繼電保護智能化測試系統分析

汪昌元，游晨曦

（1廣西電網有限責任公司電力調度控制中心 廣西 防城港 538000）

（2廣西電網有限責任公司防城港供電局 廣西 防城港 538000）

0 引言

目前，我國變電站主要可劃分為過程層、間隔層、站控層以及站控層網絡和過程層網絡，通過這幾種劃分系統形成一個完整的變電站。其中，站控層對變電站多方面的信息進行收集、分析后對信息進行傳遞，起到控制中心的作用。過程層在智能變電站中完成電力運行實時的電氣量檢測、運行設備的狀態參數檢測、操作控制執行與驅動，過程層是繼電保護系統中最重要的環節。

1 傳統繼電保護和智能化繼電保護的區別

1.1 傳統繼電保護系統的缺陷

繼電保護智能化測試系統相對于傳統的測試系統而言，在實際應用期間既可以規范化處理檢驗工作，還可以統一化處理數據和實現試驗過程模式化，使得繼電保護檢驗工作智能化程度增加。但傳統繼電保護系統在實際測試期間需要投入大量的物力資源和人力資源，在對其質量展開檢驗的時候，也經常性地受到各種因素影響而導致檢驗效果下降，甚至會嚴重影響到檢驗結果精準度，對電力系統生產周期和工作息率等產生不良影響。

傳統繼電器保護系統在運轉期間，測試人員要事前配備好筆記本電腦、測試報告、繼電保護測試儀等硬件設備，通過筆記本電腦對測試儀做出控制，以手動的方式完成測試工作，同時將測試過程和結果進行詳細記錄形成報告。工作流程存在著較多影響因素對繼電保護測試工作效率產生影響。

首先，現場測試環節不能充分保證參與測試的工作人員具有專業操作技能和知識，測試期間工作人員能否按照檢驗標準和實際操作規程展開難以進行評估，對測試結果判斷時，測試人員和測試質量經驗性成分較大。其次，在測試過程中還需要對重要的試驗過程和詳細數據展開記錄，在測試工作實施前，需要修改投退壓板、定值等，以相關要求為依據進行重新接線，不僅效率低，而且還會因為某些細節被忽略而出現試驗失敗的現象。再次，以手寫的方式填寫試驗報告，不能保證效率及數據信息的有效性和真實性。最后，在傳遞報告的時候采取人工的方式，延長了審核周期，還為后期的統計和查詢工作造成不便。

1.1.1 設備自檢能力差

傳統繼電保護系統采用的設備不但結構復雜而且安全性低，并缺乏設備故障自我檢測能力。主要是依靠工作人員在定期檢查二次系統時，對系統進行測試和校驗來發現問題，這項檢查不但操作流程復雜，耗時久而且人工成本的花費也大，并且檢查時可能存在疏漏導致檢查的可靠性低。

1.1.2 供電質量缺乏科學的保證

目前，我國經濟正處于快速發展的階段，不論是居民還是工農業在用電的需求量上都大大增加，特別是工業用電和農業用電在電力的使用上占據了很大比重。在對電壓的需求上，工業用電和居民用電的需求是不一樣的，電壓從電廠發出再經過各個變電站進行電壓的調節，最終達到各個需要的電壓并發送到各個用電處。用電質量是通過電壓和電流的強度來決定的，但是傳統的變電站多數不具備調壓的技術，容易發生各類問題，而且無法及時采取補救措施，針對目前對電壓多變和供電質量要求高的時代，傳統繼電保護系統缺乏供電質量保證，無法達到目前市場多樣化的需求[1]。

1.1.3 不適應電力系統快速計算和實時控制的要求

只有工作人員掌握電力系統的實時運行狀況，才能對系統進行控制和調節保證電力系統在供電時達到優質、穩定、安全、經濟的目的。傳統的繼電系統是使用指示燈來進行監控的，缺乏直觀具體的技術操作性，并且對數據的采集和保存都是人工完成的。這種方式不僅無法保證數據的準確性，而且在需要時無法及時調用，導致沒法進行實時控制，不利于電力系統的安全運行。

1.2 智能繼電保護的優勢

智能繼電保護測試系統針對傳統繼電保護測試系統存在的各類問題，改進和完善了多個流程。首先在制定測試任務的環節，要求以測試的流程標準為依據，制定出科學化測試計劃，同時基于系統設備的詳細數據信息獲取測試參數。其次，在現場組織開展多項試驗活動，在新的測試系統運轉期間可自動化完成測試試驗，保證填寫的數據信息具有科學性和合理性，實現數據的準確性提升。為了確保幫助信息、警示信息可視化，在設計與開發測試系統時需要增加現場咨詢功能。

