陳 鳳

（福州萬(wàn)山電力咨詢有限公司，福建 福州 350000）

隨著電力行業(yè)建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，智能化技術(shù)已經(jīng)在電力行業(yè)中得到了十分廣泛的應(yīng)用和青睞。智能變電繼電保護(hù)裝置能夠提升變電站運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性，不斷滿足人們對(duì)電力供應(yīng)的需求。智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)給電力行業(yè)帶來(lái)了很大的便利，提升了故障處理的效率。為了提升220 kV智能變電站的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，相關(guān)企業(yè)應(yīng)該更加重視繼電的運(yùn)行和維護(hù)工作，最大程度地降低故障對(duì)變電站運(yùn)行穩(wěn)定性的影響。

1 智能變電站繼電保護(hù)簡(jiǎn)介

傳統(tǒng)的變電站需要依賴人工操作進(jìn)行系統(tǒng)的維修和檢測(cè)，造成了一定程度的人力資源浪費(fèi)且工作效率低下，也給變電站的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)了困難。與傳統(tǒng)變電站相比，智能變電站具備較大的優(yōu)勢(shì)。智能變電站繼電保護(hù)設(shè)備能夠有效減少人為操作誤差帶來(lái)的安全隱患，應(yīng)用電子科技設(shè)備來(lái)保障電力系統(tǒng)的安全。智能變電站繼電保護(hù)裝置還能實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站運(yùn)行狀況的一體化管控，及準(zhǔn)確分析人為失誤或外界條件變化等引發(fā)的故障，在智能化系統(tǒng)的合理安排下有效處理故障，并將故障參數(shù)及時(shí)傳遞給施工單位，實(shí)現(xiàn)智能變電站的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)督，如圖1所示。

在智能變電站繼電保護(hù)設(shè)備在開展繼電保護(hù)時(shí)，其主要的工作原理是變電站運(yùn)行出現(xiàn)故障時(shí)會(huì)引發(fā)電流突增、電壓驟變、運(yùn)行頻率降低或溫度及瓦斯的溫度同時(shí)升高等情況，相關(guān)參數(shù)超過了繼電保護(hù)的額定值。此時(shí)，繼電保護(hù)設(shè)備會(huì)及時(shí)發(fā)出跳閘指令或報(bào)警信號(hào)。電流值和時(shí)間值是跳閘指令發(fā)出的2個(gè)參考依據(jù)，如果電流值是跳閘的性質(zhì)，那么跳閘速度將會(huì)與電流值上升速度成正比。當(dāng)時(shí)間值是跳閘的性質(zhì)時(shí)，跳閘指令會(huì)在故障電流值高于整定值后發(fā)出，暫停變電站運(yùn)行，從而更好地保護(hù)變電站。利用繼電保護(hù)設(shè)備保護(hù)智能變電站，可以提升變電站供電的可靠性，提升設(shè)備的可用系數(shù)，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，促進(jìn)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。智能變電站在運(yùn)行時(shí)需要合并單元、電流互感器、智能終端、交換機(jī)和通信網(wǎng)絡(luò)等組分協(xié)調(diào)配合，共同保障智能變電站的平穩(wěn)運(yùn)行。

2 智能變電站繼電保護(hù)設(shè)備的特點(diǎn)及其作用

繼電保護(hù)裝置是1種具有保護(hù)功能的成套設(shè)備，是智能變電站正常運(yùn)行必不可少的重要裝置。智能變電站繼電保護(hù)裝置具有強(qiáng)大的繼電保護(hù)功能，通過應(yīng)用高性能的數(shù)字信號(hào)處理器使繼電保護(hù)更有效。繼電保護(hù)設(shè)備具有較高的轉(zhuǎn)換效率和較強(qiáng)的操作性，不能單機(jī)獨(dú)立運(yùn)行[1]。同時(shí)，繼電保護(hù)設(shè)備具有大屏幕LCD顯示器，可以使顯示內(nèi)容更具體和清晰，便于工作人員對(duì)故障進(jìn)行分析。繼電保護(hù)裝置依托智能化系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確分析人為操作失誤引起的故障以及外界條件變化導(dǎo)致的故障，尋求故障原因，減少企業(yè)的經(jīng)濟(jì)損失。繼電保護(hù)裝置還具有自保護(hù)功能，其使用的安全性更高。因此，繼電保護(hù)設(shè)備由于其具有方便和高效的特點(diǎn)，得到了人們的青睞。

