淺談智能變電站及相關運行維護

周赟程

(江蘇省電力公司檢修分公司,江蘇常州 213300)

淺談智能變電站及相關運行維護

周赟程

(江蘇省電力公司檢修分公司,江蘇常州 213300)

隨智能化變電站的普及,介紹了智能化變電站的結構特點,并提供一些在智能變電站的實際運行維護中發(fā)生的改變。

智能變電站 GOOSE 運行維護

在2009年，國家電網(wǎng)提出了建設“統(tǒng)一堅強的智能電網(wǎng)”這一概念，智能化變電站則是智能電網(wǎng)的重要組成部分和關鍵節(jié)點，由于智能化新技術的應用，使得變電運維人員在智能變電站的運行維護上面臨著一些新的變化和挑戰(zhàn)。

1 智能變電站的基礎知識

1.1 智能變電站的相關概念

1.1.1 智能變電站

智能變電站是采用先進、可靠、集成、低碳、環(huán)保的智能設備，以全站信息數(shù)字化、通信平臺網(wǎng)絡化、信息共享標準化為基本要求，自動完成信息采集、測量、控制、保護、計量和監(jiān)測等基本功能，并可根據(jù)需要支持電網(wǎng)實時自動控制、智能調(diào)節(jié)、在線分析決策、協(xié)同互動等高級功能的變電站。

與傳統(tǒng)變電站相比，智能變電站具有以下特點：

通訊規(guī)約標準化：全站采用統(tǒng)一的通信規(guī)約IEC61850標準(國際電工委員會第57技術委員會制定的關于變電站自動化系統(tǒng)結構和數(shù)據(jù)通信的國際標準，以實現(xiàn)變電站內(nèi)不同智能電子設備(IED)之間的互操作和信息共享。)實現(xiàn)站內(nèi)信息交互。

二次設備網(wǎng)絡化：新增合并單元、智能終端、過程層交換機等，采用網(wǎng)絡或點對點直接跳閘。光纖傳輸取代常規(guī)變電站控制電纜。

一次設備智能化：新增電子互感器、合并單元、智能終端等過程層設備。

1.1.2 智能組件

由若干智能電子裝置集合組成，承擔所在設備的測量、控制和監(jiān)測等基本功能；在滿足相關標準要求時，智能組件還可承擔相關計量、保護等功能。可包括測量、控制、狀態(tài)監(jiān)測、計量、保護等全部或部分裝置。

1.1.3 智能終端

一種智能組件。與一次設備采用電纜連接，與保護、測控等二次設備采用光纖連接，實現(xiàn)對一次設備(如：斷路器、刀閘、主變等)的測量、控制等功能。

1.1.4 合并單元

用以對來自二次轉換器的電流和/或電壓數(shù)據(jù)進行時間相關組合的物理單元。

1.1.5 GOOSE

面向通用對象的變電站事件(Generic Object Oriented Substation Event，GOOSE)是IEC61850標準中用于滿足變電站自動化系統(tǒng)快速報文需求的機制。通過 GOOSE報文格式提高了測控裝置之間數(shù)據(jù)傳送的效率和系統(tǒng)實時性指標。開關跳合閘、刀閘分合閘指令，開關、刀閘位置狀態(tài)，裝置關聯(lián)閉鎖等都是在GOOSE網(wǎng)絡中傳偷。

1.1.6 SV

采樣值?；诎l(fā)布/訂閱機制，交換采樣數(shù)據(jù)集中的采樣值的相關模型對象和服務，以及這些模型對象和服務到ISO/IEC8802-3幀之間的映射。線路保護、測量電流，母線電壓，線路電壓等采樣值都是在SV網(wǎng)絡中傳輸。

1.2 智能變電站結構

智能變電站從邏輯上看 ，采取三層兩網(wǎng)式結構。三層即過程層、間隔層、站控層，兩網(wǎng)即過程層網(wǎng)絡(包括過程層GOOSE網(wǎng)絡及過程層SV采樣值網(wǎng)絡)、站控層網(wǎng)絡。

