浅析智能变电站运行维护及异常处理方法

浅析智能变电站运行维护及异常处理方法

王坚

国网自贡供电公司四川自贡643000

摘要：智能变电站是伴随着智能电网的概念而出现的，是智能电网的重要基础和支撑。智能化变电站，采用的是先进、低碳、集成、环保的设备以全站信息数字化、信息共享标准化为基本要求，自动完成信息的采集、测量、控制、保护、计量和检测等功能。作为变电运行人员，我们的主要职责是设备验收、倒闸操作及运行维护等。如何保证我们工作的安全，设备验收是前提，运行维护是保障。

关键词智能变电站验收；运行维护；倒闸操作

1引言

随着2010年左右我国第一批智能化变电站建成投运以来，智能化变电站不断投入电网运行，而当前变电运行人员普遍缺乏智能化变得站验收、运行维护及倒闸操作的经验，对电网的安全稳定运行带来较大隐患。本文对此进行分析研究，以提高智能化变电站安全稳定运行水平，为社会提供可靠的清洁能源。

2智能变电站与传统变电站的比较

2.1传统变电站

传统变电站的监控系统由站控层、间隔层两层网络构成，采用多种规约，变电站存在监控、保护等多个网络。电流互感器、电压互感器、一次设备的二次信息通过电缆硬链接的方式，实现与站控层的信息交换。站控层设备由数据库主机、操作机、远方通信接口组成。间隔层主要包括变电站的保护、测控、计量等二次设备。

2.2智能变电站

智能变电站的自动化系统为站控层、间隔层和过程层组成。站控层和间隔层设备结构与传统变电站基本一致。过程层（设备层）由电子互感器、智能终端、合并单元、智能传感器等组成，采用GOOSE网络跳合闸逻辑，完成一次设备开关量、模拟量的采集及控制命令的执行等。其信息传输主要是通过光纤及交换机完成的，实现了不同厂家设备的交互操作，解决了电磁式电流互感器二次开路、电磁式互感器的磁饱和问题、控制电缆引起的电磁干扰等问题，实现了变电站一次、二次设备状态检修的问题，提高了变电站的安全可靠性。

2．2．1一次设备智能化

智能一次设备是智能变电站的重要标志、重要建设环节。智能一次设备是变电站一次主设备（主要包括断路器、隔离开关、变压器）+智能组件（主要包括合并单元、智能终端）的组合，（功能方面）具有自动测量、自动控制、自动调节、自身状态监测及预警、通信功能。

简单的说，一次设备智能化就是将反映一次设备运行工况的模拟量（电流、电压），断路器、隔离开关和主变压器的状态量等通过二次电缆引入智能组件（合并单元、智能终端等智能电子设备）进行就地转换、处理成为数字信号，再通过光纤与保护测控装置、自动化设备、后台及远方监控装置等相连进行数据、信息的交换与传递，实现自动测量、自身状态监测及预警、通信功能。同时，智能终端将接收到的保护测控、后台监控装置发出的操作、控制命令，经光/电转换后对一次设备进行相关操作、控制及调节，从而实现自动控制、自动调节功能。

2．2．2二次设备网络化

智能变电站采用三层两网的网络架构，实现过程层、间隔层和站控层等二次设备之间的数据采集、操作与控制命令、状态开关量及动作、异常告警等信息量的交换和传送。

3智能变电站运行维护的基本要求

3.1运行维护部门应明确智能变电站一、二次设备及二次系统各专业间的运行维护管理界面。

3.2运行维护部门应针对智能变电站技术特征，建立健全运行维护管理制度。

3.3运行维护人员应进行智能变电站系统培训，熟悉智能变电站的新技术、新特点。

3.4运行维护部门应针对新应用的二次设备编制现场作业指导书，内容包括技术措施、校验方法、检验标准等内容。

3.5运行维护部门宜充分利用智能装置自检验、自诊断功能，在上级部门统一组织下开展智能变电站二次设备状态检修工作。

3.6运行维护部门应对配置文件等电子文档建立规范化管理制度及相应技术支持体系，配置文件管理、配置工具管理应设专人负责。

4智能变电站的运行维护

4.1传统变电站的巡视方法和注意事项仍然可用。

从前面对智能变电站和常规变电站的比较来看，智能变电站的主体设备，如断路器、隔离开关、保护装置等设备和常规变电站没什么两样；同时数字CT、PT与传统的CT、PT外观上也没有明显区别。所以传统的巡视方法和注意事项仍然可用。

