智能变电站继电保护系统状态检修策略研究

孙赫成，胡逸帆

（国网上海电力超高压公司，上海 201204）

0 引 言

在信息技术、大数据技术、人工智能技术的广泛应用下，智能电网和智能变电站成为未来城市电网的主要发展方向，其中智能变电站更是智慧城市中智能电网的重要组成部分。只有保证智能变电站继电保护系统运行状态的安全性和稳定性，才能为电力设备与电网设施提供更好的保护，这就需要针对继电保护系统进行状态检修，从而充分发挥继电保护系统的优势。

1 状态检修的优势

智能变电站继电保护系统故障状态检修所体现的价值主要表现为以下2个方面。一方面，可适应电力一次设备状态检修实践的良好推广，能够对继电保护运行状态予以全面把握，并综合当前智能变电站所应用电气设备存在的风险影响因素和一次设备检修活动的多种不同情况，选择合适的检修时间和检修方案，能够有效提高智能变电站继电保护异常状态的实时监测，同时快速反应，准确进行故障点定位，为其检修工作的开展提供真实准确的依据[1]。另一方面，可适当延长保护检修的周期，减少智能变电站电气设备停运的时间，最大程度上实现故障检修对智能变电站相关电气设备造成的影响或损坏，也能大幅降低引发其他故障的可能性，从而提高智能变电站设备与设施的使用寿命。同时，也可以在一定程度上降低智能变电站的维护维修成本[2]。

2 智能变电站继电保护系统故障的异常情况

2.1 光纤通道的异常

针对光纤通道的结构进行分析，所存在的异常故障包括2种：一是光纤通道所使用的光纤故障，二是光收发模块故障。

光纤衰耗属于带有明显时变特性的故障异常，由于运行时间较长，容易发生老化，造成其衰耗增加，从而影响数据的正确传送。而光收发模块受静电放电（Electrostatic Discharge，ESD）的影响，往往会产生瞬间电流，导致热量暴增，从而对设备产生破坏。该问题的主要原因在于2个方面，一方面是环境过于干燥，另一方面是由于人为违规操作或存在有源光纤设备未接地[3]。

2.2 继电保护装置的异常

继电保护装置的复杂性较高，实际运行中的故障异常情况数量较多，易发率较高。例如，由于光纤通道引发故障而造成继电保护装置出现故障或通信报文不正常，致使针对合并器和连接环节进行数据采集时引发传送数据异常，从而出现丢帧、丢包的问题。另外，零漂移过大也会引发异常故障，原因在于电子式互感器产生故障[4]。

2.3 合并单元异常故障

合并单元的故障异常可以分为多个方面，如额定延时发生漂移、采样值序号发生错误或出现丢帧等，引发这些故障异常的原因相对较多，需要结合智能变电站实际运行环境和继电保护系统运行状态以及其他影响因素予以精细化分析，从而切实找准引发故障异常的原因，并采取针对性措施。

3 智能变电站状态检修的现状分析

随着智能变电站建设范围不断扩大，技术水平越来越成熟，其结构复杂性也越来越高，在很大程度上增加了智能变电站继电保护系统检修的工作量。受到当前部分电力行业企业编制限制和人才培养周期等多种因素的影响，智能变电站继电保护系统检修方面的人才相对较为缺乏[5]。同时，一部分线路停电时间较短，停电启动周期较长，所造成的影响范围较大，容易出现继电保护系统检验完成率相对较低的情况。很多智能变电站继电保护系统相关运维人员始终保持着长期超负荷工作状态，对继电保护系统的检修质量也产生了很大的影响，容易产生一些误接线、误整定以及误碰的情况。因此，智能变电站继电保护系统的监测与检验需要寻找新的路径和新的方案[6]。

智能变电站继电保护系统状态检修主要以预防性定期检修为主，并以此为基础逐渐进行完善，从而形成一种以设备实际运行状态为监测重点，以预测设备状态发展趋势为根本依据，制定科学有效的检修方法，其基本流程在于针对智能变电站继电保护系统所涉及的设备进行信息数据采集，并作出状态评价。通过监测预警和风险评估，以确定检修计划和检修策略，最后实施检修绩效评估以及详细记录。

