220kV智能變電站繼電保護調試關鍵問題探究

國網太原供電公司 謝錫樑

1 220kV 智能變電站概述

1.1 智能變電站的應用優勢

在對電力資源需求量不斷上漲的當下，傳統的變電站已經無法滿足用戶的用電需要，多樣化的技術方法被融入了當前的變電站電力技術應用工作中。通過推動變電站朝著現代化，智能化方向發展的方式，解決了傳統電力輸運事業中存在的諸多問題。筆者從《國家電網公司發展戰略綱要》中了解到國網規劃2020-2025年間共計新增6380左右智能變電站，具體數量統計如圖1所示，其中包括1986座220kV 的智能變電站。新增智能化的變電站有著先進、可靠的運維管理系統，并且相較于傳統的變電站，主要依賴人力開展運維管理的模式，大量智能化、自動化設備的應用，不僅有效提升了變電工作的自動化程度，還可以有效提升信息的傳輸速度。

圖1 “十四五”期間國網新增智能變電站數量統計圖

同時，變電站在運轉過程中本身會消耗一定量的能源，具體計算公式為：ξc=Σpi×Ti×0.7，其中，ξc 指的是變電站的年用電量，單位為kWh/a；Pi 單項用電設備的負荷，單位為kW；Ti 單項用電設備的運行時間，單位為h；0.7指的是負荷系數。但是在智能設備融入變電站后，變電站Pi、Ti 都會有所下降，變電站在投入使用后整體會消耗更少的能源，因此在低碳環保型電網系統的建設過程中，智能變電站有著較大的應用優勢。此外，相較于傳統變電站需要耗費大量人力、物力資源開展設備檢修維護工作的情況，智能變電站中智能設備的應用有效減少了工作人員的工作壓力，為電力資源的穩定供應提供了保障[1]。

1.2 智能變電站的關鍵設備

智能互感器。為了切實提升智能變電站的抗干擾力，在開展布線操作時，線纜的走線方式均為溝槽盒形式，這不僅滿足了高壓電纜、配電電纜的裝配需要，還降低了線纜裝配工作中光纖與組合式的電子互感器連接到一起的難度。總之，結合智能變電站的具體運維管理需要，應用溝槽盒形式，在保證線纜轉歐賠、互感器運作質量的同時，提升了變電站信息傳輸工作的效率，為智能變電站的高質量發展提供了助力。

網絡處理系統。為降低電力資源運轉管理工作的難度，在變電站建設過程中，需要構建一個符合變電站實際需要的高效網絡信息處理系統。相較于其他變電站，220kV 智能變電站的網絡信息處理系統可以被分成GOOSE 與SMV 站，在應用過程中，可通過記錄故障信息波段、幫助工作人員調取故障歷時信息等方式，降低變電站設備運維管理工作的難度，為智能變電站各設備的穩定運轉提供支持。此外，網絡處理系統的應用，使得變電站有了線上辦公這種工作模式可以選擇，不僅為變電站工作人員工作量的減少提供了支持，還可以切實提升變電站電力設備故障的處理效率，為變電站應急處理能力的提高提供助力。

1.3 繼電保護系統的工作流程

我國220kV 變電站繼電保護方式是一種以合并單元為核心的智能繼電保護體系，相較于傳統點對點的繼電保護模式，這種新型繼電保護模式的應用，有效提升了繼電保護工作的成效。在某智能變電站的改造過程中，繼電保護體系的具體工作流程如下。

首先，應用前端裝置收集220kV 智能變電站設備運轉信息的過程中，可通過將收集到的設備運轉信息與標準信息加以比較，了解設備的具體運轉狀態；其次，為了挖掘信息的價值，可利用通信網絡，將設備實時運轉信息傳輸至合并單元中，在完成信息格式化處理工作后，將其傳輸到交換機系統當中，可以滿足多臺設備的信息共享需要；最后，利用繼電保護單元分析相應設備運行的安全系數，若發現過程數據超過安全系數閾值，那么保護單元執行保護動作，停止異常用電行為，從而達到保護變電站設備運轉狀態的目的。

表1 220kV 智能變電站繼電保護基本模式

2 智能變電站繼電保護關鍵問題

現場工作量大、技術性能要求較高，是220kV智能變電站繼電保護調試工作的典型特點。現階段，為了切實提升調試工作的質量水平，工作人員需要結合變電站的實際情況，通過明確變電站繼電保護關鍵問題，并在調試過程中，提升對問題關注度的方式，為變電站繼電保護裝置的正常運轉提供保障。某220kV 智能變電站保護系統基礎架構為三層結構，通過這種設計方式，其設備組成包括智能傳感器和網絡處理系統。使實時自動保護目標達成。

2.1 開展調試準備工作

調試準備是正式開展220kV 智能變電站繼電保護調試工作前的重要環節，為保證調試準備工作能夠取得令人滿意的效果，降低后續運維調試工作的耗時，以《繼電保護和電網安全自動裝置檢驗規程》為基礎，結合變電站的具體情況，構建系統化的變電設備調制機制，確定適合變電站調試工作開展的調試制度、調試流程、作業指導書等文件，確保在后續調試工作開展過程中能夠做到有規可依。

為了提升調試工作的質量與效率，本案例在組織構建調試隊伍的過程中，變電站在明確調試工作需求的基礎上，組織工作人員開展與保護調試相關的知識與技能培訓工作，并在培訓工作結束后，對工作人員的專業素養進行考核，選擇綜合成績達標的人員組成專業的調試隊伍，確保調試人員在后續調試工作過程中能夠高質量地完成各項調試保護工作；考慮到調試監測設備的運轉狀態與調試結果的準確性之間存在著直接的聯系，因此，在準備階段需要以相應規范為基礎，完成調試監測設備的準備校驗工作，然后結合調試任務，明確變電站繼電保護調試工作的關鍵點，確保調試工作能夠取得預期的效果。