圖1 智能變電站圖

繼電保護(hù)設(shè)備的作用可以分為以下3個(gè)方面。首先，繼電保護(hù)設(shè)備可以保障變電站的運(yùn)行穩(wěn)定性和運(yùn)行的可靠性。通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)變電站的運(yùn)行狀況，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)運(yùn)行中存在故障問題的設(shè)備。在發(fā)現(xiàn)故障設(shè)備之后，智能變電站的繼電保護(hù)設(shè)備能夠向相關(guān)的斷路器下達(dá)跳閘指令，實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站的保護(hù)。其次，繼電保護(hù)設(shè)備還能夠反映變電站電氣設(shè)備的異常情況，并將這些異常情況通過信號(hào)的方式來(lái)提醒相關(guān)人員。同時(shí)，繼電保護(hù)設(shè)備還可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)化操控，具有自動(dòng)重合閘、遙測(cè)以及備用電源自動(dòng)投切等功能，給智能變電站的運(yùn)行帶來(lái)了較大的便利。最后，智能變電站繼電保護(hù)設(shè)備還具有信息交互及時(shí)的特征，依托發(fā)達(dá)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)提升了變電站監(jiān)控的全面性，從而及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障，一定程度上解放了勞動(dòng)力，降低了勞動(dòng)成本。

3 繼電保護(hù)的運(yùn)行現(xiàn)狀

根據(jù)國(guó)內(nèi)智能變電站繼電保護(hù)的運(yùn)行情況，可以總結(jié)目前繼電保護(hù)的運(yùn)行現(xiàn)狀。首先，光纖的穩(wěn)定性不高是繼電保護(hù)運(yùn)行狀況不佳的重要因素。光纖是連接繼電保護(hù)設(shè)備的關(guān)鍵，繼電保護(hù)設(shè)備運(yùn)行的異?？赡苁怯捎诠饩€運(yùn)行的穩(wěn)定性不足引起的。例如，保護(hù)裝置的插件損壞導(dǎo)致光纖異?；蚬饫w長(zhǎng)時(shí)間受到外力的擠壓可能會(huì)發(fā)生損壞。其次，智能變電站的智能終端故障也是影響繼電保護(hù)正常運(yùn)行的因素，當(dāng)智能終端出現(xiàn)故障時(shí)，繼電保護(hù)裝置的運(yùn)行可能失效。如果某一線路出現(xiàn)合并單元故障，也會(huì)出現(xiàn)保護(hù)裝置不再參與電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行的現(xiàn)象，給變電站帶來(lái)了較大的消極影響。與此同時(shí)，智能變電站的繼電保護(hù)設(shè)備安裝位置通常在室外，如果室外環(huán)境惡劣，繼電保護(hù)裝置在這種條件下長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行更容易出現(xiàn)老化問題，導(dǎo)致裝置中某些元件功能失效，影響了繼電保護(hù)裝置的正常運(yùn)行[2]。

4 220 kV智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的構(gòu)成

4.1 合并單元

合并單元是220 kV智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的重要組分之一，合并單元主要應(yīng)用在隔層和過程層之間，用于優(yōu)化繼電保護(hù)系統(tǒng)中的互感器和保護(hù)裝置的接線工作，降低了繼電保護(hù)技術(shù)的難度，并通過共享單元之間的數(shù)據(jù)來(lái)提升繼電保護(hù)的有效性和效率。

