安穩(wěn)裝置操作存在風險分析與管控措施

崔強

(南瑞集團有限公司(國網(wǎng)電力科學研究院有限公司)，江蘇 南京 211106)

1 引言

電力網(wǎng)絡(luò)作為一種高集成、高密度的自動化系統(tǒng)[1]具備大容量、多種類、高電壓等級、分布地域廣、交直流混合、構(gòu)成元件多以及保護動作快的特點，是一個非線性、超高維、時變微分動力學系統(tǒng)[2]。電力在我們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉?。但是電網(wǎng)的復雜性給其運行管理帶來了很多的困難，故障操作將影響電網(wǎng)的正常運行，甚至造成部分電網(wǎng)直接甩負荷，導致停電，甚至可能導致整個系統(tǒng)的停運。因此，保障電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行對于社會穩(wěn)定、及其安全運作具有深遠意義。而電網(wǎng)安穩(wěn)裝置(安穩(wěn)系統(tǒng))作為保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的重要防線，有必要對其操作中存在的風險進行評估與分析，并提出響應的解決手段或是管控措施，用以防止各種突發(fā)性事故對電網(wǎng)造成的不利影響，從而維持電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

2 安穩(wěn)裝置特點

目前，可將電力系統(tǒng)的運行方式分為三種不同的狀態(tài)，分別為:(1)普通狀態(tài):正常工作；(2)預警狀態(tài):運作停機與；(3)恢復穩(wěn)定狀態(tài):復原過程。這三種狀態(tài)的關(guān)系可用圖1來表示。

圖1 電力系統(tǒng)工作狀態(tài)及其轉(zhuǎn)換關(guān)系

若對的正常工作的電力系統(tǒng)發(fā)出擾動信號，此時電力系統(tǒng)的正常工作狀態(tài)將很可能轉(zhuǎn)變?yōu)榫o急預警狀態(tài)，此時安全穩(wěn)定裝置將產(chǎn)生報警，并主動針對擾動信號與電力系統(tǒng)的實時工作狀態(tài)進行恢復穩(wěn)定的準備工作。這種恢復過程中將伴隨著系統(tǒng)工作點的調(diào)整過程。通常也將這種調(diào)控能力稱作安穩(wěn)裝置的調(diào)控能力。

同時，在未來以智能電力系統(tǒng)為核心構(gòu)建的電網(wǎng)中，智能變電站同樣是以安穩(wěn)系統(tǒng)為核心而構(gòu)建。并且，智能變電站的基本特征就在于通信裝置與設(shè)備的智能化網(wǎng)絡(luò)一體化，從而進行協(xié)同運行管理[3]。但是，即使當今安穩(wěn)裝置的發(fā)展方向一直朝著穩(wěn)定與智能的目標前行，但在安穩(wěn)裝置操作過程中仍然不可避免的存在風險。例如，安穩(wěn)裝置的誤動作、安穩(wěn)裝置在預警狀態(tài)下不動作，或是安穩(wěn)裝置調(diào)控功能故障。針對上述三種問題，研究者們有必要開展針對電力系統(tǒng)安穩(wěn)裝置在操作過程中存在的風險分析的研究，并針對存在的風險等級進行評估，進而提出有效的管控措施與預防方案，為電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行提供進一步的保障，同時也為安全穩(wěn)定裝置的評價方案與評價策略建立體系。實現(xiàn)安穩(wěn)裝置的進一步優(yōu)化。

3 安穩(wěn)裝置存在的風險及其管控策略

目前，實際電力系統(tǒng)中以觀察到多種在安穩(wěn)裝置操作過程中存在的風險及其管控策略[4]。例如:

(1)電流互感器線圈上存在的風險

電流互感器在安裝裝置中起著至關(guān)重要的作用，如圖2所示為一安穩(wěn)裝置線路中3電流互感器配置的接線示意圖。當電流互感器一二次側(cè)回路出現(xiàn)開路故障時，由于此處安穩(wěn)裝置里連接的CT數(shù)量較多，此時人員誤操作很容易引發(fā)互感器回路開路，從而導致工作人員操作時觸電而引發(fā)人身安全或者是設(shè)備的安全。而針對這類問題目前采取的措施主要有，在安穩(wěn)裝置中設(shè)置的CT采用安穩(wěn)裝置和其他間隔線圈公用一組互感器回路。當其他線圈投入工作時，開展相應的安全隔離措施，當完成對應工作后，操作人員需要仔細檢查所有互感器回路的運行情況，從而避免電流互感器回路開路的風險產(chǎn)生。另外，在運行過程中同樣可能存在CT回路主絕緣因擊穿而導致絕緣失效的故障，此時很可能導致安穩(wěn)裝置核心控制電路板件被損毀，進而導致安穩(wěn)裝置對產(chǎn)生的故障無法動作的的情況。通過現(xiàn)場勘查與對損毀設(shè)備的檢修，目前已發(fā)現(xiàn):當輸電線路停電檢修過程中，若主控板件的電流連接片沒有正常打開，當施工人員進行絕緣性能檢查時，若錯誤的將搖表所加的電流計算入安穩(wěn)裝置進而導致安穩(wěn)裝置潮流計算的結(jié)果，這樣將會使得安穩(wěn)裝置失靈，甚至產(chǎn)生誤動。而針對這類問題，研究者們認為，對于停電間隔，必須退出該間隔的運行壓板并且同時打開該間隔的電流連接片。這將可以規(guī)避停電檢修工作對安穩(wěn)裝置產(chǎn)生的影響。

