智能變電站設(shè)備安全運行問題探討

李家兵++劉紅云++徐小林++李迎紅

【摘 要】本文對智能變電站的一體化五防、母線合并單元、安全措施等運行中存在問題進行了描述，并闡述了解決的方案。智能變電站已在電網(wǎng)中廣泛應(yīng)用，一次設(shè)備智能化、二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化、高級應(yīng)用等先進、可靠的技術(shù)，逐步實現(xiàn)電網(wǎng)的信息數(shù)字化、通信平臺網(wǎng)絡(luò)化、信息共享標準化，也為電網(wǎng)實時自動控制、智能調(diào)節(jié)、在線分析決策、協(xié)同互動等提供了依據(jù)。但是，受現(xiàn)狀的影響，我國的智能變電站運行中仍然存在一些不可忽視的問題，需要進一步的探討。

【關(guān)鍵詞】智能變電站 一體化五防 合并單元 安全措施

1 運行中存在的問題

1.1 一體化五防的問題

在智能變電站中，通過以太網(wǎng)和嵌入式硬件技術(shù)，將五防系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)有效的組合在一起，實現(xiàn)一體化五防功能。依據(jù)網(wǎng)絡(luò)信息共享和互操作性，通過間隔層網(wǎng)絡(luò)識別運行實時狀態(tài)并決策邏輯判斷，通過過程層網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)變電站的五防操作邏輯閉鎖功能，克服了傳統(tǒng)變電站五防系統(tǒng)與綜自系統(tǒng)之間繁雜的信息交互及校驗程序。然而，一體化五防的高度集成也給運行中帶來一些困惑。如因后臺監(jiān)控主機故障造成五防系統(tǒng)不能使用問題，因網(wǎng)絡(luò)信息故障造成五防邏輯無法完成操作問題等，如不有效解決以上問題，一體化五防失去合優(yōu)勢，給日常運行維護帶來困難。

1.2 母線合并單元的問題

與傳統(tǒng)變電站相比，智能變電站交流采樣采用合并單元對來自互感器的電壓/電流信號進行數(shù)字化采樣，并將采樣數(shù)據(jù)以SV報文形式送給保護、測控等智能設(shè)備，同時還能夠?qū)崿F(xiàn)母線電壓的并列、切換等功能。在智能變電站中設(shè)計中為實現(xiàn)數(shù)據(jù)最大化的共享，將母線合并單元采集的電壓分量轉(zhuǎn)數(shù)字信息后，采用級聯(lián)的方式分別與各間隔的合并單元連接，從而使各間隔線路合并單元獲取電壓分量。雖然該方式充分的體現(xiàn)了智能變電站“信息冗余，數(shù)據(jù)共享”的特點，但在實際運行中，若母線合并單元故障，將造成相應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的母差保護和間隔保護無電壓分量，影響電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行。

1.3 安全措施的問題

智能變電站最核心的技術(shù)在于使用工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)二次接線傳遞數(shù)字和模擬信號，原有相互耦合的二次接線將由相互高度耦合、抽象的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流代替。按照常規(guī)變電站“明顯電氣斷點”的原則實施智能變電站的安全措施已不適合，尤其是在檢修過程中，對待檢設(shè)備實施安全隔離措施，不影響在運設(shè)備的安全運行，是一件較為繁瑣、細致的工作，稍有不慎就造成誤投、錯投、漏投等事件，嚴重還將影響電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行，如330kV永登變在主變檢修時，因誤投中開關(guān)合并單元“檢修壓板”閉鎖某線路保護裝置，當某線路發(fā)生故障時，因線路保護裝置被閉鎖，擴大停電范圍從而導致全站失壓事故。因此，安全措施的實施是智能變電站安全運行的重點。

2 解決的方案

2.1 一體化五防解決方案

目前智能變電站一體化五防系統(tǒng)按單套配置，為解決以上問題，將一體化五防系統(tǒng)按雙套配置，實現(xiàn)冗余配置雙網(wǎng)雙主機，當其中一臺監(jiān)控主機因故障退出，另外一臺主機可以直接調(diào)出當前操作票繼續(xù)操作。為防止雙臺監(jiān)控主機出現(xiàn)故障，可將測控裝置的間隔五防與一體化五防有機的進行結(jié)合，實現(xiàn)信息交互，并納入到五防管理，做為五防系統(tǒng)的“近后備”。監(jiān)控系統(tǒng)正常運行時，實時監(jiān)測測控裝置的五防邏輯，當監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)生故障時，后臺一體化五防系統(tǒng)無法正常工作，可通過測控裝置五防邏輯進行實時判斷，從而滿足五防要求。

