安科瑞 劉邁

　　摘要：變電站是保障電能正常運轉(zhuǎn)的重要組成部分。以自動化變電站的運行與維護方法為研究對象，分析了變電站運行期間處理各類故障的方法與展開維護的方法。并從數(shù)據(jù)備份與保護、檢查智能終端、規(guī)范使用UPS、保護間隔層內(nèi)部設(shè)備、更新通信系統(tǒng)、強化通道質(zhì)量、遠程運維要點這7個方面闡述了運維自動化變電站的要點，為相關(guān)人員開展運維工作提供參考性建議。

　　關(guān)鍵詞：變電站 運行維護 故障處理 自動化系統(tǒng)

　　1變電站綜合自動化系統(tǒng)運行故障與處理方法

　　1.1故障排除方法

　　1.1.1檢查電源法

　　在自動化變電站經(jīng)過適應(yīng)期后，通常不會在運行階段出現(xiàn)因設(shè)備破損造成的故障。若發(fā)生故障，則多數(shù)情況下是因為電源電壓不穩(wěn)。此時，應(yīng)檢查電源與電壓，分析是否因線路板出現(xiàn)短路與斷路而導(dǎo)致設(shè)備故障。除線路板外，若熔斷器因溫度過高而出現(xiàn)熔斷現(xiàn)象，也會造成故障。該方法更適用于性能的設(shè)備。

　　1.1.2排除偏差法

　　自動化變電站的結(jié)構(gòu)組成十分復(fù)雜，包括計算機系統(tǒng)、傳輸通道、直流子系統(tǒng)、遠端終端、中央信號單元等。排查偏差法即遵循“非此即彼"原則，通過對各個結(jié)構(gòu)之間的聯(lián)系點進行分析，以實現(xiàn)縮小故障單元范圍的目的。該方法能夠在故障排查中快速排除正常單元，尋找到故障單元所在位置，加快排查效率，起到事半功倍的效果。值得注意的是，該方法對相關(guān)維修人員的經(jīng)驗熟練度有一定的依賴。

　　1.2故障處理方法

　　1.2.1通信網(wǎng)絡(luò)故障

　?。?）導(dǎo)致通信中斷的原因有通信接口松動、通信模塊性能損壞等?？梢圆扇∫韵路椒ń鉀Q該故障：檢查連接管理機保護裝置的接口與接線：若出現(xiàn)松動，則通過加固完成維修；若未出現(xiàn)松動，則嘗試更換通信模塊、調(diào)整接線，完成維修，更換模塊后，應(yīng)注意擰緊接口，以免二次返工，浪費時間。

　　（2）導(dǎo)致保護管理機故障的原因有機器損壞、系統(tǒng)因通信規(guī)約不同而導(dǎo)致供大于求，以及因數(shù)據(jù)運轉(zhuǎn)率過大而造成運轉(zhuǎn)困難，進而導(dǎo)致死機。對于此種故障，可以采取以下方法：查看管理機的信號燈，若信號燈不亮，則意味著管理機在處于正常工作狀態(tài)時未進行工作，此時，檢查管理機與交換機之間的連接線路，尋找二者之間出現(xiàn)故障的點位，完成維修；若信號燈正常亮起，則嘗試更換設(shè)備、處理接線，完成維修后，做好重啟工作。

　?。?）導(dǎo)致光電轉(zhuǎn)換機故障的原因有監(jiān)控裝置中斷、網(wǎng)絡(luò)傳輸異常等。在維修前先判斷轉(zhuǎn)換機連接的位置，針對安全室的轉(zhuǎn)換機排查傳輸設(shè)備接線，通過加固接線、更換設(shè)備等方法完成維修。針對站控層的轉(zhuǎn)換機按照從上往下的順序，優(yōu)先排查站控層，尋找故障點。

　　1.2.2數(shù)據(jù)采集故障

　　當(dāng)網(wǎng)絡(luò)處于正常連接狀態(tài)時，個別信號出現(xiàn)故障，其原因有壓板投退信號故障與通信出口模塊損壞。面對第一種情況，應(yīng)首先檢查壓板的投退信號。若無信號，則故障源頭為保護管理機，是保護裝置出現(xiàn)了通信故障。維修方式為先重啟，重啟無效后，再進行排查。若有信號，則多數(shù)情況是因為壓板軟節(jié)點與通信系統(tǒng)不兼容。維修方式為重新設(shè)定軟節(jié)點，完成修正。面對第二種情況，只需對通信模塊進行更換或修復(fù)。

