智能變電站運(yùn)行維護(hù)特點(diǎn)及注意事項(xiàng)

曹雅懷，李眾，馬曉飛，薛鋒，陳兵

(1． 國網(wǎng)湖南省電力公司檢修公司，湖南 長沙410004;2． 國網(wǎng)湖南省電力公司株洲供電分公司，湖南 株洲412000)

1 崗市變電站結(jié)構(gòu)

1.1 智能化一次設(shè)備

500kV 第4 串采用南自PSET6500CTDW 型有源式光互感器實(shí)現(xiàn)電壓、電流的數(shù)字化;就地智能終端實(shí)現(xiàn)斷路器的智能化;斷路器在線監(jiān)測裝置采集斷路器SF6密度、微水含量、打壓次數(shù)、分、合閘時(shí)間等數(shù)據(jù)建立模型運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)斷路器在線運(yùn)行性能分析;主變及高抗采用油氣在線分析裝置實(shí)時(shí)監(jiān)測充油設(shè)備內(nèi)部運(yùn)行狀況;避雷器實(shí)時(shí)監(jiān)測裝置根據(jù)動(dòng)作次數(shù)，泄漏電流大小、性質(zhì)判斷其內(nèi)部絕緣等性能;智能監(jiān)控機(jī)器人，實(shí)現(xiàn)可見光和紅外智能監(jiān)控巡視。這些智能化在線狀態(tài)監(jiān)測裝置可以科學(xué)判斷一次設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，識(shí)別故障早期征兆，實(shí)現(xiàn)一次設(shè)備智能化。

1.2 網(wǎng)絡(luò)化二次設(shè)備

目前已完成的第4 串智能化改造其過程層GOOSE、SV 配置獨(dú)立雙網(wǎng)，線路保護(hù)、斷路器保護(hù)、穩(wěn)控裝置采用雙重化配置分別接入A，B 網(wǎng)。500 kV 母差保護(hù)單配置，接過程層A 網(wǎng)。線路保護(hù)、斷路器保護(hù)、500 kV 母差保護(hù)、穩(wěn)控裝置直采直跳(目前穩(wěn)控的出口跳閘開關(guān)未完成智能化改造，穩(wěn)控?zé)o出口跳閘;斷路器失靈保護(hù)非直跳斷路器的跳令經(jīng)GOOSE 網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)傳送)。錄波裝置雙網(wǎng)單臺(tái)配置，分別接SV 和GOOSE 的A，B 網(wǎng)。第4 串間隔網(wǎng)絡(luò)簡圖如圖1 所示〔1〕。

圖1 崗市變電站500 kV 第4 串間隔層A 套網(wǎng)絡(luò)圖

500kV 第4 串?dāng)?shù)字化測控裝置從GOOSE，SV 網(wǎng)交換機(jī)訂閱本間隔的采樣值和開關(guān)量上傳至后臺(tái)監(jiān)控等站控層;保護(hù)信息通過MMS 網(wǎng)上傳至站控層。實(shí)現(xiàn)站控層數(shù)據(jù)采集和監(jiān)視控制、操作閉鎖以及同步相量采集、電能量采集、保護(hù)信息管理等相關(guān)功能〔1〕。

2 智能變電站操作特點(diǎn)

2.1 檢修狀態(tài)壓板定義

常規(guī)保護(hù)檢修狀態(tài)壓板作用是屏蔽裝置的故障、動(dòng)作信息，不上傳給站控層。智能變電站各智能裝置都配置了相應(yīng)“檢修狀態(tài)”硬壓板，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備檢修過程中不影響運(yùn)行設(shè)備。裝置“檢修狀態(tài)”壓板投入后，其SV/GOOSE 報(bào)文打上“檢修”標(biāo)記，運(yùn)行設(shè)備不響應(yīng)檢修設(shè)備發(fā)送過來的數(shù)據(jù)。所有智能裝置只響應(yīng)與本裝置狀態(tài)一致的報(bào)文〔2〕。

例如:當(dāng)標(biāo)記為檢修狀態(tài)的5042 斷路器保護(hù)在校驗(yàn)失靈保護(hù)時(shí)，失靈啟動(dòng)運(yùn)行的5041 斷路器跳閘令發(fā)出，因5041 斷路器智能終端(崗市變500 kV 失靈保護(hù)直采直跳，其它跳閘信號傳至GOOSE 網(wǎng)交換機(jī)再轉(zhuǎn)發(fā)到線路保護(hù)發(fā)遠(yuǎn)跳令及母差啟動(dòng)母差跳閘)沒有標(biāo)記為“檢修”，兩者狀態(tài)不一致，5041 斷路器智能終端將不響應(yīng)5042 斷路器保護(hù)裝置發(fā)的永跳令，達(dá)到不誤跳目的。

