变电站主系统二次设备巡视及维护方案优化

变电站主系统二次设备是指对主系统一次设备的工作状况进行监视、测量、控制、保护、调节的电气设备或装置，如监控装置、继电保护装置、自动装置、信号装置等，通常还包括电流互感器、电压互感器的二次绕组、引出线及二次回路。这些二次设备按一定要求连接在一起构成的电路，称为二次接线或二次回路。掌握变电站二次设备巡视及维护是发电厂电气值班人员必备的技能之一。

教学目标

知识目标：

（1）掌握仿真变电站二次设备巡视及维护的主要内容及要求。

（2）掌握变电站二次设备的特殊巡视内容。

能力目标：

（1）能说出变电站二次电气设备巡视及维护的基本流程及确定变电站电气设备巡视路线。

（2）能按标准化作业流程在仿真机上对变电站二次设备进行巡视及维护操作。

（3）能够在二次设备特殊巡视过程中发现缺陷和异常。

素质目标：

（1）能主动学习，在完成任务过程中发现问题、分析问题和解决问题。

（2）能严格遵守专业相关规程标准及规章制度，与小组成员协商、交流配合，按标准化作业流程完成学习任务。

任务分析

对照电气二次设备巡视及维护的内容，按照变电站设备巡视的标准化作业流程，在仿真机上对仿真变电站二次设备进行巡视。

相关知识

一、二次设备巡视的一般规定

1.变电站二次回路概述

二次回路主要包括以下内容：

（1）控制系统。控制系统的作用是，对变电站的开关设备进行就地或远方跳、合闸操作，以满足改变主系统运行方式及处理故障的要求。控制系统由控制装置、控制对象及控制网络构成。在实现了综合自动化的变电站中，控制系统控制方式包括远方控制和就地控制。远方控制有变电站端控制和调度（集控站或集控中心）端控制，就地控制有操动机构处和保护（或监控）屏控制。

（2）信号系统。信号系统的作用是，准确及时地显示出相应一次设备的运行工作状态，为运行人员提供操作、调节和处理故障的可靠依据。信号系统由信号发送机构、信号接收显示元件（装置）及其网络构成。按信号性质分类，信号可分为状态信号和实时登录信号。常见的状态信号有断路器位置信号、各种开关位置信号、变压器挡位信号等；常见的实时登录信号有保护动作信号、装置故障信号、断路器监视的各种异常信号等。按信号发出时间分类，信号可分为瞬时动作信号和延时动作信号。按信号复归方式分类，信号可分为自动复归信号和手动复归信号等。

（3）测量及监察系统。测量及监察系统的作用是，指示或记录电气设备和输电线路的运行参数，作为运行人员掌握主系统运行情况、故障处理及经济核算的依据。测量及监察系统由各种电气测计仪表、监测装置、切换开关及其网络构成。变电站常见的有电流、电压、频率、功率、电能等的测量系统和交流、直流绝缘监察。

（4）调节系统。调节系统的作用是，调节某些主设备的工作参数，以保证主设备和电力系统的安全、经济、稳定运行，如有载调压分接开关等。调节系统由测量机构、传送设备、自控装置、执行元件及其网络构成。常用的调节方式有手动、自动或半自动方式。

（5）继电保护及自动装置系统。继电保护及自动装置系统的作用是，当电力系统发生故障时，能自动、快速、有选择地切除故障设备，减小设备的损坏程度，保证电力系统的稳定，增加供电的可靠性；及时反映主设备的不正常工作状态，提示运行人员关注和处理，保证主设备的完好及系统的安全。

继电保护及自动装置系统由电压互感器和电流互感器的二次绕组、继电器、继电保护及自动装置、断路器及其网络构成。继电保护及自动装置系统是按电力系统的电气单元进行配置的。所谓电气单元是指由断路器隔离的一次电气设备，即构成一个电气单元（也称元件）。通过断路器可以将电力系统分隔为各种独立的电气元件，如发电机、变压器、母线、线路、电动机等。一次设备被分隔为各种电气单元，相应的就有了各种电气单元的继电保护装置，如发电机保护、变压器保护、母线保护、线路保护、电动机保护等。