就傳統測試系統在測量階段存在的大量試驗報告審核問題，新的系統要求預審數據信息，分析和對比處理數據測試信息，由測試人員完成該操作，通過這種處理方式可以快速獲取歷史報告數據，同時掌握相關的信息數據，從而可有效避免在閱讀和分析時出現大量的查閱信息資料。但是在現場檢查環節，新系統以測試標準為基礎，形成標準化格式檢驗報告，同時可自動化的檢驗裝置和分析結果，將測試結果填寫入檢驗報告，縮短測試時間。為了能夠在最短時間內獲取幫助信息以及預警信息，新系統在具體使用期間，還可以提供信息幫助功能，實現現場咨詢。

就現場檢驗方面的人員而言，要正確認識其存在的各方面問題，形成的新系統要具有保護裝置檢驗標準模式，由此以方便用戶在實際錄入期間可按照錄入整定書實現。還要對檢驗過程展開相應的作業指導，為便利化操作提供支持。最后，還必須要搭建起功能強大的在線幫助系統，為檢驗人員的檢驗工作提供有效幫助。

1.2.1 設備智能化

智能繼電系統在簡化二次接線后優化了回路問題，避免了復雜的電線回路，這樣可以做到對電力系統進行測控和保護，提高了對設備監測的可靠性。用光電技術對設備進行智能化升級，將光纖通信技術應用到變電站的各個設備和控制環節上，這樣不僅減少電纜的使用量，增加安全系數，而且可以利用光纖對數據的高速穩定傳播的特點提高電力數據的調取速度和準確性[2-3]。

1.2.2 智能化高級應用

智能繼電保護通過大數據平臺可以對信息進行全面處理和分析，并采取相應的措施。通過智能系統不僅可以做到資源共享、信息數字化，而且可以將多種功能多環節相結合，使得對電力系統的維護更簡單高效。

1.2.3 檢驗效率高

繼電保護智能化測試系統在使用期間可自動化填寫試驗報告和檢驗報告，以網絡環境為支撐傳遞試驗報告，在最短時間內將報表中的數據進行統計并發布，實現數據信息傳輸的及時性和完整性，也為后期的查閱和參考提供方便。這種處理方式不僅在一定程度上增加檢驗的效率，還可以將統計工作效率和審核工作水平穩步提升。

1.2.4 檢驗質量高

繼電保護智能化測試系統建設的基礎是作業指導書和檢驗標準，在正式實施試驗前期階段可將整定值錄入其中，提示測試人員對比保護裝置定值和數值，最大程度地避免在測試期間存在的誤差，有效控制措施過程，大幅度提升檢驗質量。

1.2.5 數據具有真實性

系統檢驗程序自動化的將檢驗報告填寫完成，從而可顯著保證數據信息的真實性和完整性。同時，在輸出數據信息的時候還可以以不同的形式完成，從而保證數據信息在獲取和應用的時候具有良好的便捷性。此外，還能將測試儀器輸出故障狀態進行保存，為后期的統計工作和分析工作提供充足的依據，規范化和統一化處理檢驗報告格式，促使檢驗工作規范化和標準化，實現數據信息準確性和真實性提高。

2 智能變電站繼電保護設備運行及維護關鍵內容分析

2.1 繼電保護設備運行維護

由于繼電保護在整個電力系統中占據著重要作用，所以繼電保護設備運行維護屬于重點維護內容。通過繼電保護設備對變電站進行監控，不僅可以提高電力系統的運行安全，而且還有助于供電傳輸穩定性以及質量的保證。設備的維護主要針對系統的數據處理模塊、設備運行通信模塊以及系統的備份模塊進行維護并加強系統的安全防護。通過應用有效的檢測方式和設備對系統進行維護，確保繼電保護設備運行性能。

2.2 故障維護管控

定期的維護可以使各類系統組件運行效率提高，保證運行的穩定性。系統管理人員應對繼電保護系統的邏輯程序進行優化升級，提高故障維護的效率。在故障維護中首先應進行故障排查工作，在處理故障時對可能導致故障的問題進行集中判斷和分析，擬定故障針對性的預防和管控措施。

2.3 常規性維護

對系統進行日常的定期常規性維護有助于提升運行穩定性，強化系統運行質量。在常規化維護中，維護人員要注重對智能變電站繼電保護設備程序進行測試分析，主要測試系統是否能夠及時傳遞測試指令，并且對指令中的基本執行成效進行正確的分析，還要做好針對性故障維護處理。在常規性的維護中也要對設備的構件進行維護，檢測其硬件是否反應良好，是否具備完善的系統信息傳遞功能。要規范維護的范圍和維護流程及維護方式，并嚴格按照章程進行操作，才能做到全面提升繼電保護設備的作用和安全性。

