浅析智能变电站继电保护设备的运行维护
来源:用户上传
作者:
摘要：智能变电站作为智能电网的重要组成部分，其继电保护的运行与维护技术是保证变电站安全、稳定运行的关健。本文对智能变电站继电保护设备运行过程中存在的问题进行分析，并对智能变电站运行维护进行了具体的阐述。
关键词：智能变电站;继电保护;运行;维护
1 引言
智能变电站相对于传统综自变电站有着全站信息数据化、通讯平台网络化、信息共享标准化等优点，但是作为一种新兴技术在实际运行中也出现了一些新的问题，为了确保智能变电站的高效安全运行，我们要加强智能变电站继电保护的运行维护，尽可能地提高继电保护的可靠性。
2 智能变电站继电保护在运行中出现的一些问题
虽然相应的光电转换、磁電效应等原理知识早已提出，但是以此为基础生产出来的电子式互感器因为在实际运用中抗干扰能力、运行可靠性等问题未能大规模实际使用，因此基本上使用的是常规互感器与合并单元相结合的形式。开关设备则是在原来基础上配套智能终端设备实现开关设备智能化，本文提出了问题就是以此形式构成智能变电站的基础上提出的，智能变电站与综自变电站其实就继电保护原理上而言是一样的，只是在具体设备的实现形式上有所区别。合并单元简单来说就是将原有保护装置的模拟量采集功能分离出来变成合并单元与互感器一起就地化配置;智能终端就是将开关量开入开出功能分离出来与断路器、隔离开关一起就地化配置;保护装置保留保护逻辑功能独立于间隔层，相当于将原有继电保护装置一分为三，那么问题出现了：
第一，这三者之间的光纤联系如果发生中断或运行不稳定，就会造成保护装置出现问题。例如，继电保护装置在运行过程中被硬物挤压后，其与智能终端之间的光纤联系就会遭到破坏;保护装置的SV插件或GOOSE插件故障，光纤联系也会遭到破坏。这是因为SV采样值、GOOSE开关量一直需要不间断地实时大量传输，对相关接受或发送插件要求较高，而可能由于某厂家的某一批插件制造工艺不良就导致了多次出现这种问题。
第二，合并单元、智能终端出现故障后可能影响到系统中多台继电保护装置。由于本身设计的原因在智能化变电站中，合并单元、智能终端可能不会只对应一个保护装置，存在一对多的情况。例如某线路合并单元损坏，则与之对应的线路保护装置需要退出运行，同时与之存在联系的母线保护装置也要根据该线路检修的运行方式来选择退出保护或是退出该间隔功能。
第三，需要对已投运智能变电站智能设备进行硬件更换或升级。可能是由于投运时间较早，当时技术规范不健全等原因，一批合并单元、智能终端的稳定性、准确性达不到现今国网要求，因此需要对其进行更换CPU件、升级软件版本等整改工作。
第四，室外装置老化问题。因为就地化配置的原因，一些合并单元、智能终端需要与一次设备一起放置于室外。虽然智能控制柜内配置有温度控制器、加热器、排风扇，但是时间久了之后仍然会出现锈蚀、大量积尘现象，从而加速设备老化。
第五，保护设备更换CPU、SV、GOOSE插件时需要厂家配合。智能变电站继电保护装置更换CPU、SV、GOOSE插件时，不像传统综自变电站只要插件型号正确直接更换就可以使用，还需要重新下载CID配置。而由于各个厂家研发平台的不同，其使用的工具、下载方法也五花八门，同时某些软件为他们内部使用，不交给客户，使得每次更换相关插件都需要厂家配合，极大地增加了维护期限及维护成本。
3 正常状态下继电保护设备的运行维护
排除上述由于设计或原理等先天性影响出现的问题，针对其他问题及这几年在实际检修维护工作中的经验，笔者认为智能变电站继电保护在实际运维工作中应注意以下事项：