4.2运行和巡视

4.2.1运行巡视应把光纤、交换机及光纤接口等设备作为主设备来巡视管理

同时绘制准确的网络通信图，包含各光纤的走向及功能、交换机光纤接入口及功能，并在各光纤、交换机上进行明确标示，便于故障原因查找及检修。建立健全各类设备台账，尤其是通信设备，如光纤、交换机的台账卡，保存各装置的IED，准备足够的备品备件以保证故障抢修。

4.2.2智能变电站的信息传输完全通过光纤及网线完成

光纤及网线抗外力破坏能力比较弱。日常巡视检查时应避免压、折、灼烤光纤及网线；同时加强防小动物进入措施，防止小动物咬坏光纤或网线，影响保护的正常运行。发现光纤及网线通信不稳定和不正确时，应及时通知保护人员检查并处理，避免保护误动作。

4.2.3加强设备测温及室外保护装置及智能终端柜的温度检测

及时排除电子元件受环境温度影响导致保护误动作的可能。智能终端、合并单元、保护装置、测控装置、网络交换机等多个智能设备与一次设备邻近，其抗干扰、耐高温、防直晒的能力必须进行检验，避免投运后频繁出现装置死机、闭锁、动作不正确等情况。常规电子元件的理想工作温度是25℃，但是室外直晒温度高达55-60℃，所以必须选择适合这类环境的电子元件设备。在现场或出厂校验时，要模拟厂家提供的温度参数进行高温试验，验证设备能够承受室外高温、直晒而不会导致运行异常。最好要求室外智能终端柜、保护柜配备降温装置及遮光设施。GIS设备汇控柜及高压开关柜的自动温控装置一旦工作失灵，将可能出现强行致热而导致光纤等损坏，引起保护装置工作不正常。

4.2.4智能变电站的各光缆、尾纤均应定置管理

在运行维护中，必须将各尾纤及保护装置的光纤接口进行明确标准，防止在保护装置校验、光纤检测、更换等工作完成后，出现错误接续、插入等情况，导致保护装置无法正确动作。

4.2.5合并单元是实现现场数据采集的重要设备

用以对来自电子式互感器或者常规互感器内部采集器的电流和或电压数据进行时间相关组合。母差保护、差动保护及有时间配合的后备保护，在日常巡视中还应检查装置的不平衡电流及失步情况，防止保护不能正确动作。如果合并单元失电、通信异常、内部故障等状态下，合并单元误输出数据导致保护误动作，还应检查装置的信息闭锁功能，即装置出现异常时不再输出数据。

4.3定期开展智能变电站和站内通讯网络的状态检修评价工作

变电运维人员要收集日常巡视、测温、异常信息、缺陷等综合数据，开展状态检修的初评工作，由上级部门及继保人员组织进行复查，及时发现设备的异常运行状态，安排对应的检修及光纤更换工作，确保智能变电站的安全运行。

4.4运维人员应加强对网络记录装置事项进行分析，掌握智能装置运行情况

网络记录装置反映全站设备的运行状态，对于智能变电站的安全运行有非常至关重要的作用。通过网络记录装置的分析可以发现断路器、刀闸辅助、信号回路接点接触不良、电流电压波形畸变等异常状况，避免设备异常、故障导致非计划性停运。

4.5要根据现场实际情况选择UPS电源（直流系统），避免因交换机失电等原因造成光纤保护中断。

目前很多智能变电站都采用直流一体化系统，保护用直流和通信直流共用，110kV变电站基本上都使用的200AH的蓄电池，但是直流负荷几乎

都在20A及以上，失去交流后理论值只能运行10小时（实际小于该值）。所以需要选择合格的UPS电源并定期进行充放电试验，必要时及时更换UPS电源。

4.6智能变电站的保护投退模式与传统变电站有很大的差异

保护压板的投退基本上都是由修改保护装置软压板实现的，运行人员必须熟练掌握各种保护装置软压板的含义及修改方法。由于目前阶段，多数变电站运行人员平均年龄偏大且文化层次不高，主动学习欲望不强、学习能力有限，如何加强培训力度，让值班员尽快学会保护定值更改。制作现场提示卡，提示运行人员修改定值的方法及故障处理方法。

