基于智能變電站繼電保護(hù)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)及運(yùn)維能力提升的探討

鄒抄軍 王黎黎 李偉剛

[摘 要] 智能化變電站作為電網(wǎng)發(fā)展的方向，它改進(jìn)了傳統(tǒng)變電站諸如互感器飽和、鐵磁諧振、二次電纜隱患、信息共享性差、互操作性差等問題，其技術(shù)上的優(yōu)越性是顯而易見的。但是，一方面由于智能化變電站部分技術(shù)（如智能斷路器等）尚處于探索階段，另一方面由于智能電子設(shè)備數(shù)字化后本身的技術(shù)特點(diǎn)所決定，使智能化變電站無論從技術(shù)、運(yùn)行維護(hù)等方面都出現(xiàn)了需要注意的問題，只有深入認(rèn)識這些新問題，才能確保運(yùn)行檢修維護(hù)的工作質(zhì)量，從而確保智能化變電站的安全可靠供電。

[關(guān)鍵詞]? 智能變電站? 繼電保護(hù)? ?檢修維護(hù)? 一體化平臺? ?提升要點(diǎn)

1.智能化變電站技術(shù)帶來的新問題

1.1? 對保護(hù)可靠性的影響

有源電子式互感器在一次設(shè)備內(nèi)部安裝有遠(yuǎn)端模塊。系電子元器件且需要電源供電，長期運(yùn)行可靠性、穩(wěn)定性不如傳統(tǒng)互感器。光學(xué)互感器則受溫度等因素影響較大，光纖與玻璃之間的粘結(jié)存在可靠性問題。高壓電子式互感器由于受傳輸途徑和高壓電磁場影響，還存在輸出特性不穩(wěn)定、波形畸變等問題，此時對保護(hù)要求較高（譬如采取特殊算法等）。

合并單元作為間隔數(shù)據(jù)集中采集源，一旦出錯將導(dǎo)致所有相關(guān)保護(hù)閉鎖，擴(kuò)大故障范圍。此外。光纖傳輸采樣數(shù)字信號，類似于電纜傳輸存在開路、斷線可能，同樣存在采樣異常情況，如通信中斷、數(shù)據(jù)無效或失步等問題，對此要求閉鎖相關(guān)有影響的保護(hù)并發(fā)告警信號，譬如GOOSE（面向通用對象的變電站事件）斷鏈，無論保護(hù)處于運(yùn)行或者檢修狀態(tài)，均發(fā)運(yùn)行異常信號，開入記憶失效前狀態(tài)。

對采樣和跳閘點(diǎn)對點(diǎn)“直采直跳”的要求，必然導(dǎo)致大量光纖的集中使用，大量的光接口元件集中于同一塊插件帶來光接口設(shè)備功率增大發(fā)熱的問題，另外由于每個光纖口需要獨(dú)立的控制器，對裝置硬件要求提高。應(yīng)考慮分散式布置方案。如將母差保護(hù)、主變壓器保護(hù)按主單元和子單元分散布置以減少光纖過多集中的影響。

1.2? 對保護(hù)快速性方面的影響

與傳統(tǒng)互感器相比，電子式互感器傳輸數(shù)字量從互感器到合并單元，再從合并單元到交換機(jī)或保護(hù)測控，中間環(huán)節(jié)較多，增加了傳輸延時。同時，保護(hù)跳閘出口要經(jīng)過智能終端的處理。對保護(hù)快速性也有一定影響：

采樣過程：電子式互感器一合并單元 保護(hù)裝置。

跳閘出口過程：保護(hù)裝置一智能終端一斷路器機(jī)構(gòu)。

相比傳統(tǒng)，保護(hù)動作延時主要在合并單元、智能終端處理和光纖傳輸部分，據(jù)廠家經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)較傳統(tǒng)微機(jī)保護(hù)慢了5～7 ms。

1.3信息的安全性問題凸現(xiàn)