圖2 3電流互感器配置接線示意圖

另外，當線路中電流互感器回路變更后極性不正確，也會導致安穩(wěn)裝置的誤動作或是不動作。具體的，當CT線路進行線路拆接，更換組別，調(diào)整線圈匝數(shù)比等操作時，這些過程中極易發(fā)生電流互感器回路的極性反接的問題。這樣將會直接影響安穩(wěn)裝置對電網(wǎng)潮流計算結(jié)果的影響，錯誤的潮流計算結(jié)果將導致安穩(wěn)裝置無法對電力系統(tǒng)當前工作狀態(tài)做出準確的判斷，從而使得安穩(wěn)裝置操作不當，無法起到精準快速恢復電力系統(tǒng)正常工作的作用。針對這種問題，運行單位經(jīng)過長時間的實踐經(jīng)驗得出方案，此時應當認真核實電流互感器回路的極性是否發(fā)生錯誤，接通電源后，可利用帶負荷測試，進一步檢查接入的安穩(wěn)裝置工作示數(shù)是否顯示正常，從而有效排除因極性反接導致的安穩(wěn)裝置風險因素。在電流互感器這個方面，也有極個別的案例表明，當電流互感器回路的實際匝數(shù)比和實際裝置參數(shù)設(shè)定的變比不一致時，也會導致安穩(wěn)裝置的動作不正確。針對這個問題開展分析我們發(fā)現(xiàn)，電流互感器的變比是安穩(wěn)裝置在進行潮流計算是的一個重要參數(shù)。因此，最終安穩(wěn)裝置的潮流參數(shù)計算正確與否將與互感器的變比參數(shù)直接相關(guān)。故而，錯誤的潮流計算將導致安穩(wěn)裝置無法正確判斷與識別線路中的故障，從而導致誤動作，對電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定工作產(chǎn)生風險。而針對這類問題，則需要工作人員在日常的設(shè)備驗收，定期檢測與巡檢中，必須仔細核對接入安穩(wěn)裝置中的實際電流互感器的匝數(shù)比，一旦該匝數(shù)比發(fā)生變更，則需要對安穩(wěn)裝置隊形間隔中的電流互感器的匝數(shù)比做出相對應的調(diào)整。

(2)安穩(wěn)裝置中壓板操作存在的風險

當線路中允切壓板與跳閘的出口壓板無法對應時，將導致安穩(wěn)裝置的誤動作。具體的，在安穩(wěn)裝置中一般存在有較多的允切壓板與出口壓板，一旦兩種壓板不一致或是無法一一對應時，裝置應切除的負荷將和實際切除負荷不一致，這將影響安穩(wěn)裝置的正常運行。因此，在針對安穩(wěn)裝置的定期檢查或是驗收交付的過程中，應該仔細核對裝置中各個壓板是否正確對應，以及對應標簽是否正確，從而避免因壓板不對應導致的安穩(wěn)裝置誤動作風險。

另外，針對運行壓板在操作中產(chǎn)生誤投或者是漏退時也會導致安穩(wěn)裝置的誤動作。針對這類問題，在安穩(wěn)裝置的間隔中，當有設(shè)計到投運或是退出運行壓板的操作發(fā)生時，應將嚴格按照規(guī)則處理，仔細核對，逐條進行既定事項。再者，當安穩(wěn)裝置的壓板操作順序不正確時也會產(chǎn)生安穩(wěn)裝置誤動或是不動作的情況。工作人員在現(xiàn)場開展線路停電操作時，若沒有正確的針對壓板進行投退操作將直接影響安穩(wěn)裝置對潮流計算的計算結(jié)果。當停電作業(yè)時，先停豎線線路，再退運行壓板或是重新上電操作，在這兩個前后操作之間發(fā)生故障時，安穩(wěn)裝置有可能將斷電的這段時間間隔算入調(diào)控方案中，進而影響潮流計算結(jié)果，從而對運行線路的安全問題產(chǎn)生誤動作。因此，針對上述問題，研究人員提出，在安穩(wěn)裝置的元件運行的壓板操作必須遵循一定的原則，即先退再投的順序。在某次設(shè)備的停電操作前，應該先退出相應元器件在運行中的壓板，之后再線路或是設(shè)備再次上電后，再進行壓板的投入操作。

近年來，在壓板動作方面也存在由于系統(tǒng)的檢測信息不準確，導致壓板誤投，從而干擾調(diào)度運行監(jiān)控從而影響安穩(wěn)裝置動作的問題。例如，若產(chǎn)生當安穩(wěn)裝置運行過程中系統(tǒng)檢測誤將壓板信息錯誤發(fā)送給安穩(wěn)裝置，將很有可能導致安穩(wěn)裝置無法對線路潮流做出準確的計算，進而無法實現(xiàn)對系統(tǒng)工作狀態(tài)的準確判斷，從而產(chǎn)生對故障信息誤動作或是不動作的情況。在這種情況下，需要運行工作人員嚴格執(zhí)行應有的人工巡查工作，并按照調(diào)度命令執(zhí)行有關(guān)壓板投退步驟在內(nèi)的所有相關(guān)操作，從而避免上述誤動作情況的產(chǎn)生。

4 結(jié)論

電力系統(tǒng)的發(fā)展提升了電力網(wǎng)絡(luò)的運維成本。因此，為保障整個電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行就需要先進可靠的安全穩(wěn)定系統(tǒng)以及安穩(wěn)控制策略。安穩(wěn)裝置作為電力系統(tǒng)安全工作的有效防線，有必要針對其工作中存在的風險因素進行評估與預防，進而研發(fā)出響應管控措施。本文針對電流互感器回路操作風險與安穩(wěn)裝置壓板操作風險這兩類經(jīng)典風險類型開展討論，進一步的解釋了各風險因素的產(chǎn)生原因以及需要注意的問題，對相關(guān)工作人員以及電網(wǎng)公司的進一步研究具備一定的參考價值。