智能變電站二次相關(guān)操作管控系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用

師欽利，王 鵬

（國(guó)網(wǎng)呂梁供電公司，山西呂梁 033000）

0 引言

智能變電站的大量建設(shè)和投運(yùn)，給變電運(yùn)行檢修技術(shù)和各專業(yè)間的協(xié)同配合帶來(lái)了巨大的變化。近年來(lái)由于工作人員對(duì)智能變電站技術(shù)理解和掌握不夠?qū)е虏僮鞑划?dāng)、驗(yàn)收把關(guān)不到位引發(fā)繼電保護(hù)誤動(dòng)事故的概率大大增加，給電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)了嚴(yán)重威脅。2015年9月21日，國(guó)網(wǎng)西藏檢修公司在進(jìn)行220 kV墨竹工卡變電站220 kV開關(guān)合并單元更換，恢復(fù)220 kV母差保護(hù)的過(guò)程中，運(yùn)行人員執(zhí)行倒閘操作順序錯(cuò)誤,導(dǎo)致母差保護(hù)動(dòng)作的事故就是典型案例。事故暴露出的工作人員對(duì)智能變電站技術(shù)不掌握、運(yùn)行管理工作存在薄弱環(huán)節(jié)等突出問(wèn)題，應(yīng)該引起各級(jí)管理和運(yùn)維人員的高度重視，需要認(rèn)真分析智能變電站帶來(lái)的各種變化，破解難題、適應(yīng)和掌控變化，不斷提高智能變電站的運(yùn)維水平和質(zhì)效。

1 二次相關(guān)操作的變化

1.1 壓板設(shè)置和操作的變化

根據(jù)最新線路保護(hù)、元件保護(hù)及輔助裝置標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)規(guī)范要求，智能站保護(hù)裝置只設(shè)“遠(yuǎn)方操作”和“保護(hù)檢修狀態(tài)”硬壓板，保護(hù)功能投退不設(shè)硬壓板；過(guò)程層設(shè)備設(shè)置“檢修狀態(tài)”硬壓板，智能終端設(shè)置出口硬壓板；保護(hù)裝置在發(fā)送端設(shè)置GOOSE輸出軟壓板；除母線保護(hù)的啟動(dòng)失靈開入、母線保護(hù)和變壓器保護(hù)的失靈聯(lián)跳開入外，接收端不設(shè) GOOSE接收軟壓板；保護(hù)裝置按MU設(shè)置“SV接收”軟壓板[1]。運(yùn)行人員二次相關(guān)操作由常規(guī)的保護(hù)屏就地操作功能或出口硬壓板，變成了在一體化監(jiān)控后臺(tái)通過(guò)遙控操作保護(hù)裝置的功能、GOOSE輸出、GOOSE接收、SV接收軟壓板，操作的習(xí)慣、順序、規(guī)范要求和確認(rèn)機(jī)制均發(fā)生了根本性的變化。

1.2 檢修壓板作用及處理機(jī)制的變化

常規(guī)站檢修壓板的作用：根據(jù)常規(guī)保護(hù)裝置技術(shù)和使用說(shuō)明書，常規(guī)保護(hù)裝置“檢修狀態(tài)”硬壓板開入功能描述為：若裝置處于檢修調(diào)試狀態(tài)，不需要向后臺(tái)傳送報(bào)文信息時(shí)置為“1”，否則置為“0”，不影響也不參與保護(hù)的運(yùn)算和執(zhí)行邏輯[2]。

智能站檢修壓板的作用：繼電保護(hù)、安全自動(dòng)裝置、合并單元及智能終端均設(shè)有一塊檢修硬壓板，裝置的檢修狀態(tài)通過(guò)裝置檢修壓板開入實(shí)現(xiàn)，檢修壓板只能就地操作，當(dāng)壓板投入時(shí)，表示裝置處于檢修狀態(tài)。裝置應(yīng)通過(guò)LED狀態(tài)燈、液晶顯示或報(bào)警接點(diǎn)提醒運(yùn)行、檢修人員裝置處于檢修狀態(tài)[3]。裝置將接收到 GOOSE報(bào)文“TEST”位、SV報(bào)文數(shù)據(jù)品質(zhì)“TEST”位與裝置自身檢修壓板狀態(tài)進(jìn)行比較，做“異或”邏輯判斷，兩者一致時(shí)，信號(hào)進(jìn)行處理或動(dòng)作，兩者不一致時(shí)則報(bào)文視為無(wú)效，不參與邏輯運(yùn)算。根據(jù)《IEC 61850工程繼電保護(hù)應(yīng)用模型》 （Q/GDW 1396—2012）規(guī)定，智能變電站各類報(bào)文均有完整、嚴(yán)密的檢修處理機(jī)制[4]。

1.3 二次安全隔離措施的變化

常規(guī)站的二次安全隔離措施是明顯、看得見、可控的實(shí)際回路上的隔離；智能站的二次安全隔離措施更多的是看不見的、虛擬邏輯回路上的隔離，而且虛回路安全隔離措施的“雙重化”要求、“三信息”安全措施核對(duì)技術(shù)、四種安全措施隔離技術(shù)的綜合應(yīng)用，不易被人理解和切實(shí)把控[5]。