　　針對硬節(jié)點故障，需要先檢測故障的硬節(jié)點數(shù)量。若為多個硬節(jié)點故障，則應(yīng)根據(jù)實際情況檢查管理插件與接線模板之間的兼容性。維修方法為更換模板與插件，通過穩(wěn)固接線，使二者匹配。若僅有一個硬節(jié)點故障，則重點檢查接觸點的線路運轉(zhuǎn)情況，更換接線。

　　1.3報警故障

　　誤報警通常是因通信規(guī)約不兼容而導(dǎo)致系統(tǒng)對不需要警惕的信號產(chǎn)生了誤判。造成該現(xiàn)象的原因是不同廠家生產(chǎn)的保護設(shè)備所使用的通信算法存在一定差異，并且信號的上報存在延遲，軟報文在轉(zhuǎn)入自動化系統(tǒng)后因保護信號量過多、過大而干擾了運行監(jiān)視過程。維修方法為清空保護裝置內(nèi)部存儲的既往事件。

　　2變電站綜合自動化系統(tǒng)維護方法

　　2.1日常維護

　　日常維護工作包括對間隔層、站控層、網(wǎng)絡(luò)層的巡查，對故障與缺陷的處理與記錄以及根據(jù)設(shè)備所處的環(huán)境所采取的相關(guān)保護措施。間隔層是自動化系統(tǒng)的核心，關(guān)系著設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)。間隔層的日常巡查內(nèi)容包括以下幾個方面：

　　檢查各個測控裝置是否正常運轉(zhuǎn)、指示燈有無出現(xiàn)變色、是否與實際運行狀態(tài)相吻合；

　　（2）檢查時鐘系統(tǒng)與實際時間是否一致，GPS對時是否存在誤差；

　　（3）檢查保護裝置的整定值、投退情況、繼電保護是否出現(xiàn)異常；

　?。?）檢查測控裝置的溫度，排查有無插件過熱，超出規(guī)定范圍值；

　?。?）檢查設(shè)備的轉(zhuǎn)換開關(guān)、接線、地網(wǎng)、壓板是否處于正確的位置，確保設(shè)備的抗干擾效果。

　　站控層與設(shè)備的控制、監(jiān)視功能有直接關(guān)系，檢查時，應(yīng)重點分析有無異常信號、模擬量是否準(zhǔn)確，電壓電流是否正常，避免監(jiān)控主機出現(xiàn)通信中斷、死機黑屏等問題，影響事件記錄。網(wǎng)絡(luò)層是信息交互共享的紐帶，是確保各個數(shù)據(jù)正常傳遞運輸?shù)臉蛄?，檢查時，應(yīng)重點分析網(wǎng)絡(luò)交換機的工作情況、設(shè)備的散熱效果、網(wǎng)線接口有無松動，以免影響遙控命令的時效性。

　　缺陷處理與記錄主要是對巡查期間出現(xiàn)的問題進行匯總與記錄，除此之外，還包括事故的應(yīng)急處理。進行備份管理有助于分析設(shè)備的使用壽命，更好地將風(fēng)險扼殺于萌芽。開展反事故演習(xí)，能夠加強事故發(fā)生時員工的反應(yīng)速度，從而有效保護員工的人身安全。

　　其他相關(guān)保護措施包括：處于風(fēng)沙天氣時適當(dāng)加強防塵措施；梅雨季來臨，空氣中濕度較高，地面潮濕時，要做好干燥保護；對于北方寒冷冬季仍處于室外的設(shè)備，要做好防寒保暖；雷雨天氣，要仔細檢查防雷擊設(shè)備的安裝情況，確保電壓穩(wěn)定。

　　2.2遠程維護

　　自動化程度越高的變電站，值班人員越少。隨著科技的發(fā)展和提高，無人值守的智慧化管理必將成為未來的主流工作方式。遠程維護作為自動值守的過渡，主要是讓專業(yè)的變電站維修人員使用能夠?qū)ο到y(tǒng)進行遠程控制的軟件，完成在線診斷，這有助于降低專業(yè)人員的維護工作量。后臺監(jiān)控系統(tǒng)顯示的各種數(shù)據(jù)參數(shù)是相關(guān)人員開展遠程維護的前提條件。如果后臺軟件發(fā)現(xiàn)遙測系數(shù)出現(xiàn)異常，則系統(tǒng)會將維修信息發(fā)送給工作人員。維修人員使用遠程監(jiān)控軟件，借助被控站與主控端之間的信息傳輸功能，突破時間與地域的限制，完成如參數(shù)更改、實時升級、同步更新、本地備份等作業(yè)，實現(xiàn)跨空間的信息交互與維修。