2.2 開展通用調試工作

通用調試工作的內容主要包括對于繼電保護裝置的類型、接地情況等與通電后設備運行狀況相關的信息進行測試與調整。

具體來說，本案例在調試過程中，先檢查裝置的整體狀態，若發現繼電保護裝置存在破損情況，對其及時更換。在檢查裝置接地裝置的過程中，若發現接地設備性能不達標，絕緣效果無法切實滿足繼電保護裝置的工作需要，則可在確定導致這一情況出現的原因后，開展針對性的檢修工作，例如，若導致絕緣效果不達標的原因在于絕緣裝置不能正常工作，那么工作人員則可以通過更換絕緣設備的方式，保障裝置的運轉安全。

2.3 調試保護裝置元器件

本案例在開展保護裝置元件調試工作時，保護裝置元件調試方法需要以現場實際情況、變電設備的具體運行方式為基礎，合理選擇，并且通過提升對關鍵檢查節點關注度的方式，達到提升檢查工作質量的目的。

一是先檢查設備的運轉狀態，確保各插件完整并且能夠正常工作；二是重點檢查端子排壓板是否存在松動現象；三是在切斷電源、拔出所有邏輯插件后，對交流、直流回路絕緣情況進行檢查；四是在檢測設備電流流轉狀態時，為避免觸電事故的出現，則可以先切斷對應電路，并短接端子排，然后應用測試儀，讀取電路電壓、電流零漂等數據，并將最終讀數記錄下來；五是本案例在采樣精度測試過程中，控制各測定數據誤差不大于5%的基礎上，在端子臺上加載交流電壓與電流，然后讀取采樣值；六是檢查開關量的過程中，對各類供電情況進行模擬，并了解輸出節點的具體動作情況。七是在完成固定值校驗工作后，需要對光纖通道的聯調情況進行檢查，以便保證光纖的通信功能能夠得到正常的發揮；八是在正式開展保護裝置的現場安裝工作前，需要先開展裝置的廠內聯調工作，避免將本身存在問題的裝置安裝到智能變電站當中，增大智能變電站的后續運維管理難度。但需要注意的是，若對設備進行版本升級處理，在升級工作完成后，工作人員需要對其再次進行嚴格測定，確保設備原有功能均能正常實現。

2.4 開展通道調試工作

光纖通道運行狀態與光纖通信質量之間存在著直接的聯系，現階段為了保證光纖通信工作能夠順利推進。本案例借助調試通道的方式，完成光纖通道狀態的檢查調試工作。在工作過程中，觀察光纖通道內部發光功率、通道插件標稱值狀況等信息，了解光纖是否處于正常的運轉狀態下。開展通道調試工作前，需要對光纖通信情況加以檢測，若在檢查過程中，發現光纖完整，異常燈沒有被點亮，并且在測定其他相關通道狀態數據時，計數結果沒有出現明顯波動，就可以開展后續調試工作。

需要注意的是，為了保證調試工作能夠正常進行，需對光纖進行清潔處理，然后檢查設備的接地情況，在保證設備接地狀況良好的基礎上，根據設備具體接線要求開展接線工作，并且在接線過程中需要將不同的接地網正確分開。為了了解光纖收信率是否存在異常，本案例除測定收信裕度，還確定通信時鐘設置統一識別編碼，若縱聯通道運轉狀態保持穩定，則表明光纖正常運轉。

此外，一般情況下，智能化繼電保護校驗儀可以被應用于220kV 線路繼電保護裝置入量通道的狀態監測工作當中，為了切實提升校驗工作的可靠性，本案例先后檢查了校驗儀的配置情況、光網口燈的狀態、模型文件配置情況等檢查工作，在確定校驗儀能夠正常工作后、光網口指示燈持續閃爍、文件在模型出口位置有相同的跳閘數據集后，確定設備運轉狀態正常。同時，考慮到特殊保護裝置檢測過程中存在特殊要求，為了切實提升檢測工作的準確性，需核查GOOSE 基本參數，確保數據及名稱不存在謬誤，如果發現異常情況則及時對其處理，達到保證進入閉鎖能夠正常工作的目的。

2.5 GOOSE 的調試工作

查GOOSE 報文統計與通信統計狀態，是菜單欄設備調試工作中的關鍵點之一。在實踐活動中，若檢查結果正常，則表明GOOSE 能夠正常工作。同時，為了保證GOOSE 能夠正常發送信息，在開展GOOSE 調試工作時，在明確GOOSE 調試工作要求的基礎上，以GOOSE 系統的具體部件設置情況為基礎，為其配置發送壓板，為后續設備退出使用時的零值處理提供可靠的裝置參照。

3 結語

總而言之，220kV 智能變電站是保證電力資源正常傳輸的重要部分，繼電保護設備作為變電站中不可或缺的重要設備，其調試工作量相對較大，調試內容較為復雜，為了切實保證變電設備能夠正常運轉，本文所研究的220kV 智能變電站在調試工作中，以智能變電站的具體運營管理需要為基礎，結合設備的運維管理標準，制定具有針對性的設備運維調試方案，確定在設備投入使用前后需要調試的項目，確定調試工作中，表示設備是否能夠正常運轉的狀態信息，然后結合調試工作中獲得的狀態信息，匯總分析測試結果，確保繼電調試工作能夠取得滿意的效果。