(1)過程層：過程層是一次設備與二次設備的結合面，主要由電子式互感器、合并單元、智能單元等自動化設備構成，主要完成與一次設備相關的功能，如開關量、模擬量的采集以及控制命令的執(zhí)行等。其中合并單元、智能終端、過程層交換機都是雙重化配置，站控層交換機有A網(wǎng)和B網(wǎng)。

(2)間隔層：間隔層主要包括變電站的保護、測控、計量等二次設備，主要任務是利用本間隔的數(shù)據(jù)完成對本間隔設備的監(jiān)測和保護判斷。

(3)站控層：站控層主要包括變電站監(jiān)控系統(tǒng)、遠動系統(tǒng)、繼電保護故障信息系統(tǒng)等，其作用是完成對本站內(nèi)間隔層設備及一次設備的控制，并完成與遠方控制中心、工程師站及人機界面的通信功能。其中重要設備如監(jiān)控主機、遠動機、服務器等也是雙重化配置。

2 智能變電站給運維帶來的轉變

智能變電站中設備之間連接介質(zhì)由光纜或雙絞線替代了傳統(tǒng)的電纜，電磁信號被轉換成了數(shù)字信號，二次回路成為了“虛回路”。相比較傳統(tǒng)變電站而言，其運行維護必然帶來一些改變。

2.1 二次設備巡視重點發(fā)生改變

智能組件的網(wǎng)絡化應用，使智能組件在繼電保護中占據(jù)著比傳統(tǒng)保護裝置更重要的位置。一個智能組件采集的電流、電壓信息或者開關、刀閘信息可以同時給線路保護(主變保護)、母線保護 、測控裝置所使用，一旦發(fā)生異?；蚬收?，會影響到多個裝置的正常運行，比如，母線電壓互感器合并單元異?；蚬收蠒r，必須按照母線電壓互感器異?；蚬收咸幚?。因此，加強二次設備巡視，特別是智能組件以及GOOSE通道、SV通道的巡視尤為重要。

2.2 保護壓板發(fā)生改變

傳統(tǒng)保護屏上的保護“硬壓板”被后臺監(jiān)控系統(tǒng)界面上的“軟壓板”所取代，全站只保留了裝置的一塊檢修硬壓板及智能終端的跳合閘硬壓板。傳統(tǒng)投退壓板時，運行人員需要在保護屏上進行操作，現(xiàn)在只需在后臺監(jiān)控系統(tǒng)上用鼠標完成全部操作。特別是智能終端的跳合閘硬壓板，除了裝置異常處理、事故檢查等情況外，禁止通過投退跳合閘來投退保護。

2.3 交換機的重要程度不斷提高

傳統(tǒng)變電站的繼電保護裝置功能的實現(xiàn)均采用“點對點”的方式，各保護裝置之間、保護裝置與操作箱之間均是通過二次電纜連接，是一一對應的。而二次設備的網(wǎng)絡化，雖然大大減少傳統(tǒng)的二次電纜，但是對于網(wǎng)絡交換機的依賴性也同步增加，特別是對于一些網(wǎng)采網(wǎng)跳的裝置，一旦交換機發(fā)生異?；蚬收希瑫苯訉е卵b置失去作用。

2.4 智能終端柜的環(huán)境控制

隨著智能組件的就地化，智能終端柜內(nèi)的環(huán)境控制變得十分重要。每個裝置均在運行過程中散發(fā)熱量，再加上柜外太陽光的照射，因此柜內(nèi)的溫濕度決定了設備能否正常運行，其可靠性直接影響著變電站安全穩(wěn)定運行。就目前使用的傳統(tǒng)柜體而言，散熱效果較差，對智能組件的穩(wěn)定運行造成威脅。因此，需要運行人員加強對智能終端柜熱交換機的巡視。

3 結語

智能電網(wǎng)是當今世界電力乃至能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展變革的最新動向，代表著未來發(fā)展的方向和社會的進步，智能化變電站作為智能電網(wǎng)的基礎和重要節(jié)點，我們必須熟練掌握智能化變電站運維的關鍵技術，總結實際運行經(jīng)驗，提高運維水平，確保智能電網(wǎng)變電站的安全穩(wěn)定運行。