4.2 電流互感器

數(shù)字信號(hào)是電流互感器應(yīng)用的主要依據(jù)。一般來(lái)講，閉合的鐵芯和繞組是構(gòu)成電流互感器的2個(gè)主要部分，數(shù)字信號(hào)是電流互感器應(yīng)用的主要依據(jù)。電流互感器可以分為有源型電流互感器和無(wú)源型電流互感器，對(duì)于下達(dá)的某些任務(wù)指令，電流互感器可以一次性完成，不需要再次操作。因此，其應(yīng)用具有較為顯著的效果。

4.3 交換機(jī)

交換機(jī)作為繼電保護(hù)系統(tǒng)的組成部分，能夠有效完成單元之間以及設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換工作。智能變電站的運(yùn)行需要大量的信息交換和信息傳遞，交換機(jī)的存在確保了數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和數(shù)據(jù)的安全性。與此同時(shí)，交換機(jī)還能夠有效提升信息傳遞的速度，從而充分發(fā)揮出繼電保護(hù)系統(tǒng)的功能，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障并處理故障，提升變電站的工作效率。

4.4 智能終端

在智能變電站保護(hù)中，智能終端具有不可替代的作用。首先，智能終端可以對(duì)斷路器的運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，設(shè)備狀態(tài)信息可以通過智能終端發(fā)送。因此，智能終端作為1種常見的智能變電站終端設(shè)備，能夠快速處理變電站內(nèi)部的各種數(shù)據(jù)，通過警報(bào)提醒的方式將故障問題進(jìn)行展示，有效降低由于操作控制不合理而導(dǎo)致的變電站受損情況的發(fā)生概率。

4.5 通信網(wǎng)絡(luò)

通信網(wǎng)絡(luò)是智能變電站正常運(yùn)行的重要保障，也是其不可或缺的構(gòu)成部分。一般來(lái)說，通信網(wǎng)絡(luò)的信號(hào)傳輸功能需要依托Goose網(wǎng)絡(luò)，保障信息交互的及時(shí)性[3]。

5 220 kV智能變電站繼電保護(hù)的運(yùn)行維護(hù)策略

5.1 正常狀況下的繼電保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)

圖2 智能變電站繼電保護(hù)二次回路在線監(jiān)測(cè)

在正常狀況下繼電保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)人員需要充分了解繼電保護(hù)裝置的原理、主要構(gòu)成部分以及二次回路運(yùn)行影響因素等，嚴(yán)格遵守繼電保護(hù)系統(tǒng)的運(yùn)行規(guī)程，定期巡視和檢查保護(hù)裝置和二次回路，降低故障的發(fā)生概率，做到防患于未然。首先，繼電保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)工作人員需要做好記錄工作，準(zhǔn)確記錄裝置的信號(hào)指示信息與打印報(bào)告。繼電保護(hù)運(yùn)行和維護(hù)人員需要核對(duì)繼電保護(hù)裝置的整定值，嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)操作，確保保護(hù)裝置的投入和停用工作的有效性。與此同時(shí)，繼電保護(hù)系統(tǒng)檢修人員以及運(yùn)行值班人員需要協(xié)調(diào)配合，在想法一致后再進(jìn)行相關(guān)分合開關(guān)操作的檢修，避免人為因素導(dǎo)致運(yùn)行故障。繼電保護(hù)系統(tǒng)具備一定的操作權(quán)限，例如值班人員只負(fù)責(zé)壓板的接通與斷開、開關(guān)的切換、轉(zhuǎn)換以及保險(xiǎn)的安裝與卸載。如果出現(xiàn)了操作權(quán)限之外的問題，值班人員應(yīng)該及時(shí)將開關(guān)切斷并聯(lián)系專業(yè)負(fù)責(zé)人，避免盲目操作。需要注意的是，智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)相關(guān)檢修人員應(yīng)該重視裝置的定期檢修工作，確保繼電保護(hù)裝置各個(gè)元件的功能完整性以及裝置接線的完好性，重視智能變電站繼電保護(hù)二次回路在線監(jiān)測(cè)工作（如圖2所示），提升變電站運(yùn)行的穩(wěn)定性。

