變電站二次系統(tǒng)檢修技術(shù)研究

侯永杰

（華北石油管理局有限公司電力分公司，河北滄州062552）

0 引言

隨著我國電力系統(tǒng)向智能化方向發(fā)展，社會(huì)各界對電網(wǎng)運(yùn)行安全性和可靠性的關(guān)注度逐步提升。變電站二次系統(tǒng)屬于智能電網(wǎng)控制和監(jiān)視的核心系統(tǒng)，其穩(wěn)定性和安全性直接決定了電網(wǎng)運(yùn)行質(zhì)量的高低。智能變電站與傳統(tǒng)變電站的運(yùn)行模式和架構(gòu)設(shè)計(jì)均有所不同，這就決定了它們的檢修方式和實(shí)現(xiàn)技術(shù)也存在差異。本文通過多年來運(yùn)用大數(shù)據(jù)技術(shù)對變電站二次系統(tǒng)檢修數(shù)據(jù)的分析與研究，總結(jié)出了一套基于變電站二次系統(tǒng)檢修大數(shù)據(jù)管理平臺(tái)的預(yù)防性精準(zhǔn)檢修技術(shù)與方法。

1 變電站二次系統(tǒng)架構(gòu)及功能簡介

變電站二次系統(tǒng)的邏輯架構(gòu)自上而下分為：工作站層、間隔層和過程層。其總體架構(gòu)如圖1所示。

圖1 變電站二次系統(tǒng)總體架構(gòu)

最頂層的工作站層通過連接各級高速網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了變電站所有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的匯總。在此層上可以通過對事件日志和告警通知的抓取，運(yùn)用大數(shù)據(jù)技術(shù)對變電站二次系統(tǒng)的所有數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，找到最易發(fā)生故障的部分，并進(jìn)行預(yù)防性的精準(zhǔn)檢修。該層為變電站操作、控制提供對話界面，能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的收集、監(jiān)測和指令的下達(dá)，還能與調(diào)度中心實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)互換。尤其是能遠(yuǎn)程對過程層和間隔層的設(shè)備進(jìn)行參數(shù)的重新配置。智能變電站的工作站層現(xiàn)已能實(shí)現(xiàn)常見故障的原因分析，且事件日志也有利于告警和故障源頭的追溯。

間隔層可以將本層的生產(chǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總，實(shí)現(xiàn)對一次設(shè)備線路傳輸、母線和斷路器問題的實(shí)時(shí)保護(hù)、控制、閉鎖和同期等功能，也是連接工作站控制層和過程層的要道，有助于實(shí)現(xiàn)兩層之間的快速通信。

過程層由智能開關(guān)、電子式互感器和合并單元等構(gòu)成，是一、二次設(shè)備的結(jié)合層。其主要功能是對變電站運(yùn)行時(shí)的電氣量和設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，還包括對智能開關(guān)的部件控制操作和設(shè)備驅(qū)動(dòng)。

2 變電站二次系統(tǒng)檢修的主要內(nèi)容

變電站二次系統(tǒng)的檢修主要針對過程層和間隔層的設(shè)備，涉及工作站層的檢修內(nèi)容較少。二次系統(tǒng)設(shè)備檢修一般來說比一次系統(tǒng)更為抽象，檢修的主要內(nèi)容為網(wǎng)絡(luò)、通信問題和直流與交流電機(jī)的控制問題。具體來說，工作站層的檢修主要針對工作站的操作系統(tǒng)，包括CPU、內(nèi)存和網(wǎng)絡(luò)帶寬的占用率等，在定期檢修時(shí)主要升級工作站的系統(tǒng)補(bǔ)丁和防病毒軟件，杜絕信息安全事故的發(fā)生。另外，還需要對變電站二次系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的響應(yīng)性和監(jiān)控管理軟件的響應(yīng)性進(jìn)行檢查，同時(shí)對數(shù)據(jù)庫的操作日志等進(jìn)行備份，將預(yù)防性檢修理念深入到工作人員內(nèi)心，盡力避免非停事故的發(fā)生。

間隔層的設(shè)備檢修相對來說比較煩瑣，主要體現(xiàn)在GOOSE聯(lián)閉鎖信號(hào)能力測試、GOOSE控制保護(hù)能力測試、控制功能的正確性和響應(yīng)性測試、設(shè)備模型讀取驗(yàn)證測試、內(nèi)存性能保護(hù)測試、對時(shí)鐘同步服務(wù)進(jìn)行校正等。

變電站二次系統(tǒng)過程層的檢修包含合并單元采樣同步和正確性的維護(hù)，主要包括校對時(shí)鐘系統(tǒng)的時(shí)差，以及對各網(wǎng)絡(luò)接口、線路的測試。智能開關(guān)的檢修主要是開關(guān)對于指令的完成情況和開關(guān)監(jiān)測狀態(tài)進(jìn)行測試，也包括對網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備和接口的檢測。另外，過程層一般配有工業(yè)交換機(jī)，需要對交換機(jī)的延時(shí)等進(jìn)行常規(guī)檢測和維修，避免工業(yè)交換機(jī)故障而導(dǎo)致變電站二次系統(tǒng)出現(xiàn)故障。

