智能變電站電氣二次回路可視化技術(shù)研究

李曉娜

摘要：隨著智能變電站信息的網(wǎng)絡(luò)化及信令化，傳統(tǒng)的連接端子變的看不見(jiàn)、摸不著。因?yàn)槎位芈返奶摂M化，由二次裝置及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備故障引起的異常情況，變電站運(yùn)行維護(hù)人員難以進(jìn)行定位排查;現(xiàn)有的報(bào)文記錄類(lèi)產(chǎn)品和方案缺乏將站內(nèi)事件發(fā)生過(guò)程中各IED設(shè)備間信息交互過(guò)程用可視化方式展現(xiàn)的手段，從而給具有傳統(tǒng)變電站運(yùn)維背景的技術(shù)人員帶來(lái)理解、操作、故障分析定位等方面的難度，不利于對(duì)故障的快速診斷定位，也就無(wú)法保證變電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行。基于此，本文對(duì)智能變電站二次回路可視化進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：智能變電站;二次回路;可視化

1引言

變電站二次回路的設(shè)計(jì)在智能化變電站運(yùn)行過(guò)程中二次設(shè)計(jì)的主要作用是對(duì)一次設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控和調(diào)節(jié)。在設(shè)備和系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程中運(yùn)用有效的調(diào)節(jié)措施和方法能夠及時(shí)的排除一些設(shè)備的運(yùn)行的故障問(wèn)題和風(fēng)險(xiǎn)對(duì)電力設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行起到很大程度的保護(hù)作用。隨著我國(guó)科技水平不斷提高，對(duì)電力的需求量日益增加，對(duì)智能化變電站二次設(shè)計(jì)的作用也提出了新的需求，所以對(duì)智能化變電二次設(shè)計(jì)進(jìn)行分析和探討對(duì)于我國(guó)電力事業(yè)的發(fā)展具有重要的作用。

2變電站繼電保護(hù)二次回路故障原因

變電站繼電保護(hù)二次回路主要包括CT回路、PT回路和直流回路。任何電路都可能發(fā)生故障，影響繼電保護(hù)的可靠性和速度，給繼電保護(hù)系統(tǒng)的正常工作帶來(lái)不利影響。繼電保護(hù)二次回路的缺陷通常有兩種情況：一種是在設(shè)備大修時(shí)發(fā)現(xiàn)的;二是發(fā)現(xiàn)設(shè)備在運(yùn)行中，檢查人員會(huì)因報(bào)警聲或其他異常情況而發(fā)現(xiàn)。一旦發(fā)現(xiàn)二次回路的缺陷，必須及時(shí)排除，避免更多的事故發(fā)生。一般來(lái)說(shuō)，二次回路故障的原因如下。

2.1二次回路設(shè)計(jì)不合理

繼電保護(hù)二次回路的設(shè)計(jì)階段是保證其滿足功能要求的關(guān)鍵。二次電路設(shè)計(jì)的主要要求包括常規(guī)控制系統(tǒng)、常規(guī)信號(hào)系統(tǒng)、交流電流電壓電路、計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)等。如果設(shè)計(jì)階段不合理，設(shè)計(jì)不嚴(yán)格按照規(guī)范進(jìn)行，很容易導(dǎo)致寄生電路的出現(xiàn)，導(dǎo)致繼電保護(hù)誤動(dòng)或拒動(dòng)。

當(dāng)然，除了設(shè)計(jì)不規(guī)范，容易導(dǎo)致二次電路缺陷外，設(shè)計(jì)者的專業(yè)水平也會(huì)影響二次電路的設(shè)計(jì)水平。有的設(shè)計(jì)人員水平有限，容易使原來(lái)簡(jiǎn)單的電路變得復(fù)雜，提高二次電路的安全風(fēng)險(xiǎn);或?qū)張D階段粗心大意，施工前未發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，導(dǎo)致問(wèn)題未及時(shí)發(fā)現(xiàn)。

2.2二次回路施工問(wèn)題

二次回路施工工藝是否符合二次回路施工工藝標(biāo)準(zhǔn)，也將影響二次回路的正常工作狀態(tài)。二次回路的施工是一項(xiàng)復(fù)雜而困難的工程，需要更成熟的施工技術(shù)作為支撐。繼電保護(hù)的二次回路包括電流、電壓、信號(hào)等回路。其安裝的正確性是繼電保護(hù)正確動(dòng)作的前提。如果施工不到位，很容易留下各種缺陷，從而可能導(dǎo)致誤動(dòng)和拒動(dòng)繼電保護(hù)。

