李奕恒

南京工程學院，江蘇南京，210000

0 引言

近年來，全球智能變電站市場規(guī)模不斷擴大。2021年，我國電網(wǎng)召開新一代智能變電站示范工程啟動會議，實現(xiàn)了新一代智能變電站模塊化建設(shè)的突破。隨著智能變電站的建設(shè)如火如荼，智能變電站的運維和設(shè)備故障排除也成為越來越受關(guān)注的焦點，設(shè)備運行和故障排除的效率直接影響著智能變電站的發(fā)展[1]。在此基礎(chǔ)上，分析智能變電站運維技術(shù)、設(shè)備故障排除方法具有重要意義。智能變電站兼具高質(zhì)量、標準化、規(guī)?；奶攸c，可為智能電網(wǎng)建設(shè)提供有力支撐。但在智能變電站的運行過程中，出現(xiàn)了很多問題[2]。對此，圍繞智能變電站，結(jié)合智能變電站的概念和架構(gòu)，概述智能變電站的運維技術(shù)，針對智能變電站內(nèi)部設(shè)備的常見故障，提出幾點建議處理措施，希望能為智能變電站的安全運行提供一些參考。

1 模塊化智能變電站的構(gòu)成

模塊化智能變電站是一種新型的適應(yīng)時代的變電站，以220kV變電站為例，通常分為主變模塊、220kV斷路器模塊、110kV斷路器模塊、10kV斷路器模塊等八個主要功能模塊、電容器模塊、反應(yīng)器模塊、變電站變模塊、地變模塊，以及完整的自動化模塊。220kV和110kV主變模塊部分套管主要采用分體方式與引入電纜進行有效電氣連接，10kV部分主要采用全絕緣封閉母線橋或多芯電纜連接方式與10kV開關(guān)模塊連接。220kV斷路器模塊、110kV斷路器模塊主要是氣體絕緣封閉式斷路器（GIS）設(shè)備，預(yù)裝在綜合斷路器室，可現(xiàn)場組裝，通過可拆卸方式，與輸入電纜進行高效電氣連接。10kV投切模塊采用組合電器，預(yù)裝在綜合斷路器室內(nèi)，可現(xiàn)場組裝，也可選擇箱式投切室與主變模塊采用全絕緣封閉母線橋或多芯電纜連接。電容模塊、電抗器模塊、變站模塊、變地模塊為工廠預(yù)制，可與10kV開關(guān)模塊拼裝或獨立安裝。集成自動化模塊采用集成預(yù)制艙室樣式，通過控制和通信電纜連接到其他模塊。

2 智能變電站運行維護技術(shù)

2.1 巡視方面

旁路是智能變電站運維的基礎(chǔ)，通過旁路，維護人員可以發(fā)現(xiàn)智能變電站現(xiàn)有系統(tǒng)環(huán)節(jié)存在的問題，并及時共享和解決。隨著智能電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴大和智能設(shè)備管理復(fù)雜程度的日益提高，旁路的內(nèi)容隨著電壓等級的變化而變化，狀態(tài)旁路逐漸取代了傳統(tǒng)的旁路方式?？梢暬惨曋饕槍χ悄茏冸娬就ㄓ迷O(shè)備設(shè)計，以科學信息技術(shù)為支撐，進行全面巡檢，解決了傳統(tǒng)巡檢模式存在的信息匯總不完善、分析不準確等問題。常見的旁路對象有火災(zāi)自動報警子系統(tǒng)（手動報警按鈕、探測器、信號模塊）、環(huán)境監(jiān)控子系統(tǒng)（濕度傳感器、溫度傳感器）、圖像監(jiān)控系統(tǒng)（視頻設(shè)備、視頻服務(wù)器）、安防子系統(tǒng)（編碼器設(shè)備）等。