第一，智能变电站在正常运行时，需要注意与常规站相比新增加的一些智能电子设备和过程层网络的运行情况。在现场正常运行巡视中，要注意检查智能终端、合并单元、网络交换机等通信状态正常，网络记录分析系统监测的网络状态正常;注意检查室外智能控制柜密封良好;注意检查监控系统显示的保护软压板，包括功能、出口、检修态等压板投退状态是否正确，正常运行中的智能电子设备“检修状态”压板不能投入，母线保护备用间隔应从母线保护中退出。
第二，智能变电站继电保护设备的操作，一般通过监控完成，注意操作前后应在监控画面上核对软压板实际状态，包括“检修状态”等可能未操作的压板。操作中要注意，母线刀闸操作后，应检查确认母线保护中母线刀闸位置的指示状态正确;在投入或退出母线保护间隔检修压板时，必须在检修间隔无电流的情况下进行;主变一侧开关停运，且有工作时，应投入主变保护相应侧的检修压板、投入母线保护对应主变间隔检修压板;一次设备停运且本站端有工作，退出本间隔保护失灵启动和母线保护相应间隔投入压板（投入母线保护相应间隔检修压板），恢复送电前应检查母线保护、合并单元、智能终端等二次设备运行正常。
第三，智能变电站运行过程中，要做好SCD、CID及交换机VLAN划分文件的管理。这些文件相当于原来的二次图纸和设备之间的虚拟联系配置，是保证所有智能设备可以整体配合正确工作的基础。从最早投运时调试正确的原始备份到每一次更改、升级的工作备份都应就时间、原因、更改内容、工作人员做好记录，并独立保存，避免异常情况或是故障发生时设备信息丢失情况发生。
第四，智能变电站中除了就地化配置的合并单元、智能终端与一次设备之间仍使用电缆，传统变电站其他大部分电缆则由光纤代替，做好光纤的维护工作就显得很重要了。从变电站投运时起，应首先做好所有光纤的通断、衰耗、标示对应检查工作，标示应粘贴牢固标清起点、终点和功能，屏柜之间留够备用光纤芯，方便今后处理缺陷。在平时的日常检修工作中，拔插光纤要小心防止损坏光纤头，拔出后戴好防尘帽防止污染光纤，固定光纤时弯曲半径要留够，避免折损挤压光纤。要对保护的交流采样值进行定期检查，同时还要对光纤接触情况进行检查，察看站内运行设备是否有告警信息。 第五，网络交换机和报文分析仪的维护
在智能变电站运行过程中通常会涉及到四种形式的报文：MMS报文、GOOSE报文、对时NTP报文、PTP报文，因此网络运行报文是否正常直接关系到智能变电站设备动作的正确性。网络通信是智能变电站运行的基础保障，所以为了保证智能变电站的正常运行，需要做好网络交换机和报文分析仪的维护工作。
（1）必须重视IEC61850的一致性测试，检测网络交换机以及相关通信设备是否符合IEC61850要求的一致性，是否符合相关技术标准及技术要求，网络交换机的型号、配置及参数也必须保证与要求相符。
（2）网络交换机是智能变电站运行时进行通信传输的基础保障，所以在检查网络交换机时，应该保证以太网端口设置、速率、镜像等各项参数的正确性，从而保证其内部的生成树协议、VLAN设置、网络流量与设计值保持一致性。网络交换机的冗余度以及传输的延时性是监视的重点，也是保证交换机正常运行的关键，应该加强维护。
（3）必须重视报文分析仪的检修与维护工作，报文分析仪是对通信系统中传输的网络报文进行完全记录的重要设备。当智能变电站设备运行时出现网络故障，即可通过报文分析仪进行检测与查询，因此报文分析仪具有第三方报文记录及报文监视的作用，还能够对系统的网络数据和运行状态进行监视。因此在对报文分析仪进行日常维护时，要对其记录时间期限和容易进行重点关注，确保其具备完备的报文解析能力，这样才能使变电运维人员更直观地获取网络报文信息，准确判断系统运行的情况。
