智能變電站一體化監(jiān)控系統(tǒng)的研究與創(chuàng)新

郝 強，王順江，吳克斌，陳潤晶，姜麗娜

（1.國網(wǎng)丹東供電公司，遼寧 丹東 118001；2.國網(wǎng)遼寧省電力有限公司，遼寧 沈陽 110006）

智能變電站一體化監(jiān)控系統(tǒng)的研究與創(chuàng)新

郝 強1，王順江2，吳克斌1，陳潤晶1，姜麗娜1

（1.國網(wǎng)丹東供電公司，遼寧 丹東 118001；2.國網(wǎng)遼寧省電力有限公司，遼寧 沈陽 110006）

結(jié)合生產(chǎn)實際，綜合考慮國內(nèi)著名變電站自動化公司設(shè)備的原理和特點，并結(jié)合智能變電站的現(xiàn)場運行維護(hù)經(jīng)驗，提出在繼電保護(hù)模型信息、與主站信息交互功能、在過程層虛端子對信號進(jìn)行優(yōu)化處理、建立一體化調(diào)試維護(hù)系統(tǒng)4個方面對智能變電站一體化監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行研究與創(chuàng)新。

智能變電站；一體化監(jiān)控系統(tǒng)；IEC61850

智能變電站是智能電網(wǎng)中變換電壓、接受和分配電能、控制電力流向和調(diào)整電壓的重要電力設(shè)施，是智能電網(wǎng)“電力流、信息流、業(yè)務(wù)流”三流匯集的焦點，對建設(shè)堅強智能電網(wǎng)具有極為重要的作用［1－3］。一體化監(jiān)控系統(tǒng)是智能變電站的核心與難點，在一體化監(jiān)控系統(tǒng)的調(diào)試和應(yīng)用過程中，遇到了一些問題，為了從根本上解決問題，提高調(diào)試效率與設(shè)備質(zhì)量，對智能變電站一體化監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行了深入研究。

1 IEC61850工程繼電保護(hù)模型信息的完善與創(chuàng)新

IEC61850工程繼電保護(hù)應(yīng)用模型［4］，還有需要進(jìn)一步完善的地方，模型不僅考慮裝置自身的需要，還要考慮到調(diào)控一體化的要求。

1.1 根據(jù)實際情況增加模型數(shù)據(jù)集

保護(hù)事件數(shù)據(jù)集需要進(jìn)一步分為跳閘的保護(hù)事件和一般的保護(hù)事件。這樣監(jiān)控系統(tǒng)可在導(dǎo)入裝置模型后對數(shù)據(jù)集的動作屬性、告警等級進(jìn)行自動的相應(yīng)設(shè)置。例如“保護(hù)啟動”的保護(hù)事件，保護(hù)啟動后不一定就跳閘，保護(hù)啟動應(yīng)該是告知事件。

1.2 需要對模型的信息描述進(jìn)行規(guī)范

同一信息描述不統(tǒng)一，集成時降低了工作效率與質(zhì)量，例如同樣的檢修壓板，四方公司保護(hù)描述是“保護(hù)檢修狀態(tài)”，深瑞公司保護(hù)描述是“檢修狀態(tài)”，許繼公司的測控描述為“檢修壓板”，四方公司合并單元描述為“檢修狀態(tài)”，四方公司智能終端描述為“檢修開入”，應(yīng)統(tǒng)一修改為“保護(hù)檢修壓板”、“測控檢修壓板”、“合并單元檢修壓板”、“智能終端檢修壓板”。這樣模型信息導(dǎo)入監(jiān)控后就不需要做任何修改。

1.3 模型中的信息要與動作屬性的描述相適應(yīng)

如保護(hù)事件“距離Ⅰ段”即可，而不必是“距離Ⅰ段動作”，因為信息后面還有“動作／復(fù)歸”或“出口／復(fù)歸”等動作屬性的描述。避免出現(xiàn)“距離Ⅰ段動作 動作”這樣的信息。

1.4 增加一類監(jiān)控處理信息的類別

對于TWJ、HWJ、合后狀態(tài)等信息，僅存歷史庫，告警窗不顯示，是比告知還低的等級，供出現(xiàn)問題后查閱。

2 與主站信息交互功能的研究和創(chuàng)新

調(diào)控中心主站接入的變電站很多，信息量非常大，一體化監(jiān)控的遠(yuǎn)程瀏覽和告警直傳功能就顯得非常重要［5］。

遠(yuǎn)程瀏覽功能，除了瀏覽一次接線圖，各間隔分圖，電網(wǎng)實時運行數(shù)據(jù)，還應(yīng)該能調(diào)閱告警窗、歷史記錄、故障錄波、故障綜合分析結(jié)果等信息。現(xiàn)在廠家大都只實現(xiàn)了前半部分的功能。實現(xiàn)后半部分功能才具有更大的意義，與主站通信調(diào)控直采的內(nèi)容將極大地簡化。