（6）操作电源系统。操作电源系统的作用是，供给上述各二次系统的工作电源，断路器的跳、合闸电源，及其他设备的事故电源等。操作电源系统是由直流电源或交流电源供电，一般常由直流电源设备和供电网络构成。

2.二次设备巡视目的

变电站二次设备的主要功能是对一次设备运行的监视、测量、控制和调节。因此，巡视二次设备主要有两个目的：一是可以发现一次设备的故障和运行异常；二是监视二次设备和系统本身的运行状态，掌握二次设备运行情况，通过对二次设备巡视检查，及时发现二次设备和系统运行的异常、缺陷或故障，确保变电站和电网安全运行。

3.二次设备巡视方法

变电站的二次设备是监视、测量、控制、保护、调节一次设备运行的。通常二次设备本身的自动化程度高，尤其是现在大量采用的微机型保护或装置，这类装置一般都有自检程序，当装置发生故障或异常时会自动闭锁，并发出报警信号。因此，对于二次设备的巡视应重点检查保护装置、监控系统、自动化设备、直流设备等的信号和显示。

二次设备的巡视检查一般采用下列方法：

（1）外观检查：检查设备的外观，是否有破损、损坏、锈蚀、脱落、松动或异常等，检查设备有无明显发热、放电、烧焦等痕迹。

（2）信息检查：检查二次设备、各种装置、保护屏、电源屏、直流屏、控制柜、控制箱、监控系统等是否发出异常信号、报警信号、光字信号、报文信息、上传信息、打印信息、异常显示等。

（3）测试检查：利用装置、设备和系统等的自检功能，测试其工作状态。

（4）仪表检查：利用仪表测量电阻、电压和电流等。

（5）位置检查：检查设备和装置的压板、开关和操作把手位置是否符合运行方式。

（6）环境检查：检查主控室、保护室等的温度、清洁、工作环境是否符合要求。

（7）其他检查：检查是否有异响、异味，检查电缆孔洞、端子箱等封堵情况。

4.二次设备巡视的要求

二次设备巡视的基本要求、巡视周期、巡视流程与一次设备相同。巡视检查也必须按标准化作业指导书进行，按规定路线巡视，使用巡视卡（智能卡或纸质卡），详细填写巡视记录，严格执行相关规程规定，确保人身安全和设备安全运行。同时，为了保证巡视质量，运行值班人员除了应具备高度责任感，严格执行标准化作业要求外，还应正确理解微机继电保护、自动装置和监控系统的各种信息含义，才能及时发现问题。

5.二次设备巡视的危险点分析

二次设备巡视的危险点主要是下列几个方面：

（1）未按照巡视线路巡视，造成巡视不到位，漏巡视。

（2）人员身体状况不适、思想波动，造成巡视质量不高或发生人身伤害。

（3）巡视中误碰、误动运行设备，造成装置误动或人员触电。

（4）擅自改变检修设备状态，变更安全措施。

（5）开、关装置或柜门振动过大，造成设备误动。

（6）在保护室使用移动通信工具，造成保护误动。

（7）发现缺陷及异常时，未及时汇报。

（8）夜间巡视或室内照明不足，造成人员碰伤等。

二、监控系统的正常巡视检查

监控系统是集控站（监控中心）用于监视和控制无人值班变电站的自动化系统，它是在调度自动化系统的基础上进行功能细化和完善。通过监控系统，集控站（监控中心）可以对其所管辖的变电站实行遥测、遥信、遥控、遥调和遥视（五遥），完成各种远方操作、监视和控制等功能。由于监控系统主要是计算机设备、远动设备、通信设备、网络设备和信息传输通道等，因此，变电运行值班人员对监控系统的巡视检查主要是对设备外观的检查、工作状态和工作环境等检查，同时还要检查监控系统的异常信号、运行状态和监控功能。巡视检查的内容和要求如下：

（1）检查计算机柜、远动屏、通信屏、装置屏、机柜等屏上的各种装置、显示窗口、操作面板、组合开关等是否清洁、完整、安装牢固，信号灯显示是否正常、有无异常信号。

（2）检查监控系统有无异常信息、报警信息、报文信息、上传信息等，是否出现故障信号、异常信号、动作信号、断线信号、温度信号、过负荷信号等。检查事件记录、操作日志、运行曲线、报表等是否异常，并对监控信息进行分析判断。

