基于不停電傳動試驗的變電站監(jiān)控信息核對

謝卿，張璐，田原

（國網(wǎng)陜西省電力公司西安供電公司，陜西西安，710032）

基于不停電傳動試驗的變電站監(jiān)控信息核對

謝卿，張璐，田原

（國網(wǎng)陜西省電力公司西安供電公司，陜西西安，710032）

西安地質(zhì)調(diào)查中心亟需建設(shè)新的調(diào)控系統(tǒng)，實現(xiàn)高效處理海量數(shù)據(jù)、合理控制建設(shè)工期，確保優(yōu)質(zhì)供電服務(wù)。立足于充分發(fā)揮調(diào)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)繼承的優(yōu)勢，嘗試轉(zhuǎn)換思路，創(chuàng)新地提出了不停電傳動試驗方法。通過平臺搭建、試驗設(shè)計和應(yīng)用實踐，有效地解決了電力調(diào)控系統(tǒng)的變電站監(jiān)控信息核對問題。僅用3個月便完成了100多座變電站的4 164點“四遙”監(jiān)控信息核對，縮短工期2.5年，減少了停電帶來的電能量損失約1 500萬千瓦時。表明對全國電網(wǎng)同類問題有重大參考和借鑒作用，具有明顯的經(jīng)濟、安全和管理效益。

不停電； 傳動試驗； 電力調(diào)控系統(tǒng)；變電站；監(jiān)控信息核對；“四遙”

引言

建設(shè)堅強的智能電網(wǎng)需要功能更加強大、更加智能化的調(diào)度系統(tǒng)。未來的智能電網(wǎng)，一是要具有堅強的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)；二是要具備信息化、自動化、互動化的特征和自愈能力；三是要擁有方便與用戶實時交互溝通，支持分布式電源和雙向潮流等特點。調(diào)度中心作為電網(wǎng)監(jiān)控的中樞，迫切需要建設(shè)具備實時分析、智能決策、適應(yīng)市場化要求的安全可靠的智能型調(diào)度自動化系統(tǒng)，以提高對電網(wǎng)的駕馭能力[1-5]。

西安地質(zhì)調(diào)查中心（以下簡稱西安地調(diào)）亟需建設(shè)新的調(diào)控系統(tǒng)以取代老的集控系統(tǒng)，必須對原結(jié)構(gòu)和功能進行補充和完善，以滿足智能電網(wǎng)調(diào)度監(jiān)控的要求。若沿用傳統(tǒng)的停電傳動試驗方法，無論是從工程量、施工難度，還是建設(shè)周期等方面，均難以保障在規(guī)定時限之內(nèi)完成變電站監(jiān)控信息核對的工作。

本文通過充分發(fā)揮調(diào)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)繼承的優(yōu)勢，致力于解決傳統(tǒng)的停電傳動試驗方法耗時過長的問題；采用不停電傳動試驗方法，解決電力調(diào)控系統(tǒng)的變電站監(jiān)控信息核對問題。

1 現(xiàn)狀與問題

西安電網(wǎng)供電面積1.01萬平方公里。西安地調(diào)建設(shè)新的調(diào)控系統(tǒng)取代老的集控系統(tǒng)之后，對西安電網(wǎng)所屬一百余座110千伏變電站實行集中調(diào)控，對城區(qū)內(nèi)6～35千伏變電設(shè)備進行集中監(jiān)控，開展110千伏輸變電設(shè)備運行狀態(tài)在線監(jiān)測業(yè)務(wù)。利用數(shù)據(jù)網(wǎng)接入所管轄的百余座變電站，共接入已運行變電站監(jiān)控信息36萬余點，其中遙信25.7萬點，遙測4.1萬點，遙控6.5萬點。調(diào)控系統(tǒng)中每個變電站的監(jiān)控信息均繼承自原集控系統(tǒng)。

在調(diào)控系統(tǒng)各站監(jiān)控信息建立完成后，需要進行檢測、核對。若進行常規(guī)的停電傳動試驗，則每個變電站平均需20個小時的停電傳動試驗時間。在電網(wǎng)運行允許的假設(shè)前提下，每天停電時間可安排在0:00至6:00間，則每個變電站需要經(jīng)過3至4天才能完成核對?？紤]其他因素，安排一百余座變電站依次進行停電傳動試驗，至少需要2.5年的時間。