以往變電站設(shè)備之間點(diǎn)對點(diǎn)的通信方式，安全性比較高.這種信息的交互機(jī)制在安全性方面體現(xiàn)為局部性特征。變電站內(nèi)信息交互采用對等通信模式后，所有IED設(shè)備的信息均在局域網(wǎng)上實(shí)現(xiàn)，一旦某個IED受到惡意攻擊，在變電站未實(shí)現(xiàn)信息有效安全防護(hù)的情況下.有可能對整個變電站自動化系統(tǒng)的安全運(yùn)行帶來極大的影響。由于變電站IED之間將不再有點(diǎn)對點(diǎn)的硬接線，常規(guī)變電站內(nèi)裝置之間明顯的安全隔離點(diǎn)將不復(fù)存在，裝置在任何情況下的隔離措施將通過軟件來實(shí)現(xiàn)，因此，系統(tǒng)運(yùn)行安全性全部依賴IED的控制系統(tǒng)和變電站集中控制系統(tǒng)。變電站， 的控制、跳閘、聯(lián)/閉鎖、事件記錄等功能全部通過軟件來實(shí)現(xiàn)，這樣，變電站自動化系統(tǒng)的信息安全機(jī)制變得尤為重要。這種安全機(jī)制在對等方式信息交互機(jī)制下，將更多地體現(xiàn)為網(wǎng)絡(luò)的安全性問題。

1.4保護(hù)就地安裝組網(wǎng)方式帶來的影響

為體現(xiàn)智能化，以減少控制電纜為原則，故考慮就地安裝保護(hù)設(shè)備（原則上越靠近一次設(shè)備越好），目前較可行的方案是智能匯控柜室外安裝。此時對智能匯控柜適應(yīng)室外環(huán)境要求較高（溫度控制在-25℃～70℃ ，相對濕度<90%），設(shè)備檢修、運(yùn)行維護(hù)工作環(huán)境惡化，應(yīng)加強(qiáng)巡視。

2.智能化變電站運(yùn)行維護(hù)提升要點(diǎn)

2.1重視設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行、檢修標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)

智能化變電站的設(shè)計(jì)一方面需要設(shè)計(jì)人員更密切地協(xié)調(diào)設(shè)備制造廠家，才能充分貫徹智能化設(shè)計(jì)理念與現(xiàn)場實(shí)際應(yīng)用的結(jié)合;另一方面設(shè)計(jì)規(guī)范也需要在實(shí)踐中不斷完善改進(jìn)。

施工檢修方面，傳統(tǒng)的檢修模式被顛覆，原傳統(tǒng)繼電保護(hù)模擬量輸入部分的合并單元和開入開出部分的智能終端被下放到了過程層。這些設(shè)備與保護(hù)設(shè)備是不可分割的，亟待出臺相關(guān)的校驗(yàn)聯(lián)調(diào)工作試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。另外，施工投產(chǎn)驗(yàn)收技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)也同樣需要。另一個檢修施工問題是數(shù)字化保護(hù)投運(yùn)后在技改、升級、擴(kuò)建等后續(xù)工作中.如在部分老間隔或新增間隔上的改動，需要生成新的全站系統(tǒng)配置文件（SCD），然后相關(guān)配置的lED都要重新下裝已配置的IED描述文件（CID），此時如何確保其他正常運(yùn)行設(shè)備的安全性，如何進(jìn)行試驗(yàn)保證保護(hù)動作的正確性等都必須有明確的規(guī)范。

對運(yùn)行環(huán)節(jié)來說，合并單元、保護(hù)裝置、智能終端、交換機(jī)等IED設(shè)備在運(yùn)行中出現(xiàn)異常情況時，由于數(shù)字化的技術(shù)特點(diǎn)其處置方式完全不同于以往傳統(tǒng)設(shè)備，必須有明確、規(guī)范的處置流程來確保安全。如智能電子設(shè)備壓板的設(shè)置模式，除了應(yīng)明確定義各類IED的“停用、信號、檢修”狀態(tài)，還應(yīng)該對各類壓板的操作有明確的操作規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。

