將這些信息進行實時集成，并將這些信息與數據相融合，對設備的工作狀況進行綜合，并對可能存在的安全風險進行快速有效解決，同時要對設備存在的問題進行檢修維護。

對變電站繼電保護二次設備的實時狀態檢修，將原本的計劃檢修變成了常規檢修，與設備運行狀況相聯系，展開實時監控，并對反饋的數據進行及時分析。檢修人員要以新的指導文件為基礎，并與新的技術和工藝相結合，展開對其進行檢測。此外，要對設備存在的缺陷和安全檢測問題展開總結，從而更好地將工作做好，也為將來的檢修工作減少類似的問題發生的概率，從而提升客戶的用電品質。

狀態檢修彌補了計劃檢修強制性、“一刀切”的不足之處，實現了全過程、全生命周期的實時監測，可為用戶節省大量的人力、物力，還可為用戶節約檢修費用，從而提升了電網的運轉效率，還具備了一種系統的科學性。此外，伴隨著國家大電網的發展，電力系統的運行變得更加復雜，這就要求對設備進行狀況檢修。

4 結語

綜上所述，變電站繼電保護設備實時狀態監測，可極大地促進電力供應的可靠性，有助于促進整個電網檢修工作思路的改變，降低停電風險。在未來的工作中，要新技術加強狀態檢修，并且強化工作人員的服務意識，實施狀態檢修是一個長期探索的過程，需要在實際工作中不斷總結經驗，查缺補漏，更好地提高電網運行質量，保障用電可靠。