智能变电站是近些年来兴起的一种新变电站形式，应用了较为先进的高新技术，与传统变电站体系在结构方面有着很大的变化。例如智能变电站的二次回路，在电缆二次回路基础上发展出过程层虚端子及虚拟二次回路，其链路主要指硬件端口与虚信号在装置形成的逻辑关系，对于状态检修相关信息数据的采集和分析有着较高的难度与复杂性，这无疑也对智能变电站继电保护系统的状态检修提出了更高的要求和更大的挑战[7]。

4 智能变电站继电保护系统状态检修策略

4.1 光纤通信通道的检修策略

智能变电站继电保护系统中，光纤通信通道的检修策略可以从以下3个方面开展。

（1）常规定期检修。由于智能变电站继电保护系统中所应用的光纤通道有着极为庞大的数量，必然会带来巨大的工作量，且定期检修主要针对光纤通信通道一些易发生故障的重点环节予以仔细检查，容易忽略其他已经产生故障隐患的部分，对于光纤通信通道的维护效果不高。

（2）故障针对性检修。这一策略主要指在光纤通道发生故障后，根据相关警示、故障数据以及定位来进行故障检修，如果光纤通信通道出现故障，容易影响智能变电站相关电气设备，特别是信号通道方面影响较大，而且也会对智能电网的运行可靠性产生一定的冲击。

（3）状态检修。针对智能变电站继电保护系统光纤通信通道相关运行状态进行实时监控，智能化技术应用下各光纤通道所应用的电气设备彼此之间是属于联网状态，整体运行状态的实时监测能够时刻注意其运行状态变化。一旦发现异常状况，可快速进行联机，并针对其状态进行异常检测，有着较高的便利性，所以较为适用。

4.2 继电保护单元检修策略

智能变电站本身结构较为复杂，其继电保护单元也有着较高的复杂性，而且在结构、所运用的设备、技术方面与传统继电保护有了很大的变化，其检修方法也要做出相应的改变。

通常来讲，大多应用于微机保护装置，模拟量数据采集等全部集中于合并单元智能终端，微机保护装置自检测技术水平相对较高，定期检测并不适用。以状态检修和故障检修联合应用的方式对继电保护装置的光收发模块异常以及采样额定延时偏差异常进行检测，但需要考虑这些异常往往会随着时间变化而发生变化，因此可以应用状态检修结合在线监测数据结果实时进行状态检修监控单元传送，对于一些存在零漂偏移较大的异常情况，可以利用监测软件予以分析，强化监测软件模块，以状态检修来予以开展。

4.3 合并单元检修策略

对于智能变电站继电保护系统中合并单元的检修，其故障可以采用一些直接或间接的技术方法实现在线监测，并且可以做到与时间变化的特点相结合，所以对于这方面的检修策略也可以采取多样化措施，如以状态检修作为主要模式，结合故障检修来予以开展。对于合并单元中采样值报文丢帧或采样值差异化相关问题，利用状态检修来进行准确检测，而对于合并单元中所存在的零漂移过大问题，虽然无法利用在线监测功能来准确把握，但却可以根据监测软件模块增强的方法来全面了解这些异常状况，从而完成状态检修。

4.4 智能终端检测策略

智能变电站中智能终端有着极为重要的作用，同时结构也较为复杂，智能终端不同结构部分所产生的故障也存在很大的差异，以常规在线监测技术方法显然无法达到预期的效果。因此，对于智能变电站继电保护系统中智能终端的检修需要结合多种方式。例如，针对其光收发模块和GOOSE报文丢帧等异常状态，可利用状态检修技术进行控制，采取故障检修为辅助，对其硬件异常状态予以针对性检修维护。

5 结 论

从系统构建角度来说，智能变电站与传统变电站有着本质上的区别，尤其在技术方面更为明显。其在二次系统结构、组件构成以及运行维护管理等多个方面更为复杂，这也对智能变电站继电保护系统的设计和运行提出了更高的要求。对此需要相关部门及技术人员结合当前智能变电站的实际情况，针对继电保护系统的不同设备与环节制定针对性状态检修策略方案，提高对智能变电站的保护效果。