以上現(xiàn)狀表明，變電站監(jiān)控信息核對工作耗時大，傳統(tǒng)方式不可行。

圖1 電網(wǎng)監(jiān)控與調(diào)度自動化系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)圖

2 傳統(tǒng)傳動原理

電網(wǎng)監(jiān)控與調(diào)度自動化系統(tǒng)（以下簡稱調(diào)控系統(tǒng)）如圖1所示，基本結(jié)構(gòu)包括調(diào)度中心、廠站端和信息傳輸通道三大部分。根據(jù)所完成的功能的不同，可以將此系統(tǒng)劃分為信息采集和命令執(zhí)行子系統(tǒng)、信息傳輸子系統(tǒng)、信息收集處理和控制子系統(tǒng)、人機聯(lián)系子系統(tǒng)[2]。

信息采集和命令執(zhí)行子系統(tǒng)為設(shè)置在發(fā)電廠或變電站中的遠動終端，其作用是采集各發(fā)電廠、變電站中各種表征電力系統(tǒng)運行狀態(tài)的實時信息，并根據(jù)運行需要將有關(guān)信息通過遠動終端送到調(diào)度中心，同時也接收調(diào)度端發(fā)來的控制命令，并執(zhí)行相應(yīng)操作[3]。

遠動終端與調(diào)度中心主站配合可以實現(xiàn)“四遙”功能——遙測、遙信、遙控和遙調(diào)。遙測是指采集并傳送電力系統(tǒng)運行模擬量的實時信息，這些信息既包括反映系統(tǒng)運行狀態(tài)的各種電氣量（如發(fā)電機出力、母線電壓、系統(tǒng)潮流、有功負荷與無功負荷、線路電流、電能量和頻率等），也包括某些與系統(tǒng)運行有關(guān)的非電氣量（如反映變壓器的溫度、周圍環(huán)境的溫度和濕度等）；遙信是指采集并傳送電力系統(tǒng)中數(shù)字量的實時信息，如繼電保護和自動裝置的動作信息，斷路器的狀態(tài)信息，發(fā)電機開、停狀態(tài)信息等；遙控是指接收調(diào)度中心主站發(fā)送的命令信息，執(zhí)行對斷路器的分、合閘，發(fā)電機的開、停，并聯(lián)電容器的投、切等操作；遙調(diào)是指接收并執(zhí)行調(diào)度中心主站計算機發(fā)送的遙調(diào)命令，如調(diào)整發(fā)電機的有功出力或無功出力以及發(fā)電機組的電壓、變壓器的分接頭等[4]。

本文研究的對象是傳動試驗。在電氣工程中，傳動試驗主要是指斷路器（開關(guān)）等設(shè)備開、關(guān)操作試驗，繼電保護模擬試驗（施加電流及電壓，以及開關(guān)量），信號回路試驗（運行、故障信號），以及計算機后臺操作及通信試驗。目的是綜合檢查設(shè)備、安裝以及設(shè)計是否滿足要求，是安裝工程驗收送電前的最后一道重要試驗項目。

在全站停電的前提下，通過遠動終端與調(diào)度中心主站配合，逐點核對“四遙”功能，就是傳統(tǒng)的停電傳動試驗的做法。

3 不停電傳動試驗概述

3.1 調(diào)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)繼承的特點

原集控系統(tǒng)中接入的變電站監(jiān)控信息都是實際在網(wǎng)運行的設(shè)備信息。變電站監(jiān)控信息經(jīng)過了投運前的停電傳動試驗和投運后實際運行驗證。原集控系統(tǒng)至變電站端二次設(shè)備、一次設(shè)備的整個信息傳輸流程是真實、可靠的。調(diào)控系統(tǒng)繼承了原集控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，僅需驗證調(diào)控系統(tǒng)至廠站端遠動裝置的正確性即可，變電站端遠動裝置及其他站控層、間隔層的設(shè)備維持原狀態(tài)，無需再進行傳動驗證。該過程說明如圖2所示。

圖2 調(diào)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)繼承說明圖

從電氣工程安全的角度出發(fā)，經(jīng)過多年運行和維護后，變電站廠站端設(shè)備也經(jīng)歷升級改造和更換，原集控系統(tǒng)各變電站的監(jiān)控信息數(shù)據(jù)庫也存在與廠站端遠動裝置數(shù)據(jù)庫不一致的情況。這類缺陷在調(diào)控系統(tǒng)繼承集控系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的過程中也被繼承了下來。