（3）检查监控系统显示的运行状态与实际运行方式是否一致，各监控画面进行切换检查，检查频率、电压、电流、功率、电量等实时数据和参数显示是否正常。

（4）检查监控系统“五遥”功能、自检功能和自恢复功能是否正常。

（5）检查各种保护装置和监控装置的电源指示、时间显示、各信号指示灯是否正确，通信、巡检是否正常，液晶显示应与实际相符。

三、继电保护和自动装置的正常巡视检查

变电站所有的电气设备和线路，都按规定装设保护装置、自动装置、测控装置及事件记录装置等二次设备。

1.设备巡视的内容和要求

（1）各种控制屏、信号屏、保护装置、自动装置、直流屏和站用屏等应清洁，屏上所有装置和元件的标示应齐全。各种屏上的装置、显示板、面板、信号屏、开关、压板等应清洁、完整，不破损，无锈蚀、安装牢固。

（2）继电保护及自动装置屏上的保护压板、切换开关、组合开关的投入位置应与一次设备的运行相对应，信号灯显示应正常、无异常信号，装置的打印纸应足够。

（3）控制屏、信号屏、直流屏和站用屏上的自动空气开关、熔断器、小刀闸等的投入位置应正确，信号灯显示应正常、无异常信号。

（4）断路器和隔离开关等的位置信号应正确，分、合显示应与实际位置相符。

（5）各种装置的电源指示、信号指示灯应正确，液晶显示应与实际相符。

（6）控制柜、端子箱、操作箱、端子盒的门应关好、无损坏，保护屏、端子箱、接线盒、电缆沟的孔洞应密封。

（7）继电保护室、开关室、直流室等的室内温度和湿度应符合规定。

对于无人值班变电站的巡视检查，应使用调度自动化监控系统，认真监视设备运行情况，做好各种有关记录。在监控机上检查各站有无信号发出以及检查各站的有功功率、无功功率及电流、电压情况是否正常。集控站（监控中心）应能对所辖各无人值班变电站实行监控，实现防火、防盗自动报警和远程图像监控。

2.巡视检查发现问题的处理

（1）当低压信号或电压回路断线信号发出时，应检查电压互感器的熔断器及自动空气开关并设法处理，及时向调度汇报；经处理仍无法恢复时，根据调度命令退出有关保护，并及时通知保护专业人员进行处理。

（2）当直流回路断线信号发出时，应检查控制熔断器及控制回路并设法处理，及时向调度汇报；如仍无法恢复时，应及时通知保护专业人员进行处理。

（3）当继电保护和安全自动装置异常信号发出时，应查明原因并设法处理，及时向调度汇报；经处理仍无法消除时，该保护和安全自动装置是否退出应根据调度命令执行，并及时通知保护专业人员进行处理。

（4）当监控系统发出异常信号，如无法查明原因且不能消除时，应及时向调度汇报，通知自动化专业人员进行处理。

四、通信及自动化设备的正常巡视检查

（一）通信设备的巡视检查

电力通信是电网调度和自动化的基础，变电站的通信设备应纳入变电运行管理。电网通信系统主要包括：微波通信系统、光纤通信系统、电力载波通信系统、通信电缆系统、调度程控交换系统等。

1.通信设备日常巡视检查

为了提高通信设备的运行质量，确保系统内通信设备的安全运行，在有人值班变电站的值班人员必须按规定对通信机房进行必要的巡视。

（1）做好设备的巡视、检查，做好设备运行记录等工作。

（2）做好机房的环境卫生，保持室内温度在规定范围内。

（3）通信设备的电源要稳定可靠，运行正常。

（4）在日常巡视中发现故障应及时向通信主管部门汇报。

2.载波设备日常巡视内容

（1）观测运行情况：正常状态黄色灯亮，故障状态红色灯亮；交换系统电源灯正常状态应点亮；检测有无辅助带通盘高频信号。

（2）导频电平是否正常。

（3）检查电源盘各电压情况。

（二）自动化设备的巡视检查

变电站自动化设备是调度自动化、监控系统的主要设备，其将变电站的运行信息实时上传至监控中心和调度中心，并接收由监控中心发出的指令对变电站进行控制。(www.xing528.com)