　　3變電站綜合自動化系統(tǒng)運行維護要點

　　3.1做好數(shù)據(jù)備份與保護

　　在變電站自動化運行過程中，其產(chǎn)生的各種參數(shù)信息、監(jiān)控數(shù)據(jù)、設(shè)置更改記錄全部存儲在相關(guān)存儲設(shè)備上。通常采取定期覆蓋的方式存儲在本地、異地的計算機中。數(shù)據(jù)一旦丟失或崩潰，輕則造成個人的財務(wù)損失，重則出現(xiàn)客戶流失、運營中斷、商業(yè)糾紛等問題，影響企業(yè)的正常經(jīng)營。對于正在運行的自動化系統(tǒng)，應(yīng)做好數(shù)據(jù)庫更改權(quán)限的管理工作，避免因人為誤操作出現(xiàn)刪減、誤改，影響數(shù)據(jù)的完整性。對于維修后的設(shè)備，及時做好數(shù)據(jù)的備份與記錄，相關(guān)人員應(yīng)對各個數(shù)據(jù)進行分類，標(biāo)好日期，以方便其他人員進行查閱。

　　3.2加強對智能終端的檢查

　　智能終端作為變電站能自動化運轉(zhuǎn)的關(guān)鍵，在維修時應(yīng)重點檢查該組件，以免出現(xiàn)保護拒動現(xiàn)象影響整個電力系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)。并且，在檢查智能終端時，著重檢查應(yīng)用軟件、操作系統(tǒng)、畫面編輯、大數(shù)據(jù)庫等位置，仔細對比期間是否出現(xiàn)文件移動、刪除、增減等問題。終端中各個文件均具有特定的位置，隨意更改會造成系統(tǒng)運行不穩(wěn)定、死機、黑屏、啟動失敗等故障。

　　3.3規(guī)范使用UPS不間斷電源

　　不間斷電源提供整個變電站自動系統(tǒng)運轉(zhuǎn)時所需的電力，是保護系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)、避免因電壓過高或過低出現(xiàn)硬件損壞的關(guān)鍵。在日常檢修該電源時，應(yīng)重點檢查電源是否處于正常作業(yè)狀態(tài)、電壓輸入是否正常。相關(guān)人員可以根據(jù)液晶顯示控制屏上的各個數(shù)值分析其是否處于正常區(qū)間，完成判斷。經(jīng)驗豐富的維修人員還可以通過傾聽設(shè)備運行時的聲音變化來判斷其是否出現(xiàn)故障。匝間繞組接觸不良時，噪聲通常表現(xiàn)為“吱"，變壓器偏磁噪聲則類似“鈸"。使用期間，應(yīng)嚴(yán)格遵守使用說明，保護蓄電池外部的干凈與整潔，并對電池組的接觸點涂抹凡士林油以預(yù)防氧化。此外，每隔3個月進行一次模擬失電試驗，確保漏電保護器的功能正常。

　　3.4保護間隔層內(nèi)部設(shè)備

　　首先，相關(guān)人員應(yīng)對變電站內(nèi)部所有裝置的地址號做好備份。從直流充電模塊到測控裝置，智能系統(tǒng)不管大小全部進行備份，以便后期核對時有跡可循。其次，不可隨意更改監(jiān)控主機的IP地址與測控裝置的地址號。一旦更改地址號，就有很大可能導(dǎo)致通信故障。再次，適當(dāng)囤積相同型號的元件，以免因設(shè)備損壞無法維修影響變電站的正常運行。囤積原則為不影響積壓備件資金。最后，對所更換的新元件的地址號進行檢查，確保新舊地址號、軟壓板投退、整定值等信息一致。