調(diào)控直采遙信送一些斷路器、隔離開關(guān)的位置，一次設(shè)備故障、一次設(shè)備告警、二次設(shè)備相關(guān)的異常信號、保護(hù)動作信號等。一次設(shè)備故障、一次設(shè)備告警的硬接點信號也較多，如果在接點處就并在一起合成，則無法送出各具體信號；在通信網(wǎng)關(guān)機(jī)合成，則現(xiàn)場工作量大，還容易出現(xiàn)錯誤，應(yīng)該遵循最大化工廠工作量、最小化現(xiàn)場工作量的原則，減少現(xiàn)場對信息的合成等處理。設(shè)計院在圖紙設(shè)計階段就對一次設(shè)備信號進(jìn)行分類，一次設(shè)備故障、一次設(shè)備告警類的信號分別連接到測控不同的虛端子，一次設(shè)備的故障連到測控的一次設(shè)備故障類虛端子，一次設(shè)備告警連到測控的一次設(shè)備告警類虛端子，由測控自動生成產(chǎn)生一次設(shè)備故障和一次設(shè)備告警，由測控裝置的程序自動合成完成。

遠(yuǎn)程瀏覽功能有的地方僅瀏覽主接線圖，這對調(diào)控中心的監(jiān)控是不夠的，應(yīng)該有各間隔的分圖、通信狀態(tài)圖、GOOSE通信圖等，現(xiàn)場后臺的詳細(xì)信息提供給主站參考（見圖1）。現(xiàn)場自動化人員對設(shè)備更熟悉，提供詳實、更符合現(xiàn)場設(shè)備實際的各種監(jiān)控用圖供主站監(jiān)控使用，即使同樣的圖，主站也不需要再重復(fù)畫圖，減少了重復(fù)工作、同時也提高了質(zhì)量和效率。

3 在過程層虛端子對信號進(jìn)行優(yōu)化處理

3.1 虛端子信號的2選1接入方法，可對過程層信號進(jìn)行優(yōu)化

2選1接入方法就是采用GOOSE方式輸入的虛端子信號，測控支持雙通道輸入裝置按照“先到先得”原則對雙通道數(shù)據(jù)進(jìn)行切換（見圖2）。在智能終端各運行工況下的切換邏輯如下：

圖1 220 kV變電站現(xiàn)場監(jiān)控間隔分圖

圖2 GOOSE接入方式

a.A智能終端異常（網(wǎng)絡(luò)斷或數(shù)據(jù)品質(zhì)異常），B智能終端正常取用B智能終端開入；

b.B智能終端異常（網(wǎng)絡(luò)斷或數(shù)據(jù)品質(zhì)異常），A智能終端正常取用A智能終端開入；

c.A、B智能終端均異常（網(wǎng)絡(luò)斷或數(shù)據(jù)品質(zhì)異常）遙信保持當(dāng)前狀態(tài)不刷新；

d.A、B智能終端均正常。以先變位開入為準(zhǔn)，在雙智能終端信號不一致時發(fā)告警信號。

智能變電站雙套智能終端對應(yīng)單套測控的情況，對于斷路器、隔離開關(guān)位置信號都采用2選1的接入方法，對于其它提供雙節(jié)點的告警信號虛端子采用普通的連接方法，例如某220 kV智能變電站設(shè)計院的原設(shè)計是開關(guān)間隔事故信號、彈簧未儲能、開關(guān)彈簧儲能超時、開關(guān)低氣壓分合閘閉鎖信號等分別都接入，后臺顯示2套信號，通過在虛端子特殊處理，采用2對1的接入原則，2個智能終端的信號對應(yīng)后臺庫只做1個信號，轉(zhuǎn)發(fā)主站也不用做或遙信處理。

3.2 2套智能終端的運行異常、裝置故障信號的優(yōu)化處理

原先設(shè)計的2套智能終端的運行異常、裝置故障信號硬接線互采。這樣當(dāng)1套智能終端故障退出運行時，正常運行智能終端的運行異常、裝置故障信號都無法上送。運行異常采用本智能終端產(chǎn)生的報文，而不是硬接點信號，本裝置故障信號采用本智能終端的軟報文故障信號和另一智能終端采集的本裝置硬接點信號的虛端子特殊處理，當(dāng)本裝置單獨運行時，自檢出的故障只要不影響GOOSE，都可上送，影響到GOOSE或斷電，可通過與GOOSE通信中斷來判斷。

