光伏發電站中繼電保護及自動化裝置的運行維護分析

楊麗艷

（中國能源建設集團山西省電力勘測設計院有限公司，山西太原 030000）

1 光伏發電站中繼電保護及自動化裝置

1.1 光伏發電

光伏發電主要是對太陽能源的開發與利用，其屬于清潔能源的一種，對周圍污染較低，被譽為綠色環保型能源。特點為：①分布廣泛。光伏發電的實質就是對太陽能源的利用，而當前我國地域都有或多或少的太陽能源，其能滿足我國全域利用光伏發電的需要；②儲量豐富。太陽可以滿足人類上百億年的太陽能需求，具有豐富的儲量；③清潔環保。光伏發電的過程以及利用不會對周圍環境造成嚴重的影響，屬于清潔型、環保型能源；④隨機性大。容易受到外部環境的影響，如陰雨天氣、晝夜交替等，具有較大的隨機性[1]。

從對太陽能源的利用形式來看，光伏發電是將太陽能轉化為電能供負荷使用，元件主要是以光伏電池為主，應用過程具有明顯的優點：①便于維護。運行維護過程的檢測點較少，便于運維人員進行維護；②清潔環保。發電過程不會對周圍產生影響，如噪聲污染、空氣污染；③結構簡單。一般根據地域條件與環境特點設計光伏組件，主要由太陽能電池板、太陽能控制器、蓄電池組成，如果是輸出功率為45～50W 的晶體硅光伏電池組件，其尺寸約為450mm×985mm×45mm，質量約為7kg；④運行可靠。光伏發電過程依靠晶體硅光伏電池，其使用壽命較長，可達20～35 a[2]。

1.2 繼電保護

光伏發電站中的繼電保護是整個光伏發電系統穩定運行的保障。光伏發電系統在日常運行過程中容易受到各種因素的影響，包括雷擊、人為操作等，容易產生各種短路故障與異常狀態，不僅影響光伏系統的穩定運行，甚至還會造成較為嚴重的事故。以光伏發電站的繼電保護為例，其一般分為變壓器保護、逆變器保護等。

1.2.1 變壓器保護

變壓器對整體供電的穩定性會產生重要影響。因此，光伏發電系統運行過程需要對變壓器部分配備可靠的繼電保護裝置。從故障來看，一般有接地短路、匝間短路、套管和引出線上發生相間短路等。故障發生之后高溫電弧會燒毀繞組和鐵芯，將變壓器油絕緣分解產生大量氣體，可能會造成嚴重的爆炸事故。其異常運行狀態分為：變壓器外部相間短路引起的過電流、負荷超過額定容量引起的過負荷及由于漏油等原因而引起的油面降低等。

如果變壓器出現異常運行狀態，繼電保護裝置會根據當前變壓器的嚴重程度發送指定告警信號，使異常部位得到及時運維檢修，從而保障變壓器的安全。

1.2.2 逆變器保護

逆變器的保護是指當電網電壓跌落時并網逆變器能夠正常并網一段時間，直到電網系統整體恢復。在一些小型光伏發電站中，并網逆變器在電網中所占的容量較小，不會對整個電網產生影響[3]。

1.3 自動化裝置

光伏發電站會采用自動化裝置參與運行。在光伏發電過程中會運用到許多裝置設備，以往都是依靠人為操作進行，不僅費時費力，還容易出現誤操作情況，會對光伏發電站的穩定運行造成影響。而自動化裝置是基于自動化技術在電力系統的應用體現，可按照規定要求對各個部分的運行組件進行監控，有助于提升系統整體的運行效率與可靠性。其特點為：①高效性。光伏發電站運用自動化裝置，能實現實時管理，及時發現光伏發電系統中的故障與問題，從而提升電力系統的運行效率；②精確性。自動化裝置可以精確控制整個系統，減少了人為因素的干擾，進一步提升了電力系統的安全性與穩定性；③可靠性。自動化裝置還能融入智能化功能，可以實現對光伏發電系統的有效管理，提升光伏系統運行的穩定性；④靈活性。光伏發電系統會根據實際情況對整個系統進行靈活調整，使其能夠滿足光伏發電系統的運行要求。

2 光伏發電站中繼電保護及自動化裝置的運行維護分析

2.1 光伏發電站中繼電保護裝置運維

（1）技術措施。光伏發電站中繼電保護裝置運維過程可以引入一些新技術、新方法，借鑒一些優秀案例，讓新技術、新方法運用到繼電保護裝置的運行狀態檢測方面。例如，①結合相應技術與方法的特點，完善各項規程與制度，確保每個環節科學合理，確保對繼電保護裝置運行全過程進行檢測。②積極提升抗短路能力、提高過載能力。③光伏發電站應基于新技術、新設備、新方法引入的過程，建立針對性的評價機制，對相關技術與方法應用過程進行評估，及時找出存在的不匹配問題，并分析成因，找出針對性的解決辦法[4]。