5.2 異常狀況下的繼電保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)

在異常狀態(tài)下到繼電保護(hù)系統(tǒng)故障問題主要分為智能終端故障、間隔合并單元故障以及交換機(jī)故障等。并且，隨著智能變電站規(guī)模的不斷擴(kuò)大，各種新設(shè)備的加入使繼電保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)的難度提升。

縱觀繼電保護(hù)系統(tǒng)的各類故障，間隔合并單元故障可以說是其發(fā)生頻率最高的故障之一。因此，繼電保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)工作需要加強(qiáng)對(duì)間隔合并單元故障的處理，確保故障發(fā)生原因分析的科學(xué)性。例如，如果在雙套配置的間隔中，合并單元出現(xiàn)故障，相關(guān)人員在處理故障時(shí)應(yīng)該及時(shí)退出間隔與故障合并單元對(duì)應(yīng)的保護(hù)出口壓板，還需要退出與故障合并單元相關(guān)的母線保護(hù)裝置。例如，如果在單套配置的間隔中出現(xiàn)合并單元故障，相關(guān)工作人員應(yīng)該及時(shí)斷開間隔單元電源開關(guān)，并退出運(yùn)行，有效保障繼電保護(hù)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

當(dāng)繼電保護(hù)系統(tǒng)的智能終端出現(xiàn)故障時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行難以通過開關(guān)設(shè)備或者跳合閘來(lái)控制運(yùn)行狀況，極易引發(fā)變電站損失。因此，相關(guān)工作人員在運(yùn)行維護(hù)的過程中，需要特別重視智能終端的故障。為了實(shí)現(xiàn)保護(hù)整個(gè)系統(tǒng)的功能，應(yīng)該在終端產(chǎn)生故障時(shí)讓出口壓板退出。

交換機(jī)作為智能變電站的核心，其故障對(duì)智能變電站的運(yùn)行影響較大。首先，在交換機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，相關(guān)人員應(yīng)該詳細(xì)分析監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)圖和這GOOSE網(wǎng)絡(luò)圖，根據(jù)這些資料的信息掌握故障交換機(jī)可能造成的網(wǎng)絡(luò)影響。例如，如果故障發(fā)生位點(diǎn)是過程層GOOSE網(wǎng)間隔交換機(jī)，那么故障將會(huì)影響GOOSE鏈路，喪失間隔交換機(jī)所連接的保護(hù)。同時(shí)，在這種情況下，很多公用設(shè)備也會(huì)受到交換機(jī)故障的影響，例如變壓器保護(hù)以及母線保護(hù)等設(shè)備。因此，相關(guān)人員在運(yùn)行維護(hù)時(shí)需要綜合考慮交換機(jī)所處的網(wǎng)絡(luò)位置和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，確定其影響范圍，確保措施實(shí)施的合理性[4]。

