蘇文遠(yuǎn)

摘 要：智能變電站是智能電網(wǎng)發(fā)展的主要節(jié)點(diǎn)，也是推動(dòng)電網(wǎng)智能化的核心工作。本文結(jié)合智能變電站的主要結(jié)構(gòu)，分析了其繼電保護(hù)的技術(shù)要點(diǎn)，并在此基礎(chǔ)上，結(jié)合智能變電站工作的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)智能變電站的繼電保的運(yùn)行和維護(hù)技術(shù)展開研究。

關(guān)鍵詞：智能變電站；繼電保護(hù)；運(yùn)行；維護(hù)技術(shù)

引言：智能變電站技術(shù)是一門綜合性、涉及多領(lǐng)域的技術(shù)，也是對(duì)電網(wǎng)發(fā)展理念的全面革新，給變電站繼電保護(hù)的管理、運(yùn)行和維護(hù)帶來(lái)了新的技術(shù)問(wèn)題，在智能變電站的眾多二次設(shè)備中，以繼電保護(hù)設(shè)備對(duì)安全性、可靠性、速動(dòng)性的要求最高，因此，重視智能變電站的運(yùn)行和維護(hù)，對(duì)推動(dòng)我國(guó)電網(wǎng)建設(shè)“大運(yùn)行”有重要意義。

一、智能變電站繼電保護(hù)技術(shù)要點(diǎn)分析

（一）智能變電站的主要結(jié)構(gòu)。如下圖1為智能變電站的“三層兩網(wǎng)”結(jié)構(gòu)，智能變電站主要包括過(guò)程層、站控層、間隔層，以及站控層網(wǎng)、過(guò)程層網(wǎng)結(jié)構(gòu)，具體結(jié)構(gòu)如下：

圖1：智能變電站的三層兩網(wǎng)結(jié)構(gòu)

（1）過(guò)程層。如上圖所示，過(guò)程層主要包括開關(guān)設(shè)備、斷路器、EVT、ECT等智能一次設(shè)備和相關(guān)的模擬量采集設(shè)備、相關(guān)組件，智能變電站繼電保護(hù)從過(guò)程層獲取開關(guān)量、模擬量等基本狀態(tài)。（2）站控層。站控層是主要實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站控制的管理層，它是變電站的控制中樞，執(zhí)行變電站內(nèi)時(shí)間控制、電力通信、系統(tǒng)對(duì)時(shí)、站域控制等功能，通過(guò)對(duì)全站保護(hù)和控制設(shè)備的狀態(tài)采集和信息交換，實(shí)現(xiàn)對(duì)采集到的模擬量、開關(guān)量的邏輯判斷，并根據(jù)邏輯判斷的結(jié)果，輸出跳閘或閉鎖功能。（3）間隔層。間隔層是過(guò)程層和站控層之間的過(guò)渡層，間隔層設(shè)備主要是各類繼電保護(hù)、安全自動(dòng)裝置、系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備等，對(duì)間隔層中繼電保護(hù)裝置的研究，就是本文重點(diǎn)討論的對(duì)象。

（二）智能變電站繼電保護(hù)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。與傳統(tǒng)的變電站系統(tǒng)相比，智能變電站的技術(shù)發(fā)展帶動(dòng)了整個(gè)電力系統(tǒng)的進(jìn)步，引起了系統(tǒng)從一次設(shè)備到二次設(shè)備的巨大變革，可以將其對(duì)繼電保護(hù)的影響總結(jié)為以下幾點(diǎn)：

（1）智能變電站的繼電保護(hù)在量值采集和邏輯判斷方面，都基于全光纖通訊，比傳統(tǒng)的變電站更加自動(dòng)化和智能化，與之相適應(yīng)，電力系統(tǒng)繼電保護(hù)在測(cè)試方法、維護(hù)內(nèi)容、測(cè)試周期等方面都要進(jìn)行更新，構(gòu)建智能變電站的新型運(yùn)行和維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)。（2）二次設(shè)備的模擬量、開關(guān)量采集更加網(wǎng)絡(luò)化和智能化，通過(guò)合并單元、智能終端等設(shè)備，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)二次回路信息的全采集和全監(jiān)測(cè)，從而使得系統(tǒng)中提倡已久的狀態(tài)檢修成為可能。（3）智能變電站的重要特征之一，就是按照IEC61850標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)的統(tǒng)一建模，將大量的二次接線轉(zhuǎn)化為對(duì)系統(tǒng)模型的建立和文件的配置工作。每個(gè)單獨(dú)的智能變電站都有唯一的SCD和CID文件與之相對(duì)應(yīng)，一旦變電站運(yùn)行狀態(tài)出現(xiàn)變化，必需對(duì)相應(yīng)的文件進(jìn)行修改。（4）繼電保護(hù)行業(yè)處于不斷的發(fā)展和技術(shù)革新中，智能變電站目前在我國(guó)還屬于新生事物，IEC61850技術(shù)也處在日漸完善的過(guò)程中，目前業(yè)界對(duì)

