智能變電站自動化設(shè)備的調(diào)試和運行維護研究

李彥祥，張 穎，李均宏，楊向娟

（云南電網(wǎng)有限責任公司怒江供電局，云南 怒江673100）

0 引 言

當前社會用電需求增大，變電站應(yīng)該創(chuàng)新工作思路，不斷優(yōu)化其運行狀態(tài)，消除其中存在的隱患問題，創(chuàng)造良好的經(jīng)濟效益。隨著智能電網(wǎng)建設(shè)速度逐漸加快，智能變電站受到了社會的高度重視。通過智能化設(shè)備實現(xiàn)自動化與數(shù)字化操作，可以保障良好的供電質(zhì)量。自動化設(shè)備的種類繁多且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在運行中容易受到多種外界因素的影響，因此需要做好調(diào)試和運行維護。此外，在競爭異常激烈的當下，做好自動化設(shè)備的管理可以有效創(chuàng)造良好效益，為電力企業(yè)的長遠發(fā)展創(chuàng)造條件，因此應(yīng)該明確智能變電站的運行特點和自動化設(shè)備的運行現(xiàn)狀，以采取針對性措施，真正保障電網(wǎng)的安全。

1 智能變電站自動化設(shè)備的結(jié)構(gòu)

智能變電站包括了間隔層、站控層以及過程層3個部分[1]。站控層可以為在線編程和設(shè)備智能化處理提供保障，整個變電站可以通過閉鎖的形式加以控制，分析工作狀態(tài)中的故障問題。本地監(jiān)控也是該結(jié)構(gòu)的基本功能，能夠全面獲取設(shè)備的運行狀態(tài)。間隔層的功能是智能化保護，做好站控層和過程層的有效銜接，通過數(shù)據(jù)采集、運算以及統(tǒng)計等保障設(shè)備的良好運行。過程層主要是指二次設(shè)備或者一次設(shè)備，能夠?qū)崿F(xiàn)對設(shè)備的控制，明確設(shè)備運行的信息。只有各個結(jié)構(gòu)之間的協(xié)同配合，才能使智能變電站保持安全穩(wěn)定的運行狀態(tài)。

2 智能變電站自動化設(shè)備的問題

當前，我局管轄內(nèi)的變電站均已實現(xiàn)無人值守，但由于多數(shù)變電站位于比較偏遠地區(qū)，以及站內(nèi)遠動機遠程測控終端（Remote Terminal Unit，RTU）老化或其他原因，因此導(dǎo)致經(jīng)常出現(xiàn)故障造成調(diào)度通信異常，常見的情況有遠動機硬件死機、主程序當?shù)粢约熬W(wǎng)絡(luò)異常等。針對出現(xiàn)的這些問題，通常的做法是經(jīng)多部門協(xié)調(diào)后下發(fā)檢修任務(wù)單，組織檢修小組驅(qū)車前往故障現(xiàn)場排查問題。現(xiàn)場排查問題時往往只需要重啟故障設(shè)備電源，便可快速解決故障。

3 智能變電站自動化設(shè)備的調(diào)試措施

3.1 單體調(diào)試

單體調(diào)試是自動化設(shè)備調(diào)試中的常用措施，主要是針對單體設(shè)備、單體裝置以及二次回路等進行調(diào)試和檢查，應(yīng)該明確合并單元的運行情況，防止回路出現(xiàn)錯誤，保障良好的接地效果。嚴格測量SV輸出端口的光功率，確保配置與設(shè)計的統(tǒng)一性，同時還要檢查合并單元的對時功能和報警功能等。在調(diào)試保護單元時，需要避免回路連接的錯誤，測試報文收發(fā)功能的準確性，防止采樣值、單元功能以及開入開出等出現(xiàn)異常。網(wǎng)絡(luò)信息交換功能是保護單元的基本功能，需要使遠方參數(shù)的設(shè)置符合設(shè)備運行需求，檢查電源消失信號、異常信號以及出口動作信號燈[2]。在檢查測控單元時，除了檢查回路正確性外，還要確保采樣的良好精度，防止報文的收發(fā)功能出現(xiàn)異常，同時驗證合閘功能、閉鎖邏輯功能以及同步信號接收功能，對時精度不能超過1 ms。過程層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備與故障錄波裝置和網(wǎng)絡(luò)報文記錄分析裝置相連接，在單體調(diào)試中也需要檢查連接狀況，明確控制器的運行狀況，防止對其記錄功能造成影響。此外，智能終端的調(diào)試也十分重要，主要檢查報文收發(fā)、開關(guān)量接點以及報警功能。