所以正常運(yùn)行設(shè)備不能置檢修;需檢修設(shè)備必須置檢修，否則會(huì)影響運(yùn)行設(shè)備。

2.2 過程層

智能變電站斷路器2 個(gè)智能終端與跳、合閘回路一一對應(yīng)，所有跳、合閘GOOSE 命令都需經(jīng)斷路器對應(yīng)的智能終端轉(zhuǎn)換為電信號，然后經(jīng)硬壓板去控制斷路器。當(dāng)智能終端上斷路器跳、合閘硬壓板〔3－4〕斷開后，所有跳、合閘命令將不能發(fā)送至斷路器〔6－7〕。除非一次設(shè)備轉(zhuǎn)檢修或智能操作箱異常時(shí)硬壓板才可停用，保護(hù)裝置投退只操作裝置功能軟壓板、GOOSE出口(跳閘、合閘、啟動(dòng)失靈等)軟壓板〔5〕。

2.3 間隔層

間隔層保護(hù)、控制裝置間光纖聯(lián)系，相互傳輸光信號，二次回路變成“虛回路”?？刂齐姎膺B接的硬壓板變成了控制光信號的軟壓板。

1.2.1 調(diào)查問卷 由課題組根據(jù)研究目的并參照國內(nèi)外同類研究而設(shè)計(jì)，內(nèi)容包括：人口學(xué)資料、生活飲食習(xí)慣、社會(huì)經(jīng)濟(jì)狀況、疾病史、用藥史、家人情況、臨床癥狀。由經(jīng)過培訓(xùn)的醫(yī)務(wù)人員進(jìn)行面訪式調(diào)查，并由經(jīng)過統(tǒng)一專業(yè)培訓(xùn)的護(hù)士同步進(jìn)行基礎(chǔ)人體測量和抽血。

SV 接收軟壓板:此壓板投入，保護(hù)裝置才響應(yīng)合并單元上送的采樣值。此壓板退出時(shí)，相當(dāng)于間隔退出，方便合并單元的檢修，特別是針對多間隔的保護(hù)裝置。GOOSE 跳、合閘壓板:此壓板投入，GOOSE 跳合閘信號正確變位，退出時(shí)，GOOSE 信號保持不變。軟壓板在后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)投退，當(dāng)保護(hù)裝置與后臺(tái)通訊不上時(shí)可以直接在裝置投退〔6〕。

SV，GOOSE 軟壓板在功能上與傳統(tǒng)的硬壓板相同，投退原則也類似，掌握保護(hù)裝置每塊軟壓板所控制的功能，確保壓板正確投退、裝置正常運(yùn)行。表1為石崗線第1 套PCS931 線路保護(hù)裝置軟壓板及其功能。當(dāng)5043 斷路器轉(zhuǎn)冷備用時(shí)，應(yīng)退出石崗線數(shù)字化線路保護(hù)軟壓板:即5043 開關(guān)電流接收軟壓板、5043 智能終端GOOSE 接收軟壓板、跳開關(guān)5043 出口GOOSE 發(fā)送軟壓板、啟開關(guān)5043 失靈且閉重GOOSE發(fā)送軟壓板等。

表1 PCS931 數(shù)字化保護(hù)SV，GOOSE 軟壓板清冊及功能說明

2.4 站控層

順控操作是指將操作任務(wù)下達(dá)到計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，通過計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)自動(dòng)完成，每操作一步由監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)信息變化情況判斷每步操作是否到位，確認(rèn)到位后自動(dòng)執(zhí)行下一指令，直至執(zhí)行完所有操作指令。由前文分析可知，除了智能終端硬壓板，一次設(shè)備及軟壓板操作都可在監(jiān)控后臺(tái)進(jìn)行。通過順控操作，可將除間隔層硬壓板外的所有設(shè)備按預(yù)先擬好的操作票改變其狀態(tài)。另外，全站隔離開關(guān)、接地刀閘應(yīng)用GOOSE 傳輸機(jī)制實(shí)現(xiàn)的邏輯防誤和本間隔電氣節(jié)點(diǎn)防誤的方式為順控操作提供安全保障。順控操作通過程序一鍵讓設(shè)備自動(dòng)操作到所要求的終態(tài)，無需運(yùn)行人員從場地與保護(hù)室間來回穿梭，減少運(yùn)維人員操作量，避免誤操作，提高操作效率〔7〕。