3.2 不停電傳動試驗原理

調(diào)控系統(tǒng)利用數(shù)據(jù)庫導入程序，從原有集控系統(tǒng)繼承各變電站監(jiān)控信息數(shù)據(jù)庫，這些數(shù)據(jù)庫信息經(jīng)過了多年實際運行的檢驗，是真實可靠的，同時經(jīng)過多年的人工運維后，也客觀存在一些不嚴重的運行缺陷。

調(diào)控系統(tǒng)利用制圖工具繪制與原集控系統(tǒng)及現(xiàn)場運行一致的變電站一次圖形。

各變電站由電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)接入調(diào)控系統(tǒng)，其通信規(guī)約采用IEC68070-5-104規(guī)約[5]。從調(diào)控系統(tǒng)至變電站廠站端站控層設(shè)備，信號傳輸過程如圖3所示。

圖3 調(diào)控端至廠站端信號傳輸過程

將調(diào)控系統(tǒng)主站端數(shù)據(jù)庫與廠站端運動機的實際運行庫進行直接比對，能夠檢驗出這些隱含運行缺陷，更進一步地提升調(diào)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)的準確性，這也從實用化角度驗證了不停電傳動的可靠性。

在停電傳動試驗過程中，遙信及遙測由遠動裝置采集后通過通信通道以報文形式上傳至調(diào)控端前置機，前置機解析報文，將遙測、遙信數(shù)據(jù)傳至調(diào)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫進行處理后，再由人機界面通過圖形和報文的形式展示出來。對于遙控，人機界面下達遙控命令，通過數(shù)據(jù)庫傳達至前置機，前置機將命令處理為相應(yīng)報文，通過通信通道傳至相應(yīng)廠站的遠動裝置，遠動裝置處理命令后下發(fā)至保護裝置，再經(jīng)過遙控返校和遙控確認的過程后，完成遙控過程，后臺監(jiān)控機可對整個過程進行全程監(jiān)視。遙控過程示意如圖4所示。

圖4 遙控過程圖

為了避免停電傳動試驗所帶來的諸多弊端，可搭建自動化試驗平臺，建立調(diào)控端至廠站端遠動部分的自動化設(shè)備，即建立離線調(diào)控端系統(tǒng)，其圖形、數(shù)據(jù)庫及規(guī)約等參數(shù)配置與在線調(diào)控系統(tǒng)完全一致；建立廠站端自動化系統(tǒng)，其遠動機數(shù)據(jù)庫與參數(shù)配置與真實廠站端遠動機完全一致；同時，建立真實數(shù)據(jù)網(wǎng)傳輸系統(tǒng)，搭建廠站端與調(diào)控端數(shù)據(jù)網(wǎng)設(shè)備，其配置與真實數(shù)據(jù)網(wǎng)設(shè)備配置完全一致。那么在該試驗平臺上，可以采用信號發(fā)生器來模擬遙信和遙測量，將遙信和遙測信息輸入試驗平臺遠動機，遠動機再經(jīng)過通信傳輸至離線調(diào)控系統(tǒng)，最終反映至人機界面。對于遙控，可以通過離線調(diào)控系統(tǒng)人機界面下發(fā)命令，通過數(shù)據(jù)庫和前置機，輸出遙控選擇報文，通過通信傳輸至遠動機，再經(jīng)過遙控返校和遙控確認，完成遙控過程，通過后臺監(jiān)控查看遠動裝置輸入輸出報文情況，分析檢驗調(diào)控系統(tǒng)遙控的正確性。由此，可以通過不停電傳動試驗，檢測調(diào)控系統(tǒng)的遙測、遙信及遙控數(shù)據(jù)庫、圖形定義以及通道規(guī)約等參數(shù)配置的正確性。不停電傳動原理如圖5所示。

圖5 不停電傳動原理圖

4 不停電傳動試驗設(shè)計與實踐

4.1 試驗平臺結(jié)構(gòu)