IEC61850的理解還存在差異，有些細(xì)節(jié)還存在一定爭(zhēng)議，這給智能變電站的運(yùn)行和維護(hù)也帶來(lái)一定挑戰(zhàn)。

基于上文的分析，目前智能變電站試點(diǎn)工程雖然大幅度推廣和建設(shè)，但在相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的完善、對(duì)技術(shù)規(guī)范的理解等方面，智能變電站的更大規(guī)模推廣還面臨一些需要解決的問(wèn)題，因此，以智能變電站繼電保護(hù)的運(yùn)行和維護(hù)技術(shù)為切入點(diǎn)，對(duì)智能變電站的發(fā)展展開研究，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

二、智能變電站運(yùn)行維護(hù)技術(shù)研究

筆者結(jié)合智能變電站的工作實(shí)踐，將智能變電站的運(yùn)行和維護(hù)技術(shù)總結(jié)如下：

（一）正常運(yùn)行時(shí)的系統(tǒng)維護(hù)。安全穩(wěn)定運(yùn)行是智能變電站的目標(biāo)，在未出現(xiàn)任何異常時(shí)，變電站的運(yùn)行以日常檢修和維護(hù)為主，主要關(guān)注變電站內(nèi)新增加的設(shè)備的運(yùn)行情況，加強(qiáng)對(duì)新增設(shè)備的巡視和維護(hù)，排除可能出現(xiàn)的故障隱患。

1.繼電保護(hù)裝置的維護(hù)。智能變電站的繼電保護(hù)與傳統(tǒng)保護(hù)在開入開出采集、通信、全站協(xié)議方面都具有很大的不同，基于這種結(jié)構(gòu)與實(shí)現(xiàn)方式的變化，在運(yùn)行和維護(hù)時(shí)應(yīng)該注重以下幾個(gè)方面：

（1）為了預(yù)防異?，F(xiàn)象或故障可能帶來(lái)的設(shè)備信息丟失，

對(duì)智能變電站的保護(hù)和安全自動(dòng)裝置應(yīng)該及時(shí)進(jìn)行各種參數(shù)的備份，包括設(shè)備模型配置、參數(shù)設(shè)置等。對(duì)運(yùn)行于室外的智能終端箱等設(shè)備，應(yīng)該按照相應(yīng)的溫度控制設(shè)備，避免高溫等惡劣環(huán)境可能帶來(lái)的設(shè)備損壞。（2）智能變電站中，大量的光纖接線代替了二次電纜，因此，光纖網(wǎng)絡(luò)的完好對(duì)變電站安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義。在日常運(yùn)行時(shí)，應(yīng)該定期檢查保護(hù)的交流采樣是否正確完好、光纖連接是否可靠接觸良好、站內(nèi)運(yùn)行設(shè)備是否有告警信息等。對(duì)間隔層內(nèi)的跨間隔設(shè)備，如數(shù)據(jù)集中器等還應(yīng)該檢查中間環(huán)節(jié)是否正確。

2.網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)和報(bào)文分析儀。智能變電站的運(yùn)行中，主要涉及四種報(bào)文：MMS報(bào)文、GOOSE報(bào)文、對(duì)時(shí)NTP報(bào)文、PTP報(bào)文，智能變電站設(shè)備動(dòng)作的正確與否，和網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行報(bào)文是否正常密切相關(guān)，基于智能變電站對(duì)網(wǎng)絡(luò)通信的依賴，對(duì)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)和報(bào)文分析儀的維護(hù)應(yīng)該高度重視。

（1）IEC61850 一致性測(cè)試，檢查交換機(jī)等相關(guān)設(shè)備是否符合IEC61850要求的一致性是否符合相關(guān)的技術(shù)要求，檢查交換機(jī)的型號(hào)、配置、參數(shù)是否與要求相符。（2）檢查網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的以太網(wǎng)端口設(shè)置、速率、鏡像功能是否正常。確保交換機(jī)內(nèi)部的生成樹協(xié)議、VLAN 設(shè)置、網(wǎng)絡(luò)流量與設(shè)計(jì)要求一致，監(jiān)視交換機(jī)的冗余度和傳輸延時(shí)性能，確保交換機(jī)在各個(gè)方面的性能都能滿足系統(tǒng)要求。

報(bào)文分析儀主要功能是對(duì)通信系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)報(bào)文進(jìn)行完全記錄，一旦發(fā)生網(wǎng)絡(luò)故障時(shí)，能夠通過(guò)報(bào)文分析儀進(jìn)行查詢，起到第三方報(bào)文記錄、報(bào)文監(jiān)視等作用，還可以監(jiān)視系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)與運(yùn)行狀態(tài)。在日常的維護(hù)中，應(yīng)該重點(diǎn)關(guān)注報(bào)文分析儀的記錄時(shí)間期限，其容量應(yīng)該至少能夠記錄一個(gè)星期以內(nèi)的全站報(bào)文，并具有完備的報(bào)文解析能力，能夠幫助變電站運(yùn)行人員簡(jiǎn)單、明了、直觀的獲取網(wǎng)絡(luò)報(bào)文信息，從而對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行情況進(jìn)行準(zhǔn)確判斷。