順控操作前應(yīng)檢查待操作設(shè)備電機(jī)電源、控制電源都已給上，操作方式已切至后臺(tái)控制。操作前、后均應(yīng)在監(jiān)控畫面上核對軟壓板實(shí)際狀態(tài)，操作后應(yīng)在保護(hù)裝置上檢查軟壓板狀態(tài)無誤。當(dāng)設(shè)備未切至遠(yuǎn)控、控制電源未投、電機(jī)電源未投或有保護(hù)動(dòng)作信號等情況時(shí)，順控操作會(huì)終止，應(yīng)能正確判斷終止原因，確保操作正常進(jìn)行。

3 異常信號的分析和處理

智能變電站一次設(shè)備中母線分配電能、斷路器開合電流、互感器采集電流電壓量的作用并未改變，其二次設(shè)備保護(hù)、監(jiān)測及控制一次設(shè)備的功能也并未改變，只是之間的傳輸介質(zhì)變?yōu)楣饫|，實(shí)現(xiàn)的過程不一樣。故異常分析和處理只針對智能站特有的故障情況。

3.1 GOOSE，SV 斷鏈分析

GOOSE 信號在正常傳輸時(shí)以心跳報(bào)文時(shí)間T0不間斷發(fā)送，當(dāng)大于2T0時(shí)間未收到GOOSE 信號，則判斷GOOSE 斷鏈，接收端GOOSE 不變位，保持原數(shù)據(jù)。保護(hù)裝置以4 kHz 的采樣頻率實(shí)時(shí)接收SV 信號，當(dāng)數(shù)據(jù)超時(shí)、解碼出錯(cuò)、采樣計(jì)數(shù)器出錯(cuò)時(shí)判SV 斷鏈，接收端無電流電壓值〔7〕。因?yàn)椴煌逆溌穫鬏數(shù)臄?shù)據(jù)不一樣，故影響范圍也不相同，必須非常清楚各鏈路中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，才能準(zhǔn)確迅速地采取措施，防止保護(hù)誤動(dòng)或拒動(dòng)。

分析PCS931 斷鏈對裝置影響，并參照文獻(xiàn)〔5〕中對保護(hù)有影響的異常應(yīng)退出保護(hù)裝置原則，提出一些處理方法，見表2。

表2 PCS931 數(shù)字化保護(hù)斷鏈情況分析

3.2 合并單元異常分析

合并單元是將來自二次轉(zhuǎn)換器的電流電壓數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)間相關(guān)組合的物理單元〔5〕。合并單元異常就相當(dāng)于常規(guī)站TA、TV 異常。當(dāng)合并單元異常時(shí)不能正確反應(yīng)采集到的二次電壓電流值，使保護(hù)拒動(dòng)或誤動(dòng)、監(jiān)控?zé)o法看到實(shí)時(shí)潮流、計(jì)量錯(cuò)誤等。

雙重化配置的保護(hù)裝置單套合并單元故障只需退出對應(yīng)保護(hù)裝置的所有出口軟壓板，設(shè)備不會(huì)失去保護(hù);針對計(jì)量、測控裝置，都是單臺(tái)配置，接入SV，GOOSE A 網(wǎng)，當(dāng)B 網(wǎng)合并單元異常時(shí)，不會(huì)影響計(jì)量和測控;當(dāng)A 網(wǎng)異常時(shí):應(yīng)做好記錄，月底抄錄電量計(jì)算平衡時(shí)要充分考慮合并單元異常情況，防算錯(cuò)電量。

3.3 智能終端異常分析

智能終端與一次設(shè)備采用電纜連接，與保護(hù)、測控等間隔層二次設(shè)備采用光纖連接，實(shí)現(xiàn)一次設(shè)備與二次設(shè)備信號的光電轉(zhuǎn)換。智能終端異常，不能反映一次設(shè)備狀態(tài)，也不能控制一次設(shè)備。首先應(yīng)退出智能終端跳閘出口壓板及重合閘出口壓板，其次，二次電壓切換需要利用刀閘位置，220 kV母差失靈保護(hù)通過刀閘位置判斷運(yùn)行方式，將刀閘位置切至強(qiáng)制位置。

3.4 網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)異常處置

一些涉及多間隔的保護(hù)采取直接跳閘(如失靈保護(hù)等)，而是通過GOOSE 網(wǎng)交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)給相應(yīng)裝置，當(dāng)GOOSE 網(wǎng)交換機(jī)異常時(shí)，有可能無法轉(zhuǎn)發(fā)跳令或誤發(fā)跳令至保護(hù)裝置。應(yīng)停用對應(yīng)的保護(hù)功能，并盡快通知檢修人員處理。