傳動試驗的安全性需要格外受到重視。一切傳動試驗應(yīng)該隔離于真實運行的電網(wǎng)之外。進行傳動試驗時要嚴格遵守《電力安全工作規(guī)程》等相關(guān)安全生產(chǎn)規(guī)程執(zhí)行。

因此，本文創(chuàng)新提出搭建不停電傳動試驗?zāi)M平臺，通過建立主站—廠站設(shè)備試驗平臺，真實搭建變電站端遠動裝置、保護裝置、測控裝置、縱向加密裝置以及數(shù)據(jù)網(wǎng)設(shè)備等，全套模擬變電站二次系統(tǒng)，同時搭建主站離線系統(tǒng)，用于與試驗平臺中廠站設(shè)備進行實時溝通聯(lián)調(diào)。試驗平臺結(jié)構(gòu)如圖6所示。該試驗平臺滿足上述不停電傳動試驗需求，并且為今后開展相關(guān)專業(yè)研究提供了試驗環(huán)境。

圖6 試驗平臺結(jié)構(gòu)圖

4.2 試驗過程

4.2.1 工作準備

第一步，采用程序?qū)氲姆绞?，將在線調(diào)控系統(tǒng)所有廠站的數(shù)據(jù)庫和圖形庫拷貝至試驗平臺的離線調(diào)控系統(tǒng)。該數(shù)據(jù)庫是繼承自原集控系統(tǒng)的，是經(jīng)過停電傳動試驗核對和實際運行的數(shù)據(jù)庫。

第二步，將需要進行不停電傳動試驗的變電站遠動機數(shù)據(jù)庫從站端拷貝至試驗平臺的遠動機內(nèi)。該遠動庫是變電站真實運行的數(shù)據(jù)庫，是經(jīng)過停電傳動試驗過的在網(wǎng)運行庫。

第三步，配置試驗平臺上離線調(diào)控系統(tǒng)和遠動裝置的規(guī)約等參數(shù)，與實際運行狀態(tài)保持一致。

4.2.2 工作實施

通過不停電傳動進行信息核對。

第一步，不停電傳動遙信信息。使用信號發(fā)生器模擬保護裝置、測控裝置采集到的變電站一次設(shè)備的變位信號和二次設(shè)備的保護信號，同時觀察試驗平臺上所接的廠站端后臺監(jiān)控工作站和離線調(diào)控系統(tǒng)的工作站是否發(fā)生相對應(yīng)的信號變化。對變電站所有遙信信息進行逐一傳動，完成遙信庫的核對，同時根據(jù)調(diào)控系統(tǒng)人機畫面SCADA上圖形和光字的閃爍狀態(tài)以及事項窗報警信息來檢測調(diào)控系統(tǒng)圖形定義和事項提示功能是否準確無誤。

第二步，不停電傳動遙測信息。使用信號發(fā)生器發(fā)出模擬量信息，同時觀察試驗平臺上所接的廠站端后臺監(jiān)控和離線調(diào)控系統(tǒng)的工作站是否產(chǎn)生相應(yīng)遙測量。對變電站所有遙測信息進行逐一傳動試驗，完成遙測庫的核對，同時根據(jù)調(diào)控系統(tǒng)工作站圖形畫面上遙測量顯示，檢測圖形定義的正確性。

第三步，不停電傳動遙控信息。對于遙控信號，在試驗平臺的離線調(diào)控系統(tǒng)工作站上，下發(fā)遙控指令，觀察試驗平臺廠站端后臺監(jiān)測是否做出相對應(yīng)的遙控操作提示報文，通過主站端與廠站端遙控選擇—返?！_認的提示報文，檢測調(diào)控系統(tǒng)遙控功能的正確性。

4.3 實際應(yīng)用效果

采用不停電傳動試驗方法，西安地調(diào)僅用時3個月就完成了103座已投運變電站的調(diào)控系統(tǒng)監(jiān)控信息核對。查出調(diào)控系統(tǒng)圖庫缺陷160條。及時準確地消除缺陷，保障了調(diào)控系統(tǒng)的安全可靠穩(wěn)定運行。節(jié)省停電傳動試驗工期約兩年，減少了百余次因變電站接入調(diào)控系統(tǒng)而引起的全站停電，以每站夜間停電6小時計算，共約節(jié)省停電帶來的電量損失1 500萬千瓦時，為調(diào)控系統(tǒng)按期保質(zhì)投入運行提供了堅強的技術(shù)支撐。