2.2明確各專業(yè)分界面

智能化變電站二次系統(tǒng)繼保、自動化、通信各專業(yè)工作分界面越來越模糊。例如間隔層GOOSE交換機(jī).其功能相當(dāng)于傳統(tǒng)保護(hù)裝置之間聯(lián)系的電纜，應(yīng)明確其維護(hù)職責(zé)、歸口管理。針對智能化變電站技術(shù)、設(shè)備特點(diǎn)和新的實(shí)現(xiàn)方式，應(yīng)明確設(shè)計(jì)、驗(yàn)收、運(yùn)行管理的工作職責(zé)和界面分工。例如智能化變電站以SCD文件描述二次回路連接，成為變電站二次系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心。應(yīng)重點(diǎn)明確SCD文件各階段的管理職責(zé)，做到工程建設(shè)與生產(chǎn)運(yùn)行的全面銜接。按照工作職責(zé)分工，設(shè)計(jì)單位負(fù)責(zé)SCD文件的設(shè)計(jì)和最終確認(rèn)，工程調(diào)試單位負(fù)責(zé)SCD文件的驗(yàn)證，運(yùn)行維護(hù)單位負(fù)責(zé)驗(yàn)收和歸口管理，并報(bào)送相關(guān)調(diào)度部門備案。

2.3加強(qiáng)整定值和壓板管理

由于一體化信息平臺上對數(shù)字化保護(hù)裝置的操控性更便捷，必須加強(qiáng)數(shù)字化保護(hù)的定值管理，對定值的修改、切區(qū)等操作必須有嚴(yán)格的規(guī)定。

數(shù)字化軟壓板替代了傳統(tǒng)保護(hù)的功能投入、出口跳閘硬壓板。唯一的裝置檢修硬壓板也賦予了新的含義，已投人檢修狀態(tài)硬壓板的一次設(shè)備嚴(yán)禁運(yùn)行，僅部分設(shè)備停役時，嚴(yán)禁取下停役設(shè)備的檢修狀態(tài)硬壓板。其他諸如各IED裝置功能軟壓板、GOOSE軟壓板、保護(hù)及測控裝置的遠(yuǎn)方修改切換定值區(qū)軟壓板、遠(yuǎn)方控制GOOSE軟壓板、遠(yuǎn)方操作軟壓板等投退操作規(guī)范、流程必須有嚴(yán)格的規(guī)定。

2.4規(guī)范工程文檔和交換機(jī)管理

全站SCD文件、GOOSE交換機(jī)等設(shè)備參數(shù)宜納入繼電保護(hù)專業(yè)管理。由設(shè)計(jì)院提供、調(diào)試單位在工程竣工后作為竣工資料移交運(yùn)行單位繼電保護(hù)部門。其他相關(guān)專業(yè)變動SCD文件必須事先告知繼電保護(hù)專業(yè)，征得許可后再更改。

GOOSE交換機(jī)、裝置、錄波器、錄波子站、故障信息管理系統(tǒng)的IP地址、子網(wǎng)掩碼、MAC地址等設(shè)備參數(shù)按變電站遠(yuǎn)景規(guī)模分配，由相關(guān)專業(yè)部門按整定單模式管理。交換機(jī)屏柜上粘貼端口圖實(shí)對應(yīng)表，并注明調(diào)試端口。

GOOSE交換機(jī)要有雙重命名.GOOSE交換機(jī)參數(shù)按整定單管理。全站SCD文件、GOOSE交換機(jī)、裝置等設(shè)備運(yùn)行參數(shù)等必須有備份文件，嚴(yán)禁隨意更改。SCD文件按版本保存，每次修改后投入使用的版本號不得重復(fù)，并要有簡要修改情況的說明。

參考文獻(xiàn)

[1] 國家電力調(diào)度控制中心.國家電網(wǎng)公司繼電保護(hù)培訓(xùn)教材（下冊）.北京：中國電力出版社，2009

作者簡介：

鄒抄軍（1986.01-）男，工程師、繼電保護(hù)高級工，國網(wǎng)博爾塔拉供電公司變電檢修室技術(shù)主管，長期從事現(xiàn)場繼電保護(hù)及二次系統(tǒng)檢修、調(diào)試、試驗(yàn)相關(guān)運(yùn)維管理工作。

王黎黎（1984.10-）女，工程師，繼電保護(hù)高級工，國網(wǎng)博爾塔拉供電公司安全管理專責(zé)，長期從事電網(wǎng)調(diào)控運(yùn)行、繼電保護(hù)二次專業(yè)管理工作。

李偉剛（1983.10.20-）男，工程師、繼電保護(hù)高級工，國網(wǎng)博爾塔拉供電公司繼電保護(hù)室主管，長期從事電力系統(tǒng)繼電保護(hù)定值整定、運(yùn)行管理及專業(yè)管理工作。