　　3.5對通信系統(tǒng)及時更新

　　我國的通信方式呈現(xiàn)多樣性的特點，這是導(dǎo)致變電站自動化系統(tǒng)出現(xiàn)通信故障的主要原因。更加復(fù)雜與豐富的通信方式對系統(tǒng)的兼容性要求更高，相關(guān)人員在對通信系統(tǒng)進行運維時應(yīng)先分析變電站內(nèi)所使用的通信系統(tǒng)。對于早期自動化變電站，更換通信規(guī)約，以減輕CPU處理信息的負荷，降低系統(tǒng)崩潰概率。對于超期服役的老化設(shè)備、接頭不良的網(wǎng)線，及時更新?lián)Q代。對于因監(jiān)控機網(wǎng)卡出現(xiàn)故障影響通信系統(tǒng)正常的情況，使用更加合理的硬件，以增強抗干擾與屏蔽效果。

　　3.6定期測試通道保證質(zhì)量

　　自動化系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)時使用的通道質(zhì)量直接影響傳輸?shù)男逝c質(zhì)量。通道通信的效果與多種因素有關(guān)，如數(shù)量、廠家、外部環(huán)境、調(diào)試安裝方法。光纖通信是我國自動化變電站所采用的主流通信方式之一，其優(yōu)點在于能夠在確保各個組件正常通信的基礎(chǔ)上加強設(shè)備連接的緊密度。缺點是僅依靠軟壓板難以保證設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)，可能出現(xiàn)安全隱患，并且價格昂貴。在構(gòu)建通道時盡可能采取雙通道配置方法，該方法有助于即便其中一個通道出現(xiàn)故障，也可以通過切換通道的方式繼續(xù)保持變電站的正常運轉(zhuǎn)。在物理層面，可以通過設(shè)置正向與反向隔離裝置保護電路安全；在數(shù)據(jù)層面，可以采取數(shù)據(jù)加密、設(shè)置防火墻等方式增強數(shù)據(jù)經(jīng)過通道時的安全性。

　　3.7遠程運維的技術(shù)要點

　　對于無人值守的智能化變電站，相關(guān)人員可以重點檢查網(wǎng)絡(luò)硬件技術(shù)的運行，如覆蓋整個變電站的無線網(wǎng)絡(luò)等。為提高網(wǎng)絡(luò)連接效果，可以根據(jù)變電站的規(guī)模大小，結(jié)合實際情況，靈活調(diào)整POE交換機與無線AP的數(shù)量。此外，還可以定期分析系統(tǒng)記錄的設(shè)備運行日志中存在的安全隱患，完成有針對性的運維管理。

　　4安科瑞Acrel-1000變電站綜合自動化系統(tǒng)

　　4.1方案綜述

　　Acrel-1000變電站綜合自動化監(jiān)控系統(tǒng)在邏輯功能上由站控層、間隔層二層設(shè)備組成，并用分層、開放式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實現(xiàn)連接。站控層設(shè)備包括監(jiān)控主機，提供站內(nèi)運行的人機聯(lián)系界面，實現(xiàn)管理控制間隔層設(shè)備等功能，形成全站監(jiān)控，并與遠方監(jiān)控、調(diào)度通信；間隔層由若干個二次子系統(tǒng)組成，在站控層及站控層網(wǎng)絡(luò)失效的情況下，仍能獨立完成間隔層設(shè)備的就地監(jiān)控功能。

　　針對工程具體情況，設(shè)計方案具有高可靠性，易于擴充和友好的人機界面，性能價格，監(jiān)控系統(tǒng)由站控層和間隔層兩部分組成，采用分層分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，站控層網(wǎng)絡(luò)采用TCP/IP協(xié)議的以太網(wǎng)。站控層網(wǎng)絡(luò)采用單網(wǎng)雙機熱備配置。

　　4.2應(yīng)用場所

　　適用于公共建筑、工業(yè)建筑、居住建筑等各行業(yè)35kV以下電壓等級的用戶端配、用電系統(tǒng)運行監(jiān)視和控制管理。

　　4.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

4.4、系統(tǒng)功能

　　4.4.1 實時監(jiān)測

　　Acrel-1000變電站綜合自動化系統(tǒng)，以配電一次圖的形式直觀顯示配電線路的運行狀態(tài)，實時監(jiān)測各回路電壓、電流、功率、功率因數(shù)等電參數(shù)信息，動態(tài)監(jiān)視各配電回路斷路器、隔離開關(guān)、地刀等合、分閘狀態(tài)及有關(guān)故障、告警等信號。