3.2 分系統(tǒng)調(diào)試

分系統(tǒng)調(diào)試能夠與單體調(diào)試相結(jié)合，實現(xiàn)對智能變電站自動化設(shè)備狀態(tài)的全面檢查和分析，以實現(xiàn)對故障問題的排查和處理。在調(diào)試網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)時，應(yīng)該對光纜和衰耗和標識加以檢查，防止在連接中發(fā)生故障問題，同時檢查VLAN的組網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)，保障良好的通信安全，防止重要信息的丟失或者破壞。在交換機參數(shù)設(shè)置中，應(yīng)嚴格遵循網(wǎng)絡(luò)配置文件的相關(guān)要求，在調(diào)試繼電保護系統(tǒng)時，模擬故障問題，確保保護動作和智能操作箱動作的正確性，檢查故障錄波儀運行狀態(tài)，保障監(jiān)控后臺的良好顯示效果[3]。檢修壓板是智能操作箱和保護裝置中的關(guān)鍵組成，應(yīng)檢查其對應(yīng)的狀態(tài)。為了能夠確保檢查調(diào)試的全面性，可以采用帶開關(guān)實施保護傳動的方式，采用監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)調(diào)實驗加強確保繼電保護系統(tǒng)的運行可靠性。測試SV采樣也是在分系統(tǒng)調(diào)試中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，主要是將電壓和電流應(yīng)用于互感器二次繞組中，分析采樣合并單元的運行情況，實現(xiàn)與智能二次設(shè)備的有效連接，顯示報文信息。在調(diào)試采樣部分時，也可以運用一次通流和加壓的方式，檢查監(jiān)控部分的運行狀況，防止顯示功能出現(xiàn)故障，增強告警窗良好運行效果。此外，要檢查遠方切換定值區(qū)、遠方修改定值以及遠方投退軟壓板等。

3.3 系統(tǒng)一體化調(diào)試

系統(tǒng)一體化調(diào)試主要是指針對全站的功能進行檢查，包括測控裝置、保護裝置以及自動裝置在帶電狀態(tài)下的電壓、相位以及電流情況，明確站內(nèi)設(shè)備和對端的運行參數(shù)情況，檢查各個系統(tǒng)的負載率，如在線監(jiān)測系統(tǒng)、遠動系統(tǒng)以及電能量信息管理系統(tǒng)等[4]。

4 智能變電站自動化設(shè)備的運行維護措施

4.1 應(yīng)用遠程電源管理裝置

小故障不屬于頻發(fā)事件，能夠快速消除設(shè)備故障恢復(fù)系統(tǒng)正常運行才是目的所在，但由于實際管理上的滯后和地域的限制，因此故障不能夠快速排除。若能在調(diào)度主站端遠程管理站內(nèi)遠動機RTU電源，便有可能在短時間內(nèi)快速解決該故障所造成的一連串的通信問題和運行問題等，運用遠程電源管理裝置，以實現(xiàn)偏遠地帶站二次設(shè)備電源遠程管理。在充分考慮并確保安全性的前提下遠程管理變電站內(nèi)運行遠動機RTU電源，當變電站內(nèi)二次遠動機RTU出現(xiàn)故障不能正常運行而導(dǎo)致與遠方調(diào)度主站通信異常時，通過在調(diào)度主站端遠程重啟故障設(shè)備電源使設(shè)備快速恢復(fù)到正常運行時的狀態(tài)，從而及時有效地解決問題，避免了在人力、物力以及時間上的浪費，縮短了故障設(shè)備停運時間，極大地提高了經(jīng)濟效益[5]。采用多層冗余的軟硬件設(shè)計，支持裝置疊加擴展，保證單個部件故障時不輸出不誤動。同時，要在控制裝置失電、上下電、復(fù)位以及正常運行等所有狀態(tài)下輸出不誤動，確保正常運行的二次設(shè)備不會由于增加的控制裝置而影響其正常運行。此外，直流電源控制電路的小型化及可靠性設(shè)計，可完成低功耗交直流自適應(yīng)掉電檢測。

4.2 檢修維護

4.2.1 維護手段

對于電力系統(tǒng)運行特點的掌控，是增強其運行可靠性的關(guān)鍵，因此需要正確判斷異常情況。在運行維護過程中，應(yīng)該明確裝置配置工具和系統(tǒng)配置工具的應(yīng)用方法，在正常運行過程中以在線診斷手段為核心，實現(xiàn)對邏輯連結(jié)異常和物理連接異常等問題的排查和檢測，使整個自動化系統(tǒng)能夠保持良好的運行狀態(tài)。為了能夠有效驗證智能電子設(shè)備（Intelligent Electronic Device，IED）外特性的一致性，也可以在線調(diào)用ICD文件，對比分析數(shù)據(jù)庫文件。在IED外特性增量變化的分析中，需要使SCD文件保持穩(wěn)定性[6]。變電站前景信息記錄系統(tǒng)在運行維護工作中的應(yīng)用，能夠記錄電網(wǎng)擾動信息和系統(tǒng)報文信息，從而全面分析信號的狀態(tài)。系統(tǒng)基本單元為邏輯節(jié)點，在展示運行狀態(tài)時應(yīng)該確保良好的可視化。相較于傳統(tǒng)變電站而言，在智能變電站的運行維護中采用的狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)應(yīng)更加可靠，改進設(shè)備檢修工作，從而提升設(shè)備利用率。除了要保障信息的自我描述功能外，還要構(gòu)建標準模型，增強服務(wù)的可控性。在保護回路的閉環(huán)檢驗中，應(yīng)該明確斷路器日常操作的要點。為了能夠獲得故障分析截面數(shù)據(jù)，需要強化自動化系統(tǒng)的斷面狀態(tài)快照定位功能。