3 變電站二次系統(tǒng)常見故障其及檢修方法

根據(jù)變電站二次系統(tǒng)的日志大數(shù)據(jù)分析，筆者統(tǒng)計(jì)出了二次系統(tǒng)中最常見的4種故障，并有針對性地提出了檢修方法。

3.1 面向通用對象的變電站事件通信中斷故障

變電站二次系統(tǒng)的送電過程需要操作開關(guān)和刀閘，如果操作后二次系統(tǒng)中的其他設(shè)備未出現(xiàn)相應(yīng)變化，且系統(tǒng)后臺(tái)出現(xiàn)面向通用對象的變電站事件通信故障的報(bào)錯(cuò)提示，則可判斷該故障為面向通用對象的變電站事件通信中斷。該故障可能是由電源插件引起，也可能是通信連接的硬件設(shè)備或者網(wǎng)絡(luò)端口故障所引發(fā)。而預(yù)防性檢修能最大程度地避免類似問題的發(fā)生，例如針對故障頻率高的電源插件松動(dòng)等情況進(jìn)行預(yù)防性檢修或者改為固定的接線方式，避免類似故障的發(fā)生。

3.2 母差保護(hù)裝置故障

系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，有警告信息提示出現(xiàn)母差保護(hù)裝置失電的情況，即使是短時(shí)間內(nèi)的告警，也需要對保護(hù)裝置的電源情況進(jìn)行測試，避免接觸不良等因素導(dǎo)致母差保護(hù)裝置出現(xiàn)間歇性失電現(xiàn)象。預(yù)防性檢修措施是指根據(jù)母差保護(hù)裝置的平均使用壽命，在母差保護(hù)裝置有可能發(fā)生嚴(yán)重故障前對母差保護(hù)裝置進(jìn)行計(jì)劃性更換，降低故障發(fā)生的頻率。

3.3 智能終端設(shè)備故障

智能終端在智能化的變電站二次系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛，若終端出現(xiàn)操作無響應(yīng)、網(wǎng)絡(luò)卡死等狀況，或者終端內(nèi)出現(xiàn)裝置閉鎖信息等，可統(tǒng)一稱為終端設(shè)備故障。雖然也有一部分可能是其他原因引起的，但是在檢修時(shí)應(yīng)先從智能終端設(shè)備入手，檢查終端系統(tǒng)是否正常、網(wǎng)絡(luò)通信行為是否正常等。為了避免終端系統(tǒng)故障，需定期對系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)防性維護(hù)和檢修，提前發(fā)現(xiàn)安全隱患。

3.4 電子式互感器故障

電子式互感器故障大多是由其采集器導(dǎo)致，采集器實(shí)質(zhì)上就是一塊電路板，有時(shí)候會(huì)因電磁干擾而導(dǎo)致信息失真，這就需要在檢修時(shí)查找電磁干擾的來源，避免故障的發(fā)生。

4 變電站二次系統(tǒng)大數(shù)據(jù)檢修平臺(tái)的架構(gòu)

根據(jù)變電站二次系統(tǒng)常見故障，本文構(gòu)建了二次系統(tǒng)大數(shù)據(jù)檢修管理平臺(tái)，其整體架構(gòu)如圖2所示。

圖2 變電站二次系統(tǒng)大數(shù)據(jù)檢修管理平臺(tái)架構(gòu)

該平臺(tái)與底層硬件設(shè)備的通信接口進(jìn)行通信，監(jiān)測各硬件設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，對設(shè)備的故障日志進(jìn)行收集并按類別進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。統(tǒng)計(jì)完成后，將故障數(shù)據(jù)存入大數(shù)據(jù)庫中，并與大數(shù)據(jù)庫中的存量數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析和診斷，在此基礎(chǔ)上制定預(yù)防性的變電站二次系統(tǒng)檢修計(jì)劃，讓以前的故障檢修、停機(jī)檢修等不確定的檢修行為轉(zhuǎn)變?yōu)榇_定性更高的計(jì)劃性檢修。

5 結(jié)語

綜上所述，在變電站二次系統(tǒng)檢修技術(shù)中加入大數(shù)據(jù)技術(shù)，一方面能有效提升變電站二次系統(tǒng)的檢修效率，使檢修的計(jì)劃性更強(qiáng)，檢修行為更加可控；另一方面，可以根據(jù)大數(shù)據(jù)分析，節(jié)約檢修成本，為變電站二次系統(tǒng)的管控措施升級打下良好基礎(chǔ)。