【摘 要】光伏发电站在日常运行中会出现各种故障，极易对发电站的运行造成影响。本研究以继电保护及自动化装置作为运维管理对象，分析站内装置配置方案以及装置可靠性的影响因素，探讨装置各组成部分失效对光伏发电站整体运行工况造成的影响，证明继电保护及自动化装置在光伏发电站项目中的重要作用，重点提出装置运行维护的优化路径，包括失效检测、冗余容错、多源信息在线监测、明确检修试验标准、健康指数评价等，旨在切实改善继电保护及自动化装置运行条件，预防装置拒动和误动问题发生。

【关键词】光伏发电站；继电保护；自动化装置；运行维护

引言

为贯彻落实绿色可持续发展战略，全面开发利用新能源已成为我国电力事业的主要发展方向。新建大量光伏发电项目，对于降低发电成本、缓解能源供需矛盾、保护生态环境具有重要的现实意义。新建光伏发电站系统往往结构复杂，面临着运行环境恶劣、继电保护及自动化装置投运效果不理想、装置失效以及各类电气故障问题。只有优化继电保护及自动化装置运行维护模式，才能减少故障发生，保证光伏发电站稳定安全运行。

一、光伏发电站继电保护及自动化装置概述

（一）配置方案

光伏发电站项目的继电保护及自动化装置包括线路保护、防孤岛保护以及一体化保护测控。各类装置的功能定位、工作原理及维护要求不同。其中，线路保护的主要对象是电缆导线，其保护策略包括以光纤总差保护装置作为主保护手段，同时辅以阶段式过流保护作为后备措施。这种保护配置能够精确检测到线路的异常工况，并迅速触发相应的保护动作，确保在尽可能短的时间内切除线路故障。保护架空线路时，需在两侧部署电压互感器，以满足重合闸需求。防孤岛保护是在逆变器内加装保护装置，或直接设置具备防孤岛保护功能的逆变器。光伏发电站脱离外部电网时，与站域负荷形成稳定自供给电力系统，要求保护动作时限不超过2s；必要时在专线两侧部署故障解列装置、增设联跳功能，用于增强保护[1]。一体化保护是配备同时具备检测、动作与报警等诸多功能的综合装置，可用于向主变压器等光伏发电站一次设备提供保护。站用变保护测控装置具备高压侧接地保护、高压侧正反时限保护、低电压保护在内的多项保护功能，在检测到变压器出现异常工况后，同步发送告警信号，如接地超温报警、过负荷报警。

（二）装置可靠性影响因素

经过长时间的运行，继电保护及自动化装置的可靠性主要受到硬件老化、软件异常、错误操作三方面因素影响，如果出现故障，可能会导致装置失效。

第一，在硬件老化方面，考虑到现场环境条件恶劣，一些装置长期处于高强度工作状态，实际老化速度超出正常水平，在投运使用一定年限后，保护插件、二次电缆等部件老化程度加剧，装置整体工作性能不断下滑；而组织开展维护保养功能仅能延缓老化速度，无法彻底解决装置持续老化问题。

第二，在软件异常方面，由于光伏发电站在不同阶段的运行控制需求发生变化，需要定期对现有控制系统进行升级，升级期间时常会出现软件程序不兼容问题；而在一次设备、二次设备台数持续增多的背景下，也会加重系统运行负担，可能出现系统瘫痪、崩溃的情况。

第三，在错误操作方面，装置运行维护是一项专业性较强的活动，如果工作人员违反操作准则，或因错误判断引起整定值设定有误等问题，也会导致装置误动或拒动[2]。

（三）装置失效影响

光伏发电站继电保护系统由保护硬件、保护软件、二次回路组成，不同组成部分失效期间对站域整体保护性能造成的影响不同。为利用有限资源，提高运维管理效果，工作人员必须明确掌握装置失效造成的影响，从而明确重点运行维护的对象，制定科学的运维管理方案。一般情况下，以二次回路作为最高优先级的运行维护对象，以监测、控制、调节一次设备作为功能定位；如果二次回路本身出现异常情况，将导致所采集电气量失真，进而影响装置保护动作性能。