4.2.2 信息隔離

光纜在連接間隔層和過程層當中發(fā)揮著重要作用，包含了大量的運行設(shè)備信息和檢修間隔運行信息。為了能夠有效隔離運行設(shè)備，應(yīng)該采用信息隔離的方式，全面分析數(shù)據(jù)物理鏈路和信息流向，分析保護裝置誤動和拒動等問題。分析檢修設(shè)備的檢修機制，滿足壓板的正確投退需求，在重新置位檢修品質(zhì)狀態(tài)位時，發(fā)揮合并單元檢修壓板的功能，確保保護裝置和合并單元檢修狀態(tài)的一致性，實現(xiàn)電流電壓信息的有效接收，從而保障動作正確性。在檢修狀態(tài)位置的部分情況中，采用保護裝置加以判別，除了要分析輸出數(shù)據(jù)的檢修品質(zhì)外，保護裝置還要判斷接收數(shù)據(jù)，對可能發(fā)生誤動的保護進行閉鎖處理，進而完成被閉鎖保護功能的恢復(fù)[7]。此外，在GOOSE信息的檢修狀態(tài)中，若不在檢修位，則對GOOSE開入進行閉鎖處理。

4.2.3 二次設(shè)備故障處理

保護裝置發(fā)生故障將會導(dǎo)致整個智能變電站的運行面臨較大的風險，因此應(yīng)該注重其故障的及時處理，消除其中的安全隱患。要通過識別和定位故障，實現(xiàn)與調(diào)度人員的及時溝通交流，并利用裝置重啟以達到良好的運行狀態(tài)。此過程中，退出保護GOOSE出口軟壓板，完成檢修狀態(tài)的設(shè)置。同時，遠程電源管理裝置的運用，能夠為裝置的重啟提供便捷，確保故障處理的時效性，防止對用戶用電造成嚴重的影響[8]。在處理智能終端的故障問題時，通?？梢圆捎帽Ｗo裝置的處理方式，無需改變一次設(shè)備的狀態(tài)，這主要是因為智能終端不會對其產(chǎn)生影響。此外，處理交換機故障也是運行維護中的關(guān)鍵點，應(yīng)該在定位故障位置的同時完成重啟操作。當無法進入到正常運行狀態(tài)時，則需要由檢修部門進行故障處理，明確交換機故障的影響范圍，如變壓器保護、母線保護以及過負荷聯(lián)切等。另外，采樣不同步和采樣不連續(xù)等，是合并單元中面臨的主要問題，應(yīng)該檢查主時鐘和主干交換機的運行狀況。當信號燈出現(xiàn)故障問題時，需要檢查工作電源。

5 智能變電站自動化設(shè)備的運行維護措施效益分析

智能變電站自動化設(shè)備的運行維護可減少驅(qū)車去現(xiàn)場處理的次數(shù)，一定程度上降低運維成本。例如，重新啟動遠動機工作往往需要2名專業(yè)人員和1輛車，奔行幾十千米甚至上百千米，來回往往要花費1天的時間，而經(jīng)智能變電站自動化設(shè)備運行維護后可快速解決問題，經(jīng)濟效益顯著。另外，可迅速判斷是否為設(shè)備假死問題，避免工作人員去現(xiàn)場處理問題。還可以將該系統(tǒng)作為輔助手段，對地理位置偏遠的變電站設(shè)備運維提供幫助，節(jié)省成本[9-11]。

6 結(jié) 論

自動化設(shè)備的調(diào)試和運行維護是智能變電站工作的重點內(nèi)容，對于保障整個電力系統(tǒng)的良好運行狀態(tài)至關(guān)重要，尤其是自動化設(shè)備的運行環(huán)境較為復(fù)雜，對于調(diào)試和運行維護提出了更高的要求。工作中應(yīng)該以遠程電源管理裝置的運用為主，消除時間和空間因素的限制，以降低成本投入，切實保障智能變電站的安全性與穩(wěn)定性，明確單體調(diào)試、分系統(tǒng)調(diào)試以及一體化調(diào)試的要點，從而消除其中存在的故障隱患問題。