1.交接班检查

（1）检查自动化设备屏、柜的清洁情况，屏上所有元件的标示应齐全。

（2）检查自动化设备屏上主要指示灯的运行工况，应根据实际情况制定设备巡视卡。

（3）检查综合自动化变电站的事故音响是否正常，检查后台机主画面遥信位置与实际状态是否对应，遥测是否一致，且画面不断有刷新。

（4）检查自动化设备屏、柜的门（盖）是否关好。

（5）检查自动化设备屏内是否有异音、异味。

2.班中检查

（1）检查遥控输出连接片的投入、退出应正确。

（2）检查自动化装置电源位置是否正确。

（3）检查综合自动化变电站后台机，应在遥信变位时发出音响，推出告警画面，遥测画面在不断刷新。

（4）检查上一班操作后的遥控出口压板和断路器的位置是否符合实际状态。

（5）检查自动化设备主要指示灯的运行工况是否正常。

（6）检查后台机是否有病毒侵害。

（7）当调度终端发出事故或异常告警时，变电站值班员应立即巡视相关设备。

五、继电保护及自动装置的运行维护

（1）定期对微机保护装置进行采样值检查、可查询的开入量状态检查和时钟校对，检查周期一般不超过一个月，并应做好记录。

（2）每年按规定打印一次全站各微机保护装置定值，与存档的正式定值单核对，并在打印定值单上记录核对日期、核对人，保存该定值直到下次核对。

（3）应每月检查打印机的打印纸是否充足、打印字迹是否清晰，及时加装打印纸和更换打印机色带。

（4）加强对保护室空调、通风等装置的管理，保护室内相对湿度不超过75%，环境温度应在5～30℃范围内。

（5）应按规定进行专用载波通道的测试工作。

①有人值守变电站按规定时间（该时间由本单位排定，线路两端一般应错开4 h 以上）进行一次通道测试，并填写记录，记录数据应包括天气状况、收发信号灯状况、电平指示、告警灯状况等内容。

②无人值守变电站通过监控中心每日进行远方测试。运行人员对变电站进行常规巡视检查时，应进行一次各线路专用载波通道的测试，并做好记录。

③无论变电站是否有人值守，在下列情况下应增加一次通道测试：断路器转代及恢复原断路器运行时，对转代线路增加测试；线路停电转运行时，对本线路增加测试；保护工作完毕投入运行时，对本线路增加测试。

④天气情况恶劣（大雾或线路冰）时，通道测试工作由24 h 一次改为4 h 一次，直至天气状况恢复且通道测试正常。

六、变电站二次设备的特殊巡视

1.特殊巡视的一般要求

变电站设备巡视检查的目的是发现运行设备存在的缺陷，及时进行处理，避免发生设备事故。二次设备的特殊巡视主要是从变电站安全运行角度考虑的，有针对性、有重点地进行设备巡视检查。特殊巡视检查是指设备运行条件变化的情况下进行的检查，这类设备巡视检查不是按照周期性进行的，而是在设备一旦出现运行条件变化就应该立即进行的检查。设备运行条件的变化主要是指：

（1）气候条件的变化。雷雨、大风、冰雹、冰雪、大雾、高温等，对于这些异常气候的变化，可能影响到的运行设备都应该进行巡视检查。

（2）运行方式改变。运行方式改变可能使有缺陷的运行设备出现异常。当然如果是计划检修，事先就应该对运行设备状况进行全面检查，为设备计划检修提供依据，也作为制订检修计划的参考。

（3）有缺陷的设备。有些运行设备本来就存在缺陷，但是还可以继续运行，设备缺陷近期有发展时。

（4）二次设备经过试验、改造或长期停用后重新投入运行，新安装的设备投入运行。

（5）设备变动后的巡视。

（6）异常情况下的巡视。主要是指：过负荷或负荷剧增、超温、设备发热、系统冲击、跳闸、有接地故障情况等，应加强巡视。必要时，应派专人监视。

（7）法定节假日及上级通知有重要供电任务期间，应加强巡视。

2.特殊巡视的检查内容

二次设备由于主要在室内，所受外界环境变化的影响相对较小，主要是受室内温度、湿度等条件的影响。因此，装置或系统的缺陷、故障或异常信号，就是二次设备特殊巡视检查的重要内容，可以根据变电站二次设备运行实际状况和运行方式的要求来决定需要检查的项目。根据国家电网公司《变电站管理规范》要求，特殊巡视检查的内容，应按本单位《变电运行规程》规定执行，一般应检查以下内容：