2.4 監控系統運行維護

對智能繼電保護設備運行的維護必須做到全面落實監控系統運行維護作業。在監控系統運行維護時，首先要重視系統信號傳輸的通暢性，其次對硬件的維護要做好裝置檢修，最后針對存儲系統運行維護時要注重強化監控數據的保存、查找、更新等數據的完整性。

2.5 智能裝置組件運行維護

針對智能裝置組件運行維護，要注意智能化合閘的控制，重點做好設備跳閘時情況的集中測試。對跳閘、合閘階段指令完成度進行測試分析，并判定設備相關構件的運行情況。如果在檢測時發現智能裝置組件在運行時存有故障，應做到及時退出智能控制模式，對故障進行相應分析和解決。

2.6 GOOSE通信系統維護管理

GOOSE通信裝置應用在智能變電站的運行中至關重要，其中GOOSE通信系統組件的應用可以使二次電纜接線的運行效果得到有效控制，對系統的全面運行產生的能耗具有重要的控制作用。在GOOSE通信系統的維護中，應該注意對不同通信信號轉發的數據質量、網絡設備連接的穩定性情況等進行維護。對系統各類測試指令是否有效傳遞進行記錄，并做好GOOSE通信系統組件在測試時的運行效果進行分析，對通信系統遇到的故障問題進行評估，才能全面提升解決故障的效率。

3 變電站智能化繼電保護調試措施

3.1 調試保護設備

在進行繼電保護調試之前，工作人員需要在斷電后對設備進行硬件上全方位的檢查，確保設備構件的完整，各個連接點準確且牢固，以及檢查相關的電流、直流回路上的絕緣設備是否正常。相關工作人員還需要將設備內的電流回路切斷，觀察電流及電壓是否正常。

3.2 對通道進行調試

在調試前首先要對通道進行判斷，確保設備內的光纖路徑的完善和優質，避免因為通道出現故障而產生警報。另外，在進行調試前要對光纖的頭部進行清理，避免數據傳輸不通暢。在調試通道的過程中，包含了光纖通道在內的多方面通道測試，在調試光纖通道時，首先需對設備的發光功率進行檢查，觀察其發功率是否與同通道內的插件標準值一致，其次要檢查光纖的收信率，若檢測時發生異常，表面光纖無法正常作業。

3.3 對GOOSE進行調試

通常設備的信號警報涵蓋了這個系統出現的問題，其中針對GOOSE性能最佳狀態可以同時支持0～8個模板的工作，但是在調試時往往為了加快工作進度，通常調試員會發送10個左右的壓板配備，從而測試出發射板推出是否會影響系統正常工作。

3.4 完善聯調、歸檔資料

智能變電站需要進一步優化和完善各個環節的聯調，做到實時監測并及時發現電力設備內部潛在的問題和隱患，針對采集到的數據對問題進行分析并采取相應的有效措施解決問題，達到減少工作人員在現場的調試時間，提高工作效率。對智能化繼電保護運行過程中各個環節出現的問題及解決方案應當做好分類歸檔。對光纖進行有序合理的編號標記，保證相關資料的完整性，為繼電系統維護工作提供準確的數據依據，使故障得到準確、快速、有效解決。準確完善的數據保存，為日常故障維護提供重要的依據和參考作用，促進維護人員了解設備情況，對繼電保護系統進行規范的維護。

4 智能化變電站繼電保護調試實際應用

在調試智能變電站繼電保護的過程中，各個環節的調試步驟必須嚴格按照相應的規章準則流程進行，并對各項調試內容進行科學化細致化的分工，調試人員對自己負責的環境進行科學分析，了解設備和通道的情況以及繼電保護的具體要求，使得調試人員在調試前對系統中各個環節和設備所存在的各項問題有所了解，只有做到正確地處理繼電保護調試遇到的問題，才能對智能變電站繼電保護系統進行全面升級優化，才能保證智能變電站穩定安全高效運行。

相比傳統的變電站人工作業模式，智能繼電技術在科學技術上具有優越性，不僅有效地解決了技術上的難題，而且從根本上降低了變電站事故的風險發生率，結合網絡和大數據平臺系統可以實現自動化完成變電站的相關操作。而且繼電保護系統通過采用相關數據，經過大數據平臺的分析實施對電力系統實施檢測做到了發現故障及時報警并對故障進行分析和處理的功能。將GOOSE技術應用在智能化變電站中，不僅大大提高了數據接收的完整度，而且可以對變電站每一個設備進行針對性監測和分析，保證變電站的運行[4-5]。

5 結語

國家經濟快速發展離不開電力的支持，國家正大力支持電網技術的改革創新，并且加大普及電網發展的重要性，使人們對電網知識有了更加深刻的認識。在智能變電站中應用繼電保護技術，使其對變電站內部各環節的運行情況進行實時監控，促進了變電站日常工作的穩定性，彌補了傳統變電站管理工作的不足。