（2）運維措施。光伏發電站的繼電保護裝置運維過程應結合繼電保護裝置的運維原則以及注意事項，制訂縝密、標準的運維流程體系：①遵循狀態檢測原則。繼電保護裝置運行維護過程必須遵循狀態檢測的原則，按照相應的規定標準進行工作，以確保繼電保護裝置運維符合預期要求。如遵循運行安全原則，在狀態檢測過程需要從光伏發電系統的局部與整體分別考慮，分析其中是否存在不安全因素，以確保光伏發電站的繼電保護裝置運行安全。②巡視檢查。光伏發電站需要結合自身采用的繼電保護裝置的特點，設計針對性的繼電保護裝置巡視檢測周期，尤其是對于一些新投入運行的繼電保護裝置以及變壓器裝置等，應適當提高日常巡視檢測的頻率，確保能夠第一時間發現繼電保護裝置的異常運行狀態，及時解決其存在的問題。同時，也需要對繼電保護裝置的運行異常進行監測，并將相應的狀態信息及時通知管理部門。③重視運維規范性。光伏發電站的繼電保護裝置運維過程應遵循規范性，如運維人員在得到通知之后，就需要到現場對故障地點進行全面檢查，檢查之前需要結合故障點的異常狀態以及以往運維經驗，及時找出事故發生的原因，并制訂下一步的運維方案。實際運維過程還需要做好風險防范，避免發生二次傷害。繼電器裝置的故障檢修結束之后，應做好相應故障檢修的記錄與評估，對檢修過程遇到的難點與重點進行詳細探究，以便為后續光伏發電站對繼電保護裝置運維檢修提供參考[5]。

2.2 光伏發電站中自動化裝置運維

（1）落實運維責任。自動化裝置的運用可以增強光伏發電系統的管理效果，及時發現系統中存在的故障問題，進一步提升自動化裝置運行的可靠性。可以說，自動化裝置應用于光伏發電系統具有較高的價值，必須落實好運維責任，以提升運維人員的積極性與責任性。如結合不同崗位工作內容以及要點設計運維責任指標，融入自動化裝置運維的各個環節，并提升對重要環節的運維指標比重，以增強運維人員對相關部分的重視，避免自動化裝置的運行出現故障問題。另外，也要重視對自動化裝置的定期運維，如結合自動化裝置的運行特點，制訂完善、標準的定期運維流程表，通過定期運維的方式可及時發現自動化裝置運行過程中存在的問題，從而保障自動化裝置穩定運行[3]。

（2）執行標準化運維。自動化裝置運維過程，需要光伏發電站基于自動化裝置的運維要點，制訂標準化的流程圖，通過明確各個環節的運維要點，有助于增強自動化裝置運維的成效性，避免自動化裝置運維過程出現問題。同時，在光伏發電站的自動化裝置運維過程中，還需要建立相應的監督體系，通過有效監督的方式確保自動化裝置運維符合要求[6]。

（3）加強運維監控。自動化裝置運維環節，需要重視運維監控。如可以在光伏發電站自動化裝置運維環節加入數字化、智能化技術，實現自動化裝置運行過程的數據采集、在線分析以及遠程控制，并將相應的數據信息上傳云端服務器，便于運維人員進行分析與檢修。以物聯網技術應用為例，其可以為光伏發電站自動化裝置的運維工作提供有效的數據采集，并能保障數據信息的真實性與可靠性，是未來光伏發電站自動化裝置智能化運維的方向之一。

3 結束語

總之，繼電保護裝置與自動化裝置的運行是光伏發電站日常運行管理的重要內容，關系到整個發電系統的穩定性與安全性。基于此，文章提出以下建議：①繼電保護裝置的運維檢修方面可以借鑒一些優秀案例，讓新技術、新方法運用到繼電保護裝置的運行狀態檢測方面，以便于運維人員及時發現與找出繼電保護裝置運行過程存在的問題；②遵循狀態檢測的原則，按照相應的規定標準進行工作，以確保繼電保護裝置運維符合預期要求，做好相應故障檢修的記錄與評估，對檢修過程遇到的難點與重點進行詳細探究；③自動化裝置運維方面，需要結合不同崗位工作內容以及要點設計運維責任指標，融入自動化裝置運維的各個環節，增強運維人員對相關部分的重視；④利用定期運維的方式及時發現自動化裝置運行過程中存在的問題；⑤建立相應的監督體系，通過有效監督的方式確保自動化裝置運維符合要求；⑥加入數字化、智能化技術，實現自動化裝置運行過程的數據采集、在線分析以及遠程控制等。這些建議可以提升光伏發電站中繼電保護裝置及自動化裝置的運行維護效果，從而保障系統高效、穩定地運行。