2.2 檢查評估方面

在繞過智能變電站工作狀態(tài)的基礎(chǔ)上，維護人員應(yīng)根據(jù)智能變電站電氣設(shè)備的設(shè)計特點、實際運行數(shù)據(jù)，準確檢查和評估，檢測智能變電站設(shè)備的故障因素。及時傳輸報警數(shù)據(jù)，預(yù)知故障發(fā)生，繞過因故障引起的大面積停電，為調(diào)整維修周期、確定維修重點提供依據(jù)。同時，維修人員應(yīng)檢查設(shè)備的機械設(shè)計，檢查標準為：機體清潔無異物、溫濕度正確（最高環(huán)境溫度不超過40℃，最高相對濕度不超過90%）、呼吸器的完整性、標注強烈、相色明顯、滿刻度、閥門啟動、分離開關(guān)處于正常位置等[3]。除正常檢查要素外，還包括特殊驗證要素。如果在風中檢查標注沒有太大晃動，則沒有碎屑；雷雨過后，檢查全世界無任何排放痕跡，入口接頭內(nèi)無水汽；在霧天檢查引線連接中是否存在火花放電；在大雪期間，檢查每個連接頭是否掉落；雪不會立即溶解，也不會在冰上滑動；晚上檢查加熱燒紅或瓷瓶放電的連接；檢查周邊的溫度變化；設(shè)備過載運行0.5h時，檢查1次，以此類推。

2.3 測變方面

根據(jù)走查，維護人員必須使用專用設(shè)備測量變電站的運行參數(shù)。例如，根據(jù)監(jiān)控智能終端一次運行的設(shè)備參數(shù)，用示波器（2500V、500V）測量高低壓繞組之間對于不同繞組的絕緣電阻，記錄測量時間、油溫、天氣情況等，記錄在系統(tǒng)中，與智能終端數(shù)據(jù)進行對比。為優(yōu)化智能終端監(jiān)測精度提供依據(jù)，需要注意絕緣測量，技術(shù)人員必須隔離每一側(cè)的初級電路。例如在沒有斷路器的情況下將變壓器與其他設(shè)備隔離時，開關(guān)可以在加油或過濾油后，共同測量絕緣；更換硅膠或大量更換油后，通過智能終端的控制值共同判斷變壓器絕緣是否良好。

3 提升智能變電站運行維護質(zhì)量的建議

3.1 加強對智能變電站的設(shè)備管理

智能變電站運行中有大量精密設(shè)備，因此在維護過程中，工作人員首先要明確相關(guān)信息檔案，對相關(guān)設(shè)備數(shù)據(jù)進行匯總處理，以便于進行在維護過程的后期階段熟悉。另外，操作票管理需要規(guī)范，必須嚴格遵守相關(guān)標準，以及操作的制度，避免進行監(jiān)督工作，通過制度和認證相結(jié)合，避免因自己的失誤導(dǎo)致設(shè)備故障。

3.2 加強智能變電站運維管控

旁路是保障智能變電站正常運行的重要環(huán)節(jié)，需要工作人員多加注意，對設(shè)備的工作狀況進行全面檢查和關(guān)注，認真排查解決存在的問題，讓其回歸到正常運行。另外，可以使用智能變電站的旁路機器人，在安裝的程序中可以自動規(guī)劃旁路巡檢的路線，對于特殊的旁路工作人員，也可以在后臺控制旁路機器人進行旁路巡檢。旁路機器人本身擁有強大的數(shù)據(jù)庫，可以對比采集到的信息從而判斷設(shè)備的運行狀態(tài)，并將其傳輸?shù)胶笈_供人員參考工作，具有較高的準確性，與人工旁路檢查相比也提高了效率。但由于旁路機器人目前還處于應(yīng)用初期，還存在很多不足，需要通過改進技術(shù)來優(yōu)化功能，以及積累應(yīng)用經(jīng)驗[4-5]。

