220 kV智能变电站运行的异常缺陷及技术改进

唐纪捷

国家电投集团江苏新能源有限公司，江苏 盐城 224000

0 引言

相比普通变电站，智能变电站的功能更加多样，同时内部组成也更加复杂，随着投入使用年限的增加，在运行期间出现故障的频率也会相应提升。笔者结合管理经验，梳理智能变电站常见的问题如下：（1）一般运行缺陷。电气设备与线路在安装时，由于设备、线缆自身存在缺陷，或者安装效果不理想，导致在智能变电站投入运行后，因为接触不良使得某些设备无法正常运行，影响智能变电站各项功能的发挥。例如，变压器出现密封失效，进而导致漏油问题，影响变压器的正常使用。（2）严重缺陷。保护装置频繁出现误动、拒动，无法正常进行告警，导致出现问题难以第一时间发现，由此引发更为严重的系统性故障。隔离开关辅助触点无法正常闭合，或者通信系统故障，造成信号丢失等。

1 220 kV智能变电站运行的技术改进

1.1 应用智能站元件保护

为了进一步提高220 kV智能变电站各类电气设备和线路的可靠性，对线路及元件配置方式进行了优化。

（1）增加了电流合并单元。从原来“一对多”的接入方式转换成了“点对点”的接入方式，从而对每一条线路、每一台设备进行直接采样。同时，将多条保护线路按照电压等级进行区分配置，得到220 kV、110 kV、35 kV和10 kV线路间隔配置双套合并单元。

（2）增加了线路保护装置。采用电压、电流双信号作为控制变量，在检测到线路同时存在过压、过流情况后，直接跳闸，发挥保护功能。此外，还有采用双重化配置的智能终端、录波器装置等。220 kV线路保护配置如图1所示。

除优化保护配置提高智能变电站运行稳定性外，还设置了自动运维功能：①辨识告警信号。线路运行期间发现过载、过热等异常信号后，该保护系统可自动识别并进行告警，提醒管理人员及时采取措施。②软压板自动投退。在执行线路日常检修或故障处理时，SV软压板自动退出，保障检修作业的安全。当线路停电或断路器断电时，SV软压板自动退出。当检修完成或故障排除后，重新启动线路，SV软压板自动接入[1]。

1.2 引进网络通信机制

智能变电站采用基于IEC 61850标准的通信机制，根据信息交互模式的不同，又可分为基于TCP/IP的分散式传输和基于MAC地址的组播传输。对比来看，TCP/IP分散式传输可以将信息分散到不同的通信线路中，降低通信压力，但是会导致站控层和应用层之间信息不对称。基于MAC地址的组播传输则实现了站控层、应用层、间隔层之间的信息共享，因此在智能变电站的网络通信系统中应用效果更好。

基于MAC地址的组播传输，根据通信原理的不同又可分为静态组播、动态组播两种模式。其数据转发方式如图2所示。

结合图2，静态组播适用于只有少量数据进入终端的情况，此时对交换机的通信能力和数据处理能力要求较低，采用静态组播进行数据转发，可以有效降低成本并简化系统结构。交换机利用多个串口，分别与各个IED完成数据传递，并将接收到的数据进行转化、处理后，统一发送给MU。动态组播（GMRP）本质上是一种实体协议，执行IEEE 802.1P协议标准，可用于交换设备之间以及交换设备与终端设备之间，自由完成信息收发。

1.3 推行智能变电站软压板

智能变电站内软压板管理系统包括数据采集模块、数据存储模块、数据计算模块、数据分析、服务模块等。该系统的主要功能如下：

（1）数据处理。对于前端采集并传输至该系统的海量数据，基于AI技术中的专家系统，对数据进行处理，并根据处理结果展开分析，掌握智能变电站各处的运行情况。同时，支持管理员查询历史数据，了解某段时间内变电站的运行情况。

（2）软压板逻辑管理。检修过程建模的作用是模拟智能变电站一次、二次设备的软压板操作序列，构建与之匹配的模型，并且进行仿真运行，以便于及时发现设备运行的异常情况。

（3）运行监视。利用传感器、摄像机等设备，实现对智能变电站各处运行工况的实时监控，支持管理员随时查询某个时间段内的监视资料。

（4）软压板逻辑校核。支持手动和自动两种校核模式，保证软压板管理系统正常运行。

（5）可视化发布。全站软压板信息通过互联网平台进行发布，支持管理员远程掌握变电站现场情况，真正实现了无人值守和可视管理[2-3]。

1.4 智能变电站检修监测技术

无人值守是智能变电站的一大优势，为了保障变电站各项功能正常发挥，要求技术人员必须远程、实时监测智能变电站系统的运行情况。这种情况下就需要创新监测技术、引进运行监测系统。

技术人员利用综合数据网，将远程管理平台和智能变电站系统联系起来。同时，为了保障系统运行安全，在连接综合应用服务器前，设立了防火墙，以防止恶意入侵行为。在现场监测系统中，主要包含220 kV GIS状态监测模块、主变压器状态监测模块。以GIS状态监测为例，可同时监测智能变电站运行期间是否存在泄漏电流，或者动作次数是否准确。监测信息通过光纤快速反馈至综合应用服务器，经过智能处理后，将数据信号直观地呈现在远程管理平台，方便管理员掌握现场情况。

2 智能变电站异常工况的处理方法

对于智能变电站内不同设备出现的异常工况，处理措施如下：

（1）电源插件的处理。观察到电源指示灯变为红色、常亮时，使用万用表分别检测输入、输出电压。若发现有电压不稳定、超限的情况，应在切断电源后及时更换电源插件。另外，检查负载，若存在超载运行、异常发热的情况，也要及时更换插件。

（2）CPU系统的处理。短时间内连续出现多次死机、重启情况，先检查硬件，判断是否存在CPU接触不良问题。排除硬件原因后再检查软件，解决执行程序问题。

（3）GOOSE光纤通道的处理。若发现信号延时明显，误码率增加，检查光缆是否存在损伤，以及光纤与交换机连接处是否有松动。检查交换机和各IED，发现故障后及时更换设备。

（4）开关量回路的处理。对于开关量异常的情况，先检查接线是否正常，硬件有无损坏，再判断有无干扰，参数是否正常，及时屏蔽干扰和调校参数。

3 结束语

智能变电站的推广应用，让变电站无人值守成为可能。在220 kV智能变电站的自动化运行中，由于设备自身方面的问题，或者是外部环境的影响，不可避免会出现通信中断、显示异常、误动或拒动等问题。技术人员应采取元件及线路保护配置、创新网络通信机制、引进实时监测系统等一系列措施，保障智能变电站可以稳定运行。