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智能变电站状态检修的实现

作者：张红平

来源：《中国科技纵横》2013年第23期

【摘 要】 智能变电站中，一次设备实现了智能化，二次设备实现了网络化，以及在线监测技术、光电技术、微电子技术、信息技术、网络通信技术的普遍应用，为智能变电站设备状态检修的开展提供了技术支持，文中对智能站一次设备和二次设备的状态检修作了简要介绍。 【关键词】 智能变电站 状态检修 1 引言

电气设备的检修经历了事故检修、定期检修、状态检修三个阶段。目前传统变电站大多采用定期检修体制，这种方式存在着严重缺陷。如何合理安排变电设备的检修，节省检修费用，降低检修成本，同时保证系统有较高的可靠性，对检修人员来说是一个重要课题。随着越来越多智能变电站的投运，真正意义上的状态检修得以在电力系统中推行。 2 智能变电站的技术特点

智能变电站采用了多种新技术，主要有以下几个特征：

（1）数据采集数字化。智能变电站在电流、电压的采集环节采用了非常规互感器，如光电式互感器或电了式互感器，实现了电气量数据采集的数字化。（2）系统分层分布化。根据IEC61850标准的描述，变电站的一、二次设备分为三层：站控层、间隔层、过程层。（3）一次设备智能化。一次设备通过加装智能单元实现了自动测量、自动控制、自动调节，自身状态监测及预警，以及通信功能。（4）二次设备网络化。变电站内的全部二次设备都基于标准化、模块化的微处理设计制造，设备间的连接全部采用高速的网络通信，通过网络实现数据、资源共享，常规的功能装置变成为逻辑的功能模块。（5）设备操作智能化。智能化的一次设备中以微电子、计算机技术为基础的控制单元代替了常规的辅助开关和辅助继电器；其专用信息直接由其控制单元处理，不依赖于变电站层的控制系统，自我监测、自我诊断。 （6）设备检修状态化。智能变电站中电流、电压的采集、一二次系统设备状况、操作命令的下达和执行，完全可以通过光纤实现信息的有效监测，变电站内可以有效地获取电网的运行状态数据、各种设备的故障和动作信息，监测操作及信号回路状态，设备状态特征量的采集上没有盲区，在此基础上可实现“状态检修”。 3 一次设备的状态检修

电气设备状态检修是一个在线监测、故障诊断、实施维修的集合体。一次设备状态检修是建立在高压电气设备在线监测技术基础上的。

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（1）变压器在线监测包括油中气体监测和分析，局部放电监测，机械与电气回路的完整性等参量的监测。变压器在线监测由缺陷到初始故障的整个发展历程，过程时间一般较长，在变压器正常老化过程中将会形成油泥，设备的整体机械强度与油纸绝缘材料性能都逐渐降低，发生过热时还将使溶解于油中的水分加热形成气泡，导致起液体绝缘介质强度变弱，引起介质失效故障。局部放电、超高频、油气色谱等在线监测技术的运用，可在一定概率下，迅速判断变压器故障类型及定位故障点。（2）对高压断路器的主要参数进行连续的在线监测，不但可以掌握各种重要参数的具体数值，还能预测设备变化趋势，评估开关设备风险，从而决定输变电设备的维修时间。断路器的故障主要包括：机械故障、内外绝缘故障、导电部分发热故障、控制回路二次故障等，其中机械故障和内绝缘故障发生概率最大，是在线监测的重点。（3）容性设备的状态监测，如氧化锌避雷器的在线监测、可控串补MOA在线监测等。故障特征量主要是容性设备的电容、介质损耗、电容电流、不平衡电压等参数，以及氧化锌避雷器的阻性电流、全电流、功耗等。（4）GIS的状态监测，GIS没有向外部露出的带电部分，在不拆卸设备的前提下，采用确切的简易办法从外部诊断内部状态，主要针对以下几方面进行监测：SF6气体、SF6开关电寿命、开关机械特性、局部放电等。 4 二次设备的状态检修

智能变电站继电保护装置监测的主要对象，包括：（1）装置的电流、电压等SV通道的状态；（2）装置的遥信、遥控等GOOSE通道的状态；（3）装置直流逆变电源的状态；（4）装置本身自检如：FLASH擦写次数统计、扇区健康状况监测、RAM是否出错、看门狗是否动作、装置的重启次数等。

（1）网络化的二次设备，使用光纤通信技术、网络技术；不再出现常规功能装置重复的I/O现场接口，通过网络真正实现数据共享、资源共享。网络化的二次设备实际上是集成化的程序功能模块，其自诊断功能比较完善，容易实现状态检修。（2）智能变电站的二次电流、二次电压输入方式不同于常规变电站，取而代之的是光纤以太网传输的数字采样值（SV）报文的输入；设备状态信息的开关量和保护动作出口不再是接点，而是光纤以太网传输的GOOSE开关量信息。通过对SV报文和GOOSE报文的监视和自动分析，可以实现二次电气量与开关量回路的状态检修。（3）光缆代替电缆，还解决了以下一些问题：不存在绝缘电阻问题，不必监视回路的绝缘电阻，也没有了接地的要求；一根光缆可以传输多路电气量，大大简化了二次回路，数据的传输带有标记，确保不会使用错误数据，无需进行回路接线检查；不存在TA饱和及断线问题，保护装置可以省去对TA断线和饱和的检测、闭锁部分的程序，相应就不存在现场TA断线和饱和的试验项目。

智能变电站完全通过光纤实现信息的有效监测，可以有效地获取电网运行状态数据、各种IED的故障和动作信息，监测操作及信号回路状态，设备状态特征量的采集上没有盲区，在此基础上实现智能变电站设备“状态检修”。 5 结语

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真正意义的状态检修可以在智能变电站实现，由于新的检修项目的出现，相应的检修规范还需进行制定与统一。新的检修模式和新设备的投入运行，检修范围和项目的变更，检修中的安全措施内容也应该做出更改。为了实现状态检修的预期效果，状态检修的策略还应进一步研究。

参考文献：

[1]高翔，刘韶俊.继电保护状态检修及实施探讨[J].继电器，2005，33（20）：23-27. [2]陈海波等.基于设备状态信息化的数字化变电站初探[J].华东电力，2008，36（11）：5-7. [3]刘阳，刘俊勇，张建明.传统变电站检修向数字化变电站状态检修转变[J].四川电力技术，2009，32：38-42.