如果智能變電站220 kV線路繼電保護(hù)設(shè)備出現(xiàn)異常，需要針對(duì)不同故障采取不同的措施。當(dāng)發(fā)生高頻通道故障時(shí)，可以通過兩側(cè)交換信號(hào)來(lái)初步確定故障區(qū)域，通過兩側(cè)進(jìn)行信號(hào)交換來(lái)檢查兩側(cè)的問題，并確保線路中不出現(xiàn)其他問題。這種方法有利于檢測(cè)中快速判斷故障出現(xiàn)的位置，分析可能導(dǎo)致故障的原因，并提出具體的解決方案。此外，還可以用測(cè)量輸入阻抗的方法來(lái)檢查設(shè)備故障。一般來(lái)說，如果高頻通道加工設(shè)備衰耗增加，可能導(dǎo)致通道輸入阻抗的變化，出現(xiàn)高頻通道告警現(xiàn)象。工作人員可以利用通道聯(lián)合實(shí)驗(yàn)的方法，測(cè)量輸入阻抗來(lái)檢測(cè)故障。這種方式的檢測(cè)不需要停止正在運(yùn)行的設(shè)備，而僅需要停止高頻保護(hù)，通過在高頻電聯(lián)入口傳輸5Ω的電阻，并啟動(dòng)收發(fā)信機(jī)，利用選頻電平表測(cè)量發(fā)信過程中的電纜入口電平數(shù)值和電阻電平數(shù)值，利用公式可以計(jì)算輸入阻抗。此外，高頻單側(cè)通道輸入阻抗和工作衰耗測(cè)試也是檢測(cè)設(shè)備故障的方式。在利用該方式時(shí)，故障人員應(yīng)測(cè)試高頻電纜和濾波器的單側(cè)通道，尋找各個(gè)元件之間由于阻抗不匹配而導(dǎo)致的衰耗，確定各個(gè)元件的衰耗綜合，從而判斷單側(cè)通道設(shè)備是否存在故障。故障人員還應(yīng)重視對(duì)高頻阻波器的檢查，尤其是在耦合電容器的小套管和引出線絕緣之后。變電站工作人員采用的設(shè)備故障的檢查和維修方式應(yīng)該以不同的故障原因?yàn)榛A(chǔ)，根據(jù)自身經(jīng)驗(yàn)和檢修標(biāo)準(zhǔn)完成故障檢修，保證智能變電站繼電保護(hù)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

5.3 智能變電站的繼電保護(hù)風(fēng)險(xiǎn)判定

智能變電站在運(yùn)行時(shí)具有較強(qiáng)的危險(xiǎn)性，工作人員采用的操作技術(shù)工藝較為復(fù)雜。想要使智能變電站繼電保護(hù)正常運(yùn)行，需要以完善的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)評(píng)估系統(tǒng)作為基礎(chǔ)。通過分析智能變電站的各項(xiàng)作業(yè)條件，評(píng)估繼電保護(hù)技術(shù)檢修作業(yè)中的危險(xiǎn)性和不同情況下作業(yè)的危險(xiǎn)系數(shù)，可以發(fā)現(xiàn)智能變電站繼電保護(hù)中的安全隱患，并以此為依據(jù)制定專業(yè)的應(yīng)對(duì)方案。風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估可以判定繼電保護(hù)檢修過程中的各類風(fēng)險(xiǎn)如圖2所示，具有較大的應(yīng)用價(jià)值。

在智能變電站繼電保護(hù)操作過程中，需要工作人員細(xì)化施工方案和檢修作業(yè)，確保技術(shù)和分配組織效能的有效防護(hù)。維護(hù)人員應(yīng)該嚴(yán)格按照維修操作和檢查的風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別去執(zhí)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作，遵守行業(yè)中的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，通過詳細(xì)的調(diào)查工作和風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別表格編制工作來(lái)提升風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的有效性。與此同時(shí)，智能變電站繼電保護(hù)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作需要工作人員具備豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在確保管理的安全性的前提下完成檢修工作。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，220 kV智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的運(yùn)行和維護(hù)具有十分重要的意義。相關(guān)工作人員應(yīng)該充分掌握繼電保護(hù)系統(tǒng)的組成部分和運(yùn)行特征，按照運(yùn)行維護(hù)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)展開工作，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障并處理故障，減少故障給智能變電站帶來(lái)的損失。繼電保護(hù)系統(tǒng)的組成部分主要有交換機(jī)、智能終端、合并單元以及電流互感器等。在進(jìn)行相關(guān)的運(yùn)行和維護(hù)時(shí)，需要針對(duì)不同的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行維護(hù)。