2 二次相關(guān)操作管控系統(tǒng)的開發(fā)

2.1 系統(tǒng)硬件架構(gòu)

服務(wù)器（站端、主站端）、工程師站（站端、主站端）、61850規(guī)約網(wǎng)絡(luò)安全隔離裝置（接入站控層交換機(jī)）。

2.2 系統(tǒng)軟件組成

包括服務(wù)器端軟件、工程師站軟件、61850規(guī)約網(wǎng)絡(luò)安全隔離裝置軟件、安全措施可視化軟件、二次相關(guān)操作管控軟件，下面重點(diǎn)對(duì)部分軟件進(jìn)行說(shuō)明。

2.2.1 61850規(guī)約網(wǎng)絡(luò)安全隔離裝置軟件

為了滿足二次安全防護(hù)相關(guān)規(guī)定的要求，工程師站（子站）不直接接入站控層與保護(hù)設(shè)備通信進(jìn)行61850通信，而是通過(guò)61850規(guī)約網(wǎng)絡(luò)安全隔離裝置進(jìn)行規(guī)約轉(zhuǎn)換后，接入站控層交換機(jī)[6]。61850規(guī)約網(wǎng)絡(luò)安全隔離裝置內(nèi)置變電站全站系統(tǒng)配置文件SCD（substation configuration description） 文件分析系統(tǒng)。

2.2.2 安全措施可視化軟件

將保護(hù)裝置、二次回路及軟壓板等信息智能分析后以圖形化顯示裝置檢修狀態(tài)和二次虛回路等的連接狀態(tài)，為運(yùn)維人員提供更為直觀的狀態(tài)確認(rèn)手段。二次虛回路包含但不僅限于軟壓板狀態(tài)、交流回路、跳閘回路、合閘回路、啟失靈回路[7]，安全措施可視化圖樣如圖1所示。

圖1 安全措施可視化圖樣

2.2.3 二次相關(guān)操作管控軟件

圖2為管控系統(tǒng)的實(shí)施主要流程圖。檢修期間，工作人員通過(guò)管控系統(tǒng)下發(fā)執(zhí)行指令至各個(gè)軟壓板后，存儲(chǔ)各個(gè)軟壓板完成操作指令后的執(zhí)行狀態(tài)并進(jìn)行鎖定；在此期間，如果運(yùn)維人員通過(guò)遠(yuǎn)程指令輸入模塊或本地指令輸入模塊使得軟壓板的狀態(tài)發(fā)生改變后，可通過(guò)軟壓板狀態(tài)檢驗(yàn)?zāi)K、復(fù)位操作模塊使改變狀態(tài)后的軟壓板復(fù)位至管控系統(tǒng)的鎖定狀態(tài)。

本系統(tǒng)可通過(guò)站控層網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對(duì)全站繼電保護(hù)裝置軟壓板狀態(tài)的正確監(jiān)視和準(zhǔn)確控制功能，通過(guò)管控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)“一鍵式”執(zhí)行，并將執(zhí)行后狀態(tài)鎖定，如果已鎖定的軟壓板在調(diào)試過(guò)程中出現(xiàn)了與鎖定狀態(tài)不一樣的狀態(tài)，會(huì)通過(guò)復(fù)位操作模塊發(fā)出報(bào)警并可以自動(dòng)執(zhí)行壓板遙控操作（該功能暫不開放），自動(dòng)提醒運(yùn)維及二次檢修人員將壓板恢復(fù)至鎖定狀態(tài)，達(dá)到對(duì)已執(zhí)行檢修操作安全措施管控，防止保護(hù)誤動(dòng)事故發(fā)生。

3 二次相關(guān)操作管控系統(tǒng)的應(yīng)用

2016年01月，在某220 kV智能變電站首檢過(guò)程中進(jìn)行了試用，尤其是在220 kV母線差動(dòng)保護(hù)輪退定檢和新間隔接入測(cè)試過(guò)程中，管控效果明顯。

圖2 系統(tǒng)主要功能實(shí)施流程圖

檢修前的準(zhǔn)備階段由專業(yè)人員根據(jù)檢修要求，結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)化二次工作安全措施專家?guī)熳詣?dòng)生成二次工作安全措施票，并經(jīng)專業(yè)負(fù)責(zé)人審核，同時(shí)利用系統(tǒng)記錄檢修前正常運(yùn)行狀況下所有壓板狀態(tài)。

檢修工作開始前，利用系統(tǒng)將需要防控的軟壓板狀態(tài)進(jìn)行鎖定，也可全部鎖定；檢修過(guò)程中，如果鎖定狀態(tài)的軟壓板出現(xiàn)非預(yù)期操作變位，系統(tǒng)將發(fā)出預(yù)警信號(hào)并自動(dòng)執(zhí)行壓板遙控操作（該功能暫不開放），自動(dòng)提醒運(yùn)維及二次檢修人員將壓板恢復(fù)至鎖定狀態(tài)，防止誤動(dòng)事故的發(fā)生。