3 .智能化變電站監(jiān)控系統(tǒng)。與傳統(tǒng)變電站相比，智能變電站監(jiān)控系統(tǒng)在規(guī)約方面，采用了DL/T 860 通信標(biāo)準(zhǔn)，在系統(tǒng)配置方面，采用了全站統(tǒng)一的 SCD 配置文件，并導(dǎo)入各裝置的

CID 文件，在這些方面的變化是對(duì)智能化變電站監(jiān)控系統(tǒng)的維護(hù)重點(diǎn)。

（1）應(yīng)重點(diǎn)檢查全站的 SCD 配置文件集成是否正確、各個(gè)設(shè)備的MMS數(shù)據(jù)集配置是否符合要求、站控層的GOOSE閉鎖邏輯是否正確等，并在此基礎(chǔ)上一一驗(yàn)證。同時(shí)還應(yīng)關(guān)注各個(gè)設(shè)備的版本變化，加強(qiáng)對(duì)版本的管理。（2）在對(duì)程序化操作功能的檢查方面，應(yīng)要求智能變電站所有設(shè)備都滿足單間隔、多間隔、保護(hù)功能投退等程序化操作的要求。（3）重視對(duì)智能變電站站控層功能的驗(yàn)證，對(duì)軟壓板控制、定值區(qū)切換控制及定值召喚等功能進(jìn)行一一驗(yàn)證，并要求站控層的后臺(tái)能夠?qū)崟r(shí)更新定值區(qū)與軟壓板的狀態(tài)，能夠?qū)崿F(xiàn)滿足無(wú)人站值班功能。

（二）異常情況下的系統(tǒng)維護(hù)。與正常運(yùn)行情況相比，對(duì)異常情況的系統(tǒng)維護(hù)應(yīng)該區(qū)別對(duì)待，如果是與常規(guī)站類似的異常情況，可以依照傳統(tǒng)的處理方式，如果是智能站內(nèi)的新設(shè)備和新情況，則應(yīng)該結(jié)合新標(biāo)準(zhǔn)重點(diǎn)分析和處理。

（1）間隔合并單元故障。合并單元故障是目前智能變電站內(nèi)最高發(fā)的故障，應(yīng)該重點(diǎn)關(guān)注并進(jìn)行原因分析。對(duì)于雙套配置的間隔，當(dāng)合并單元故障時(shí)，應(yīng)立即退出本間隔與故障合并單元對(duì)應(yīng)的保護(hù)出口壓板，并退出與故障合并單元相應(yīng)的母線保護(hù)裝置；如果是單套配置的間隔，應(yīng)立即申請(qǐng)相應(yīng)的間隔單元開關(guān)退出運(yùn)行。（2）智能終端故障。智能終端主要負(fù)責(zé)對(duì)開關(guān)設(shè)備的跳合閘，因此，一旦智能終端出現(xiàn)故障，可能會(huì)影響到變電站內(nèi)設(shè)備的跳合閘，所以，必需立即退出該智能終端出口壓板，防止因故障出現(xiàn)而導(dǎo)致的智能終端誤跳閘。（3）交換機(jī)故障。應(yīng)根據(jù)GOOSE網(wǎng)絡(luò)圖、監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)圖等資料，詳細(xì)分析故障交換機(jī)可能造成的網(wǎng)絡(luò)影響，如果過(guò)程層GOOSE網(wǎng)間隔交換機(jī)故障，影響本間隔交換機(jī)構(gòu)成的GOOSE鏈路，應(yīng)視為失去本交換機(jī)所連接的保護(hù)。（4）過(guò)程層GOOSE網(wǎng)公用交換機(jī)故障，可能影響母線保護(hù)、變壓器保護(hù)、過(guò)負(fù)荷聯(lián)切等公用設(shè)備，所以，應(yīng)根據(jù)交換枧所處網(wǎng)絡(luò)位置以及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，確定其影響范圍后，再酌情做出處理。

除了對(duì)異常設(shè)備及受影響設(shè)備采取運(yùn)行處理措施外，還應(yīng)該針對(duì)各種設(shè)備的異?，F(xiàn)象，全面分析異常信號(hào)和正常信息，結(jié)合故障的實(shí)際情況進(jìn)行診斷，以便迅速恢復(fù)異常設(shè)備，保障智能變電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

結(jié)語(yǔ)：目前，智能變電站在我國(guó)發(fā)展迅速，已經(jīng)具有大量的試點(diǎn)工程，在此基礎(chǔ)上，應(yīng)該積極研究智能變電站繼電保護(hù)的運(yùn)行和維護(hù)技術(shù)，在智能站的繼電保護(hù)方面多積累了經(jīng)驗(yàn)。智能化變電站運(yùn)行和維護(hù)人員應(yīng)該積極提升自身專業(yè)素養(yǎng)，學(xué)習(xí)電網(wǎng)運(yùn)行新技術(shù)和新方法，從而全面提升智能變電站的繼電保護(hù)運(yùn)行和管理水平。

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