3.3 提升運維技術(shù)人員的專業(yè)能力

智能變電站作為一種新型的現(xiàn)代供電結(jié)構(gòu)，需要采用先進的維修手段來保障其日常運行，傳統(tǒng)的維修手段無法徹底解決智能變電站出現(xiàn)的問題，管理需要全面升級，提升專業(yè)水平為操作人員和操作人員提供服務(wù)設(shè)備，加強智能變電站操作人員和操作人員專業(yè)技能的傳授和培訓(xùn)工作，有目的地講解先進的技術(shù)知識，培訓(xùn)結(jié)束后，仍要及時對智能變電站的應(yīng)用情況進行認證和評估。操作人員和操作人員的相關(guān)知識和技能，以確保操作人員和操作人員在基本掌握智能變電站的建設(shè)和運行原理的情況下，能夠進行優(yōu)質(zhì)高效的維修技術(shù)，從而鼓勵每個操作人員和操作人員對智能變電站中存在的故障進行及時的排查和排除，使變電站的整體維修效率大大提高。

3.4 常規(guī)運維方法

在繼電保護裝置的運行中，正常運行和檢修方法主要包括以下幾個方面。①合理制定維護和檢修方案，相關(guān)負責人要嚴格按照保護繼電器的維護和檢修方案制定。按照既定規(guī)則，開展現(xiàn)場檢查工作，對各裝置的運行狀況、線路運行方式進行全面檢查，確保維修方案與現(xiàn)場實際情況相符，從而增加執(zhí)行該選項的可行性。②線路保護要重視，保護方式包括集中式和冗余式，在進行選型時，操作人員和操作人員要結(jié)合實際情況進行，這樣才能更好地發(fā)揮繼電保護裝置的作用。③做好風險評估工作，這是正常運維中非常關(guān)鍵的一環(huán)，運維人員要更加重視，并根據(jù)檢修作業(yè)的風險識別做好所有的風險評估工作，盡可能減少風險發(fā)生的頻率。

3.5 智能運維系統(tǒng)的應(yīng)用

為進一步提高智能變電站繼電保護運維質(zhì)量，減少運行安全問題的發(fā)生，還應(yīng)加強智能運維系統(tǒng)的科學使用，尤其要考慮以下三個方面。①系統(tǒng)的功能架構(gòu)，根據(jù)相關(guān)調(diào)查，系統(tǒng)采用三層架構(gòu)，即數(shù)據(jù)源、數(shù)據(jù)倉庫分析、應(yīng)用層，相關(guān)人員應(yīng)該很清楚每個層面，例如獲取數(shù)據(jù)源主要來自導(dǎo)入或采集兩個渠道，而存儲分析通常由數(shù)據(jù)庫完成，應(yīng)用層面涉及狀態(tài)、操作和維護監(jiān)控模塊。②系統(tǒng)的移動終端，其作用一般是收集基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，提高信息安全程度，減少風險發(fā)生的愿望，要求移動終端的外網(wǎng)數(shù)據(jù)接入內(nèi)網(wǎng)。③系統(tǒng)維護流程，包括業(yè)務(wù)需求梳理、工作流集合分離等，按規(guī)范流程可以進一步減少人為誤操作的頻率。

3.6 模塊化智能變電站的節(jié)能分析

模塊化變電站主要是在工廠按功能模塊單獨組裝，現(xiàn)場組裝，要達到變電站的節(jié)能要求，需要考慮預(yù)制隔間的設(shè)計、材料以及顏色預(yù)制隔間的外立面。為保證裝配式車廂體的抗震、防風，裝配式車廂的結(jié)構(gòu)主要采用高強度鋼框架作為車廂體的主框架，可以在車體頂部安裝適當?shù)耐L孔，身體的底部和墻壁等地方，以確保空氣可以在身體內(nèi)部與外部空氣交換。對通風口進行改造，根據(jù)內(nèi)外環(huán)境溫度的變化進行空氣交換，保持艙內(nèi)壓力平衡，當通風口自動關(guān)閉后，機殼內(nèi)部溫度上升（下降）到制冷設(shè)備的啟動溫度，從而在艙內(nèi)形成封閉的空氣絕緣。隔間墻主要由纖維水泥外墻板（由外向內(nèi)）、空氣交換、防潮膜、定向結(jié)構(gòu)刨花板、隔熱材料、方管或其他鋼結(jié)構(gòu)、耐火防潮干墻等材料構(gòu)成，具有優(yōu)良的保溫性和氣密性，有效防止室內(nèi)結(jié)露現(xiàn)象的發(fā)生，不用擔心長期使用可能導(dǎo)致抽屜腐爛，同時還有防灰塵、防腐、防潮、防火性能[6]。金邦外墻板材料環(huán)保、強度輕、隔音隔熱、防水防火、耐寒防凍，保證了裝配式車廂的節(jié)能效果。