檢修工作完成后，自動(dòng)檢查所有壓板是否恢復(fù)至檢修前狀態(tài)，如有異常及時(shí)提醒、告警輸出，保證恢復(fù)正確；另外系統(tǒng)會(huì)全程記錄檢修全過(guò)程的壓板操作，并能事后重現(xiàn)。

4 存在的問(wèn)題

4.1 二次安全防護(hù)及許可認(rèn)證的問(wèn)題

因?yàn)樵撓到y(tǒng)要直接與站控層建立聯(lián)系，而且要對(duì)鎖定狀態(tài)軟壓板實(shí)現(xiàn)自動(dòng)智能防控，就勢(shì)必要執(zhí)行軟壓板的遙控操作，需要考慮系統(tǒng)的安全可靠性和滿足二次安全防護(hù)相關(guān)要求[8]。

4.2 軟壓板和檢修壓板操作權(quán)限的問(wèn)題

現(xiàn)階段智能站一次倒閘操作缺乏成熟統(tǒng)一的典型操作票，相關(guān)二次操作更沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和要求，軟壓板、檢修硬壓板的操作權(quán)限也沒有明確[9]。因此，目前必須對(duì)智能變電站相關(guān)二次操作權(quán)限及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范予以明確，從而更好地對(duì)智能變電站二次相關(guān)操作管控系統(tǒng)進(jìn)行定位，更好地發(fā)揮管控系統(tǒng)功能。

5 提升措施

在解決目前存在的兩個(gè)主要問(wèn)題后，該系統(tǒng)可以按照國(guó)調(diào)中心《智能變電站繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置現(xiàn)場(chǎng)檢修安全措施指導(dǎo)意見（試行）》“一鍵式”安全措施執(zhí)行技術(shù)的相關(guān)要求，實(shí)現(xiàn)二次安全措施的“一鍵式”執(zhí)行。即在保護(hù)投退方式調(diào)整、裝置缺陷處理安全隔離等情況下，可依據(jù)預(yù)先設(shè)定的安全措施票，“一鍵式”退出該裝置發(fā)送軟壓板、相關(guān)運(yùn)行裝置的接收軟壓板等，實(shí)現(xiàn)軟壓板的“一鍵式”操作。

6 結(jié)論

該系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用是規(guī)范智能變電站繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)、提高智能變電站繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置校驗(yàn)、缺陷處理、改擴(kuò)建作業(yè)時(shí)安全措施的可靠性的一次大膽嘗試，也是降低作業(yè)人員誤操作風(fēng)險(xiǎn)、減輕人員壓力，提高智能變電站智能化水平的有益嘗試。

[1]國(guó)網(wǎng)冀北電力有限公司，國(guó)網(wǎng)四川省電力公司，國(guó)家電網(wǎng)公司華中分部，等.線路保護(hù)及輔助裝置標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)規(guī)范:Q/GDW 1161—2013[S].北京：中國(guó)電力出版社，2014.

[2]國(guó)網(wǎng)冀北電力有限公司，國(guó)網(wǎng)電力調(diào)度控制中心，國(guó)網(wǎng)四川省電力公司，等.變壓器、高壓并聯(lián)電抗器和母線保護(hù)及輔助裝置標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)規(guī)范:Q/GDW 1175—2013[S].北京：中國(guó)電力出版社，2013.

[3]國(guó)家電力調(diào)度通信中心,浙江電力調(diào)度通信中心,天津電力調(diào)度通信中心,等.智能變電站繼電保護(hù)技術(shù)規(guī)范：Q/GDW 441—2010[S].北京：中國(guó)電力出版社，2010.

[4]浙江省電力公司，國(guó)家電力調(diào)度控制中心，國(guó)家電網(wǎng)華東分部，等.工程繼電保護(hù)應(yīng)用模型:Q/GDW 1396—2012 IEC 61850[S].北京：中國(guó)電力出版社，2012.

[5]國(guó)家電力調(diào)度通信中心，中國(guó)電力科學(xué)研究院.智能變電站繼電保護(hù)檢驗(yàn)規(guī)程：Q/GDW 1809—2012.北京：中國(guó)電力出版社，2012.

[6]鄭玉平.智能變電站二次設(shè)備與技術(shù) [M].北京：中國(guó)電力出版社，2014.

[7]王天鍔，潘麗麗.智能變電站二次系統(tǒng)調(diào)試技術(shù) [M].北京：中國(guó)電力出版社，2014.

[8]李孟超，王允平，李獻(xiàn)偉.智能變電站及技術(shù)特點(diǎn)分析 [J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2010,38（18）：59-62.

[9]蔡勇，張大國(guó)，孫鵬，等.新一代智能變電站技術(shù)及應(yīng)用工程[M].北京：中國(guó)電力出版社，2014.