2.2 母線合并單元解決方案

按照《Q/GDW 426-2010 智能變電站合并單元技術(shù)規(guī)范》 第4.4.2要求，母線電壓應(yīng)配置單獨的母線電壓合并單元。對于單母線拉線，一臺母線電壓合并單元對應(yīng)一段母線，對于雙母線接線，一臺母線電壓合并單元宜同時接收兩段母線電壓。若出現(xiàn)上述故障，應(yīng)停用相應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的母差保護和間隔保護，按照繼電保護管理要求，運行設(shè)備嚴禁無保護運行，若采用單套配置的智能變電站（如110kVE及以下）兩個要求都滿足，最安全的辦法是一次設(shè)備陪停，這將擴大停電范圍。為解決上述問題，根據(jù)運行經(jīng)驗可采用兩種方案，方案一：可將同一網(wǎng)絡(luò)的母線合并單元按雙重化配置，運行時分別與線路合并單元級聯(lián)，設(shè)主備方式，若主供合并單元出現(xiàn)故障，線路合并單元自動取備供合并單元電壓，主供合并單元發(fā)出告警信息。技術(shù)人員監(jiān)視到信息時可及時處理，從而保障電網(wǎng)的安全運行。方案二：可增加間隔線路PT，間隔合并單元直接采集線路PT電壓供保護、測控等裝置運行需要，按該方案配置，母線合并單元出現(xiàn)故障不影響間隔保護運行，因而不影響運行設(shè)備安全穩(wěn)定運行。該方案已在某220kV雙母接線方式的智能變電站實施，從安全穩(wěn)定運行的角度來看比采用母線合并級聯(lián)方式要好，不足之處要增加相應(yīng)一次設(shè)備，增加了設(shè)備成本。

2.3 安全措施解決方案

智能變電站繼電保護安全措施涉及的設(shè)備主要包括GPS、交換機、合并單元、智能終端以及保護裝置。通過采用的手段包括：從物理上將保護與保護間或保護與智能終端之間的光纖隔斷方式；退出相應(yīng)軟壓板，如GS軟壓板、MU軟壓板，從而斷開虛回路的鏈路方式；投入“檢修狀態(tài)”硬壓板；退出相應(yīng)出口硬壓板等。為了解決智能變電站軟壓板、鏈路不直觀，易造成漏、錯、誤投（斷）的問題。結(jié)合實際運行經(jīng)驗，提出基于后臺監(jiān)控系統(tǒng)可視安措的方案：首先在后臺監(jiān)控系統(tǒng)開辟一個界面，繪制各間隔智能設(shè)備間的虛回路鏈路聯(lián)結(jié)關(guān)系，再通過站控層網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)到相關(guān)的智能設(shè)備，實時監(jiān)視智能設(shè)備的檢修壓板、GOOSE發(fā)送、接收壓板狀態(tài)及鏈路狀態(tài)，以圖形化方式直觀展示。當實施相關(guān)安全措施時，該界面反映相應(yīng)的狀態(tài)，實施完畢后自動生成報告，將該報告與安全措施票進行比對，進一步檢查安全措施的正確性。該方案已在荊門220kV棗山、麗山等變電站實施，取得了較好的效果。

3 結(jié)語

智能變電站是對傳統(tǒng)變電站的革新和創(chuàng)新，是對傳統(tǒng)變電站建設(shè)的提高和優(yōu)化，是實現(xiàn)智能電網(wǎng)的根本。在智能變電站日常運行維中，還存在信息安全、數(shù)據(jù)共享、數(shù)據(jù)采集、實施方案等問題，為進一步保障智能變電站安全穩(wěn)定運行，需要我們密切關(guān)注細節(jié)，加強新技術(shù)、新設(shè)備的消化和吸收，確保智能變電站的安全穩(wěn)定運行。