4.7安装完善的技防设施、安防设施

实现远程监控、控制功能，减少运行人员往返变电站的时间，利用远程监控设备检查现场设备运行情况。

4.8智能终端接收保护和测控装置

智能终端接收保护和测控装置通过GOOSE报文（点对点或GOOSE网下发）送来的断路器或刀闸的分、合及闭锁命令，然后转换成相应的继电器硬接点输出，完成相应的功能。同时能够就地采集断路器、刀闸以及变压器本体等一次设备的开关量状态，并通过GOOSE网络上送给保护和测控装置。智能终端由电源插件、主DSP插件、开入板、开出板、操作回路插件组成。DSP插件负责GOOSE通信和装置运行管理；智能开入插件能够采集断路器、刀闸等一次设备的开关量信息，然后通过DSP插件发送给保护和测控装置；智能开出插件能根据保护和测控装置通过GOOSE报文送来的分、合闸命令驱动相应的出口继电器动作，跳、合闸出口接点连接至操作回路插件（操作回路插件与常规变电站保护装置上的操作箱功能相似），动作于断路器或刀闸。

5智能变电站的异常及处理方法

5.1装置异常告警应查明原因

如果是由于外部输入信息异常导致的告警，应检查其他保护、测控、电度表等装置的输入信息是否正确，以排除一次设备自身故障；如果是由于装置软件、硬件或逻辑缺失导致的装置异常、功能不全的，应及时通知保护人员及厂家人员来站处理。

5.2装置异常

如果可能影响保护正常运行的，应汇报调度申请停用保护装置。

5.3智能终端出现损坏

智能终端硬件缺陷、光口损坏、装置电源失电等，建议联系生产厂家处理。内部操作回路损坏，表现为继电器拒动、抖动、遥信丢失等。首先检查开入开出量是否正确，检查装置接受发送的GOOSE报文是否正确，装置CPU运行是否正常。排除以上情况，如确定为内部元器件损坏，建议联系生产厂家处理。CPU插件、液晶面板（如有）等功能器件不正常工作，表现为运行指示灯不正常，面板显示内容异常或黑屏白屏等，直接联系厂家，更换功能插件。

5.4网络通信异常、处理出错

首先检查网络线数据线是否接触良好、无松动、脱落等情况；排除上述原因后再查找网络设备有无异常、环境的温湿度等原因。

5.5保护装置数据采集异常

应检查光纤是否插错，然后检查光纤有无破损、折痕、断裂等情况，使用功率计测量光纤衰耗是否过大，导致信号不稳定或出现错乱等情况。如果确实是光纤原因所致，应及时通知检修人员来站更换或修复。

6结束语

智能变电站在电力系统中的应用越来越广泛，作为衔接智能电网发电、输电、变电、配电、用电和调度六大环节的关键，智能变电站的安全运行直接影响电网安全及优质服务。如何按照规程、按照细则组织设备运行维护并发现设备存在的异常和缺陷，如何提高运维人员现场倒闸操作的能力，将是我们变电人未来几年学习提高的重点。这里讨论的智能变电站的运行维护及倒闸操作只是智能变电站的凤毛麟角，恳请各位同仁多多指导，以使我在今后的工作中得到更多的提高。

参考文献：

[1]国家电网公司智能变电站运行管理规范

[2]Q/GDW441-2010智能变电站继电保护技术规范

[3]Q/GDW751-2012变电站智能设备运行维护导则

[4]川电生技[2010]224号四川省电力公司无人值班、少人值守变电站运行管理暂行规定

[5]Q/GDW428-2010智能变电站智能终端技术规范

[6]Q/GDW429-2010智能变电站网络交换机技术规范

[7]Q/GDWZ414-2010变电站智能化改造技术规范