（1）保护室、控制室环境温度、通风、照明符合规定。

（2）保护及自动装置屏电源指示灯、插件指示灯、工作状态指示灯、液晶显示灯正常，无异常信号。检查室内二次接线，无异味、无放电打火现象。

（3）保护及自动装置切换开关、压板投入情况正确，与运行方式相符。

（4）通信、自动化设备功能正常，无异常信号。

（5）监控系统各部分功能正常，各种运行参数显示正确，无越限、异常及告警信号。

（6）直流设备及蓄电池运行正常，直流母线电压、充电电流、直流系统绝缘正常。

（7）新安装、试验、改造或长期停用后投入运行的二次设备，运行正常。

（8）二次设备存在的缺陷近期有无发展。根据本站设备情况，其他需要重点检查的项目。

七、变电站二次设备缺陷管理

发现二次设备缺陷后，运行人员应对缺陷进行初步分类，根据现场规程进行应急处理，并立即报告值班调度及上级管理部门。设备缺陷按严重程度和对安全运行造成的威胁大小，分为危急缺陷、严重缺陷、一般缺陷三类。

1.危急缺陷

危急缺陷是指性质严重，情况危急，直接威胁安全运行的缺陷。发现危急缺陷，应当立即采取应急措施，并尽快予以消除。以下缺陷属于危急缺陷：

（1）电流互感器回路开路。

（2）二次回路或二次设备着火。

（3）保护、控制回路直流消失。

（4）保护装置故障或保护异常退出。

（5）保护装置电源灯灭或电源消失。

（6）收发信机运行灯灭、装置故障、裕度告警。

（7）控制回路断线。

（8）电压切换不正常。

（9）电流互感器回路断线告警、差流越限，线路保护电压互感器回路断线告警。

（10）保护开入异常变位，可能造成保护不正确动作。

（11）直流接地。

（12）其他威胁安全运行的情况。

2.严重缺陷

严重缺陷是指设备缺陷情况严重，有恶化发展趋势，影响保护正确动作，对电网和设备安全有威胁，可能造成事故的缺陷。严重缺陷可在保护专业人员到达现场进行处理时再申请退出相应保护。缺陷未处理期间，运行人员应加强监视，保护有误动风险时应及时处置。以下缺陷属于严重缺陷：

（1）保护通道异常，如3 dB 告警等。

（2）保护装置只发告警或异常信号，未闭锁。

（3）录波器装置故障、频繁启动或电源消失。

（4）保护装置液晶显示屏异常。

（5）操作箱指示灯不亮，但未发控制回路断线信号。

（6）保护装置动作后报告打印不完整或无事故报告。

（7）就地信号正常，后台或中央信号不正常。

（8）切换灯不亮，但未发电压互感器断线告警。

（9）母线保护隔离开关辅助触点开入异常，但不影响母线保护正确动作。

（10）无人值守变电站保护信息通信中断。

（11）频繁出现又能自动复归的缺陷。

（12）其他可能影响保护正确动作的情况。

3.一般缺陷

一般缺陷是指上述危急、严重缺陷以外的，性质一般、情况较轻、保护能继续运行，对安全运行影响不大的缺陷。以下缺陷属于一般缺陷：

（1）打印机故障或打印格式不对。

（2）电磁继电器外壳变形、损坏，但不影响内部。

（3）GPS 装置失灵或时间不对，保护装置时钟无法调整。

（4）保护屏上按钮接触不良。

（5）有人值守变电站保护信息通信中断。

（6）能自动复归的偶然缺陷。

（7）其他对安全运行影响不大的缺陷。

任务实施

学生分组讨论、熟悉变电仿真系统的操作，按照变电站设备巡视的标准化作业流程，对照二次设备巡视及维护的内容，在仿真机上对仿真变电站二次设备进行巡视，并记录本值各类巡视检查的开始时间、结束时间、巡视类别、巡视中发现的缺陷及巡视人姓名。