4 建立一體化調(diào)試維護(hù)系統(tǒng)

隨著智能變電站一體化監(jiān)控系統(tǒng)的建立與實施［6－7］，建立與之相適應(yīng)的“一體化調(diào)試維護(hù)系統(tǒng)”顯得非常必要?！叭宕蟆睂S站自動化劃歸大檢修、主站自動化劃歸大運行，這樣變電站調(diào)試、維護(hù)需要兩個部門之間的協(xié)調(diào)，存在效率低的問題?，F(xiàn)有的變電站調(diào)試維護(hù)存在需要的人員多問題。以保護(hù)試驗對試信息為例，試驗需要3人，后臺監(jiān)控需要2人，主站1人，共需6人?，F(xiàn)有的調(diào)試方法改進(jìn)后的調(diào)試質(zhì)量還有進(jìn)一步提升的空間。主站人員對現(xiàn)場不熟悉，有的問題不能及時發(fā)現(xiàn)。

建立與智能變電站一體化監(jiān)控系統(tǒng)相適應(yīng)的一體化調(diào)試維護(hù)系統(tǒng)。一體化監(jiān)控系統(tǒng)的功能“告警直傳、遠(yuǎn)程瀏覽”等，在主站與廠站的信息交互中極大地強化了廠站功能，有問題大多需要廠站來解決。這樣主站和廠站的信息交互工作主要交給廠站來完成。

將主站工作站顯示屏的內(nèi)容傳到廠站，用專用的筆記本電腦在調(diào)試設(shè)備處顯示廠站監(jiān)控畫面和主站監(jiān)控畫面。以保護(hù)試驗為例，只需3人就可完成現(xiàn)場試驗及與后臺監(jiān)控、主站監(jiān)控的聯(lián)調(diào)。

一體化調(diào)試維護(hù)系統(tǒng)還應(yīng)具有模擬主站系統(tǒng)功能的裝置，在廠家就可對廠站設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)主站功能進(jìn)行測試，或在現(xiàn)場與主站通信還未通時，對廠站設(shè)備進(jìn)行測試。

5 結(jié)束語

以上的研究與創(chuàng)新已經(jīng)發(fā)揮了很大作用，如果進(jìn)一步推廣，將會使智能變電站一體化監(jiān)控技術(shù)的實用性邁上新的臺階，使電網(wǎng)的安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)運行水平達(dá)到一個嶄新的高度。

［1］藍(lán)海濤.智能變電站繼電保護(hù)二次安全措施規(guī)范化的建議［J］.智能電網(wǎng)，2014，62（5）：64－66.

［2］高 濤，鄧 玲.智能電網(wǎng)及其國內(nèi)外發(fā)展概述［J］.東北電力技術(shù)，2012，33（2）：6－10.

［3］張幼明，高忠繼，黃 旭.智能變電站技術(shù)應(yīng)用研究分析［J］.東北電力技術(shù)，2012，33（5）：1－3.

［4］梁曉亮，潘愛峰，董 超.甜水500 kV變電站告警直傳和遠(yuǎn)程圖形瀏覽技術(shù)的方案與實現(xiàn)［J］.東北電力技術(shù)，2014，35（7）：10－13.

［5］Q／GDW 396—2009，IEC61850工程繼電保護(hù)應(yīng)用模型［S］.

［6］樊 陳，倪益民，竇仁暉，等.智能變電站一體化監(jiān)控系統(tǒng)有關(guān)規(guī)范解讀［J］.電力系統(tǒng)自動化，2012，36（19）：1－5.

［7］黃少雄，黃太貴，程 栩.智能變電站信息一體化平臺建設(shè)方案研究［J］.東北電力技術(shù)，2012，33（2）：21－24.

Research and Innovation on Integrated Supervision and Control System of Smart Substation

HAO Qiang1，WANG Shun?jiang2，WU Ke?bin1，CHEN Run?jing1，JIANG Li?na1
（1.State Grid Dandong Electric Power Supply Company，Dandong，Liaoning 118001，China；2.State Grid Liaoning Electric Power Co.，Ltd.，Shenyang，Liaoning 110006，China）

This article proposes model information of relay protection，information interactive function with remote control station，the optimization of signal processing，integrated debugging and maintenance system by combining actual production，the principle and characteristics of equipment for domestic well?known substation antomation company are considered，integrated supervision and control system of smart substation is studied.

Smart substation；Integrated supervision and control system；IEC61850

TM76；TM63

A

1004－7913（2015）09－0016－03

郝 強（1978—），男，學(xué)士，高級工程師，高級技師，主要研究方向為變電站保護(hù)自動化、調(diào)度自動化。

2015－06－30）