3.7 二次設(shè)備故障及處理

在智能變電站二次設(shè)備運行過程中，出現(xiàn)概率較大的故障有：熔斷器故障、線路斷電故障、保護裝置故障、軟壓號故障等。

熔斷器故障主要表現(xiàn)在線路工作正常，變電站二次設(shè)備工作不正常。檢測到故障后，搬運工必須停止200kV母線差動保護裝置，即故障裝置，在跳閘輸出處退出軟鉗位。然后啟動故障機構(gòu)，將軟壓桿投入另一個保護裝置的工作，將出現(xiàn)問題的組合單元放入硬桿進行維修，隔離市民和保護裝置。

線路斷電故障主要表現(xiàn)在線路工作不正常。加工人員檢測到故障后，應(yīng)第一時間啟動故障和切斷VIS軟壓，同時退出220kV母線故障軟壓和雙套保護，再進入硬壓保護220kV母線，將兩套保護裝置修復(fù)到永久位置[7]。

保護裝置的故障主要表現(xiàn)在線路工作正常時，保護裝置異常停機。處理人員在檢測到故障后，必須分析故障原因并向調(diào)度服務(wù)部門報告。在此過程中，重新啟動保護裝置，直到保護裝置恢復(fù)正常運行。如果安全裝置不能正常工作，必須拔出GOOSE軟夾條。

軟壓機號故障主要表現(xiàn)為壓機操作不正確，電廠完全停電，線路保護裝置維修狀態(tài)標志為0，組合機組維修狀態(tài)標志為1。當引入剛性壓桿進行維修時，用于線路保護的接收軟壓機不會停止使用。檢測到故障后，處理人員必須及時將維修設(shè)備區(qū)間的接收軟條從保護中取出，以免因異物重疊造成線路短路。

二次設(shè)備故障排除后，故障排除人員應(yīng)結(jié)合現(xiàn)行政府法規(guī)和行業(yè)標準對二次設(shè)備的形狀、顏色、布局精度、機械穩(wěn)定性、完全陷印、外觀等進行驗收。例如：二次設(shè)備外觀編號，顏色吸引人；光纖及二次連接處均有標志，其內(nèi)容包括接線技術(shù)、接線時間、原電纜類型、接線類型等信息；光纜連接外觀整齊、美觀，纏繞方向一致，線材絕緣性能好，外觀無破損或其他缺陷。在必要條件下，故障排除人員可以進行二次接線，通過傳輸方式接受二次回路，重點關(guān)注相關(guān)系統(tǒng)信號的傳輸，觀察遙感、跳閘、輸出行為、設(shè)定值變化規(guī)律，確保二次回路符合相關(guān)法律法規(guī)的要求[8]。

4 結(jié)語

綜上所述，“智能變電站”由于應(yīng)用時間短，缺乏應(yīng)用經(jīng)驗，在后期的維護過程中確實存在一定的難度，但其優(yōu)勢導(dǎo)致其擁有發(fā)展前景廣闊。因此，工作人員需要不斷提高自身的專業(yè)素養(yǎng)和業(yè)務(wù)適應(yīng)性，積極了解工作原理、設(shè)備組成，并在實踐中總結(jié)經(jīng)驗，確保工作安全穩(wěn)定。智能變電站是由智能高壓設(shè)備、變電站信息平臺組成的變電站，具有交互性好、可靠性高、低碳環(huán)保等特點。在智能變電站運行過程中，運維人員可以對智能變電站架構(gòu)的過程層、區(qū)間、站控層進行運維操作，并根據(jù)各樓層一、二次設(shè)備特點，有針對性地進行故障排查，保障智能變電站設(shè)備的正常運行，支持智能變電站的進一步發(fā)展。