第六，与传统变电站相比，智能变电站监控系统在规约方面采用了DL/T860通信标准，并在全站采用了统一的SCD配置文件，因此变电站监控系统维护人员应重点对全站的SCD配置文件集成的正确性进行检查，检查各个设备MMS数据集配置是否与运行要求相符，并且检查站控层的GOOSE闭锁逻辑是否正确。在检查完毕后还应对相关数据一一验证，保证监控系统的正常、稳定运行。另外，还要重视对各个设备的版本进行检查，密切关注设备的版本变化，及时升级设备版本，加强对设备版本实时管理。
4 异常运行状态下继电保护设备的运行维护
异常运行状态下，智能变电站继电保护运行中存在的主要问题为间隔合并单元故障、智能终端故障和交换机故障，因此在实际的运维过程中，异常运行状态下主要涉及的维护项目也为这三类问题的维护。
第一，间隔合并单元故障
合并单元故障是当前智能变电站内出现频率最高的故障类型，因此在设备的检修与维护时应给予重点关注。对于双套配置的间隔，应退出本间隔与故障合并单元对应的保护出口压板，退出与故障合并单元对应的母线保护装置;对于单套配置的间隔，应申请相应的间隔单元开关退出运行。
第二，智能终端故障
由于智能终端是连接保护装置出口与开关跳合闸的枢纽，当智能终端有任何GOOSE链路异常、控制回路断线或装置故障都有可能导致保护动作但开关无法实际跳合闸，所以一旦智能终端有故障告警信号出现时要给予重视，首先应考虑立即退出该智能终端的出口压板，防止因故障导致的智能终端无跳闸，然后再查明智能终端出现故障的原因并进行处理。
第三，交换机故障
在通信网络系统当中，交换机在成为其最为核心的设备同时，其也在智能变电站中起到中枢神经的作用。因此，若出现交换机故障时，应根据GOOSE网络图、监控网络图等资料分析故障交换机可能造成的网络影响，然后判断故障交换机的类型，如果故障出现在过程层GOOSE网间隔交换机中，这样就失去了本间隔交换机所构造的GOOSE链路，同时一系列公用设备，例如母线保护、变压器保护以及过负荷联切等均会有极大的概率受到影响。因此，运维人员必须具备高水平的技术能力，明确故障设备所在的具体位置、网络结构与网络环境，从而为后续维修操作提供有效参考。另外，运维人员还应充分运用自身的工作经验，对故障问题可能造成的影响范围进行有效确定，以保证维护方案的有效性和全面性，促使交换机故障问题在最短的时间内得以解决。
第四，除了对异常设备及受影响设备采取运行处理措施外，还应该针对各种设备的异常现象，全面分析异常信号和正常信息，进行故障诊断，以便迅速恢复异常设备。如交流采样异常时，就应该判断是数据跳变还是数据错误、精度超差，进而检查插件芯片是否损坏、采集程序是否存在缺陷，检查合并单元装置工作是否正常、软件配置是否正确。这些诊断性测试应以各类典型故障的特征状态量为依据，逐步形成智能化的分析和测试系统，在网络设备发生故障、异常后，自动分析，提出相应处理措施，保证继电保护系统的可靠运行。
结束语
在智能变电站运行过程中，需要做好继电保护设备的维护工作，及时发现设备异常运行情况，采取切实有效措施对故障进行预防和处理，根据监控所得到的相关资料来对设备运行的情况进行分析，实现对设备故障的诊断，确保故障设备能及时恢复运行，使智能变电站运行的安全性和可靠性得以有效的保障。
参考文献
[1]宋盛.智能变电站继电保护的运行和维护技术研究[J].科技与企业，2015（07）：84-85.
[2]蔡泽祥，王海柱.智能变电站技术及其对继电保护的影响[J].机电工程技術，2012，（5）：1-4.
[3]夏勇军，蔡勇，陈宏，等.110kV智能变电站继电保护若干问题研究[J].湖北工业大学学报，2011，26（1）.
[4]赵汗青.基于IEC61850标准的智能变电站继电保护技术研究[J].通讯世界，2015，（19）：149-150.
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-14974685.htm