另一方面，數(shù)字化測控裝置從GOOSE，SV 網(wǎng)交換機(jī)訂閱本間隔的采樣量和開關(guān)量上傳至后臺(tái)監(jiān)控等站控層;當(dāng)GOOSE 網(wǎng)或SV 網(wǎng)交換機(jī)異常時(shí)，測控將無法訂閱到采樣值和開關(guān)量，后臺(tái)無法看到設(shè)備真實(shí)運(yùn)行情況，不利于運(yùn)維人員監(jiān)盤，須盡快處理。

4 運(yùn)行維護(hù)注意事項(xiàng)

4.1 智能一次設(shè)備巡視維護(hù)重點(diǎn)

對于智能化一次設(shè)備重點(diǎn)針對以下幾個(gè)方面進(jìn)行巡視維護(hù):核對在線監(jiān)測裝置采集數(shù)據(jù)是否與現(xiàn)場一致，有無異常運(yùn)行情況，確保智能在線裝置能準(zhǔn)確監(jiān)測設(shè)備運(yùn)行狀況。電子式互感器除了常規(guī)的巡視維護(hù)外，針對有源式電子互感器，應(yīng)檢查其光電源有無異常。智能設(shè)備對環(huán)境條件要求較高，特別是戶外設(shè)備，在日常巡視中，應(yīng)密切關(guān)注智能柜的溫濕度，保證就地智能設(shè)備在正常的環(huán)境下運(yùn)行。

4.2 智能二次設(shè)備巡視維護(hù)重點(diǎn)

二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化、傳輸數(shù)字化。針對光纖易斷的特性、在維護(hù)過程中應(yīng)做好防斷裂措施，定期查看網(wǎng)絡(luò)分析儀和網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，檢查變電站網(wǎng)絡(luò)通訊狀態(tài);網(wǎng)絡(luò)化的二次設(shè)備建立在標(biāo)準(zhǔn)的同一時(shí)鐘源下，所以智能裝置的GPS對時(shí)要作為重點(diǎn)巡視對象;查看保護(hù)及測控電壓、電流采樣值最為合并單元的重點(diǎn)巡視項(xiàng)目〔5〕。智能終端直接控制斷路器跳、合閘，在巡視維護(hù)過程中應(yīng)注意防誤碰、誤動(dòng)二次線纜。

變電站智能化后的“虛回路”使二次回路看不見、摸不著，倒閘操作、正常運(yùn)行設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測只能通過信號燈來監(jiān)視。因此運(yùn)規(guī)中應(yīng)對合并單元、智能終端、保護(hù)裝置信號燈動(dòng)作含義、正常狀態(tài)進(jìn)行明確定義，并制作設(shè)備巡視維護(hù)卡，已便了解、掌握、應(yīng)用，做好智能站維護(hù)工作。

5 總結(jié)

智能變電站相比常規(guī)變電站，在操作方面通過程序化控制減少人為誤操作;在維護(hù)方面應(yīng)用智能化在線監(jiān)測裝置等讓維護(hù)變得簡單。裝置間用光纖替代復(fù)雜的電纜聯(lián)系，減少了可能的異常環(huán)節(jié)，但同時(shí)也將清晰可見的二次回路模糊化、抽象化，增加了理解和掌握的難度。在運(yùn)行維護(hù)過程中，需要?jiǎng)?chuàng)造性地開展一些革新活動(dòng)，推動(dòng)智能變電站的運(yùn)維工作。

〔1〕湖南省電力勘測設(shè)計(jì)院． 湖南500 kV 崗市變綜自系統(tǒng)智能化改造方案〔R〕． 2010．

〔2〕國家電網(wǎng)公司． Q/GDW 441—2010 智能變電站繼電保護(hù)技術(shù)規(guī)范〔S〕． 北京:中國電力出版社，2010．

〔3〕國家電網(wǎng)公司． Q/GDW 394—2009 330 kV～750 kV 智能變電站設(shè)計(jì)規(guī)范〔S〕． 北京:中國電力出版社，2009．

〔4〕國網(wǎng)湖南省電力公司． 湖南電網(wǎng)智能變電站繼電保護(hù)驗(yàn)收規(guī)范〔S〕． 2012．

〔5〕國家電網(wǎng)公司． Q/GDW 751—2012 變電站智能設(shè)備運(yùn)行維護(hù)導(dǎo)則〔S〕． 北京:中國電力出版社，2012．

〔6〕國家電網(wǎng)公司． Q/GDW 750—2012 智能變電站運(yùn)行管理規(guī)范〔S〕． 北京:中國電力出版社，2012．

〔7〕國家電網(wǎng)公司． Q/GDW Z 410—2010 國家電網(wǎng)公司指導(dǎo)性技術(shù)文件〔S〕． 北京:中國電力出版社，2010．