4.4.2 報警處理

　　監(jiān)控系統(tǒng)具有事故報警功能。事故報警包括非正常操作引起的斷路器跳閘和保護裝置動作信號；預(yù)告報警包括一般設(shè)備變位、狀態(tài)異常信息、模擬量或溫度量越限等。

　　1） 事故報警。事故狀態(tài)方式時，事故報警立即發(fā)出音響報警（報警音量任意調(diào)節(jié)），操作員工作站的顯示畫面上用顏色改變并閃爍表示該設(shè)備變位，同時彈窗顯示紅色報警條文，報警分為實時報警和歷史報警，歷史報警條文具備選擇查詢并打印的功能。

　　事故報警通過手動，每次確認一次報警。報警一旦確認，聲音、閃光即停止。

　　次事故報警發(fā)生階段，允許下一個報警信號進入，即次報警不覆蓋上一次的報警內(nèi)容。報警處理具備在主計算機上予以定義或退出的功能。

　　2） 對每一測量值（包括計算量值），由用戶序列設(shè)置四種規(guī)定的運行限值（物理下限、告警下限、告警上限、物理上限），分別定義作為預(yù)告報警和事故報警。

　　3） 開關(guān)事故跳閘到該次數(shù)或開關(guān)拉閘到該次數(shù)，推出報警信息，提示用戶檢修。

　　4）報警方式。

　　報警方式具有多種表現(xiàn)形式，包括彈窗、畫面閃爍、聲光報警器、語音、短信、電話等但不限于以上幾種方式，用戶根據(jù)自己的需要添加或修改報警信息。

4.4.3 調(diào)節(jié)與控制

　　操作員對需要控制的電氣設(shè)備進行控制操作。監(jiān)控系統(tǒng)具有操作監(jiān)護功能，允許監(jiān)護人員在操作員工作站上實施監(jiān)護，避免誤操作。

　　操作控制分為四級：

　　第控制，設(shè)備就地檢修控制。具有優(yōu)先級的控制權(quán)。當(dāng)操作人員將就地設(shè)備的遠方/就地切換開關(guān)放在就地位置時，將閉鎖所有其他控制功能，只進行現(xiàn)場操作。

　　級控制，間隔層后備控制。其與第三級控制的切換在間隔層完成。

　　第三級控制，站控層控制。該級控制在操作員工作站上完成，具有遠方/站控層的切換。

　　第四級控制，遠方控制，優(yōu)先級。

　　原則上間隔層控制和設(shè)備就地控制作為后備操作或檢修操作手段。為防止誤操作，在任何控制方式下都需采用分步操作，即選擇、返校、執(zhí)行，并在站級層設(shè)置操作員、監(jiān)護員口令及線路代碼，以確保操作的安全性和正確性。對任何操作方式，保證只有在上一次操作步驟完成后，才進行下一步操作。同一時間只允許一種控制方式。

　　納入控制的設(shè)備有：35kV及以下斷路器；35kV及以下隔離開關(guān)及帶電動機構(gòu)的接地開關(guān)；站用電380V斷路器；主變壓器分接頭；繼電保護裝置的遠方復(fù)歸及遠方投退連接片。

　　3）定時控制。操作員對需要控制的電氣設(shè)備進行定時控制操作，設(shè)定啟動和關(guān)閉時間，完成定時控制。

　　4） 監(jiān)控系統(tǒng)的控制輸出。控制輸出的接點為無源接點，接點的容量對直流為110V（220V）、5A，對交流為220V、5A。

4.4.4 用戶權(quán)限管理

　　系統(tǒng)設(shè)置了用戶權(quán)限管理功能，通過用戶權(quán)限管理能夠防止未經(jīng)授權(quán)的操作系統(tǒng)可以定義不同操作權(quán)限的權(quán)限組（如管理員、維護員、值班員組等），在每個權(quán)限組里添加用戶名和密碼，為系統(tǒng)運行、維護、管理提供可靠的安全保障。

4.5系統(tǒng)硬件配置

　　5結(jié)語

　　自動化綜合變電站易發(fā)生故障的區(qū)域有軟件層面的通信網(wǎng)絡(luò)與硬件層面的各種元件，原因為變電站自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，電子設(shè)備又長期受電磁干擾，致使其脆弱易損，使用壽命下降。對設(shè)備進行定期檢查與維護，排查運轉(zhuǎn)期間存在的故障，有助于保證變電站的正常運轉(zhuǎn)，為電能輸送的穩(wěn)定與順利保駕護航。

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