結(jié)合正常停電檢修計劃，調(diào)控中心對12座變電站的部分設(shè)備再次進行了停電傳動。對這12座變電站共進行了14次夜間停電，共計停電小時84小時，完成核對數(shù)據(jù)共計4 164點，其中遙信2 820點，遙測821點，遙控523點。而查閱試驗平臺工作記錄可知，在試驗平臺上對這12座變電站的相同部分設(shè)備進行不停電傳動，完成同樣4 164點的核對，用時8個工作日，且不停電傳動進行監(jiān)控數(shù)據(jù)驗證結(jié)果與停電傳動實際結(jié)果完全一致，再次驗證了不停電傳動方法的有效性。

5 結(jié)論

本文從調(diào)控系統(tǒng)建設(shè)技術(shù)需求著手，分析了調(diào)控系統(tǒng)主站至變電站的站控層的信息傳輸過程，提出了采用不停電傳動試驗的方法進行變電站監(jiān)控信息核對。

該方法邏輯嚴謹、過程可靠、結(jié)果正確，在不停電的前提下保障了監(jiān)控信息核對的準確性，為調(diào)控系統(tǒng)升級節(jié)省了大量的時間，同時大幅減少了調(diào)控系統(tǒng)升級對電網(wǎng)運行和電力供應(yīng)的影響，節(jié)約了巨額效益成本。在繼承已經(jīng)過停電傳動試驗在網(wǎng)運行的數(shù)據(jù)庫的情況下，自動化主站系統(tǒng)的系統(tǒng)升級和新建，均可以采用本文所闡述的方法。該方法對全國電網(wǎng)同類問題有重大參考和借鑒作用，具有明顯的經(jīng)濟、安全和管理效益。

[1]鞠陽. 電網(wǎng)監(jiān)控技術(shù)[M]. 北京: 中國電力出版社, 2013: 269-270, 7-8.

[2]李堅. 電網(wǎng)運行及調(diào)度技術(shù)問答[M]. 北京: 中國電力出版社, 2013: 200.

[3]關(guān)于全面推進大運行體系建設(shè)工作的意見. 國家電網(wǎng)調(diào)[2012]263號文件[Z].

[4]馬韜韜, 郭創(chuàng)新, 曹一家, 等. 電網(wǎng)智能調(diào)度自動化系統(tǒng)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]. 電力系統(tǒng)自動化, 2010, 34(9): 7-11.

[5]洪宬, 吳文傳, 張伯明, 等. 基于IEC 61970標準的實時數(shù)據(jù)庫原型系統(tǒng)[J]. 電力系統(tǒng)自動化, 2009, 33(14): 51-55.

Monitoring Information Check for Substation Based on Transmission Test under Uninterruptible Power Supply

XIE Qing, ZHANG Lu, TIAN Yuan
(Xi’an Power Supply Company, State Grid Shaanxi Electric Power Company, Xi’an, Shaanxi,710032, China)

Xi'an Center of Geological Survey is in urgent need of building a new control system, aiming to effectively deal with massive data, feasibly control the construction period, and ensure the quality of power supply services. Based on a full employment of advantages on inheritance of control system data, as well as attempt to idea conversion, an innovative transmission test method under uninterruptible power supply is put forward though platform establishment, experimental design and practical application, effectively solving the problems brought by the control system of monitoring information check for substation. Within only 3 months, 4 164 "four-remote" monitoring information for more than 100 substations are completed, which shortens the construction period of 2.5 years, as well as reduces the loss of electric energy of about 15 million kWh. It is of great reference to similar problems encountered in national power grid, which has obvious effects for economic, safety and management.

Uninterruptible Power Supply; Transmission Test; Electric Power Control System; Substation; Monitoring Information Check; “Four-remote”

TM63

A

2095-8412 (2016) 06-1230-06

10.14103/j.issn.2095-8412.2016.06.048

謝卿(1986-)，女，通信作者，工程師，碩士研究生。研究方向：電力系統(tǒng)自動化。

E-mail: xieqing@xa.sn.sgcc.com.cn

張璐(1988-)，女，工程師，碩士研究生。研究方向：電力系統(tǒng)及其自動化。

田原(1989-)，男，助理工程師，碩士研究生在讀。研究方向：電氣工程及其自動化。