2.3二次回路的維護(hù)不到位，所選的設(shè)備質(zhì)量不可靠

二次回路投入使用后，工作人員需要定期對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)和維護(hù)，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)二次回路運(yùn)行過(guò)程中存在的問(wèn)題，采取有效措施，防止電網(wǎng)事故的發(fā)生。維修工作雖然不能發(fā)現(xiàn)所有的問(wèn)題，但能及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患，保證二次回路能有效地發(fā)揮其檢測(cè)、控制和保護(hù)作用。

在傳統(tǒng)的二次回路中，由于線路電纜長(zhǎng)期風(fēng)吹日曬，或在烈日下連續(xù)發(fā)熱，容易造成絕緣損壞，影響二次回路的安全穩(wěn)定運(yùn)行，造成保護(hù)裝置誤動(dòng)。這些事故的發(fā)生是可以通過(guò)及時(shí)、定期的維護(hù)工作來(lái)避免的，但目前很多變電站對(duì)此方面認(rèn)識(shí)不足，沒(méi)有對(duì)二次回路的工作狀態(tài)進(jìn)行定期檢測(cè)和日常維護(hù)，導(dǎo)致二次回路故障時(shí)有發(fā)生。

3智能變電站二次回路可視化

3.1SCD文件可視化

智能變電站IED設(shè)備都基于IEC61850進(jìn)行建模，配置文件成為了設(shè)備的關(guān)鍵，決定了設(shè)備的輸入、輸出外特性。系統(tǒng)的集成配置決定了整個(gè)系統(tǒng)的功能和性能，全站系統(tǒng)配置文件SCD是保證變電站正常運(yùn)行的基礎(chǔ)和關(guān)鍵，也是變電站運(yùn)維檢修的主要依據(jù)。系統(tǒng)集成組態(tài)配置是將各設(shè)備的保護(hù)配置文件有機(jī)集成，進(jìn)行虛端子連線，配以GOOSE控制塊及相關(guān)參數(shù)、SV控制塊及相關(guān)參數(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信參數(shù)等，最終形成系統(tǒng)性的配置文件SCD。SCD生成后，設(shè)備的參數(shù)以及設(shè)備間的相互關(guān)系就確定了，生產(chǎn)廠家將從SCD文件中導(dǎo)出每個(gè)設(shè)備的實(shí)例配置文件CID，下裝到相應(yīng)的設(shè)備，設(shè)備才能按照設(shè)計(jì)需要正常運(yùn)行。站控層監(jiān)控后臺(tái)、遠(yuǎn)動(dòng)裝置等設(shè)備應(yīng)直接導(dǎo)入SCD配置文件，自動(dòng)解析文件中的數(shù)據(jù)信息生成數(shù)據(jù)庫(kù)，按照設(shè)計(jì)和用戶要求配置畫(huà)面、文字、報(bào)表等人機(jī)界面，配置防誤閉鎖、順序控制、智能告警與故障綜合分析等高級(jí)應(yīng)用功能。

3.2可視化展示

將智能變電站的二次設(shè)備上的物理鏈路端口按信號(hào)傳輸?shù)姆较蚍譃榘l(fā)送端和接收端，其中，數(shù)據(jù)發(fā)送端按信號(hào)來(lái)源可再分為多個(gè)。智能變電站的開(kāi)關(guān)量信號(hào)或者交流采樣信號(hào)總是從發(fā)送端輸往信號(hào)接收端，控制命令或者跳閘命令也是從信號(hào)的發(fā)出端輸往命令的接收端，也就是說(shuō)，在二次回路中輸送的信號(hào)都是有一定的流向。二次系統(tǒng)內(nèi)部通過(guò)發(fā)布—訂閱數(shù)據(jù)間的映射關(guān)系，構(gòu)成了二次回路里的虛擬導(dǎo)線。虛擬導(dǎo)線這種概念是為了便于理解而設(shè)定的，對(duì)應(yīng)著常規(guī)變電站的二次回路電纜。因此，為了展示這種設(shè)備間的連接關(guān)系，可以采用一根有向箭頭從輸出信號(hào)端指向輸入信號(hào)端。最終可以用一個(gè)包含二次設(shè)備及其輸入輸出端和SV與GOOSE信號(hào)的連接關(guān)系圖。將可視化的展示分為以下三個(gè)步驟。（1）導(dǎo)入變電站SCD文件并解析，獲得每個(gè)裝置的相應(yīng)通訊參數(shù)及相應(yīng)虛端子信息，分析二次設(shè)備的內(nèi)部訂閱數(shù)據(jù)和外部裝置發(fā)布數(shù)據(jù)之間的映射關(guān)系，以此建立回路連接模型及數(shù)據(jù)映射模型;（2）設(shè)計(jì)好界面的布局模式，完成每個(gè)設(shè)備、二次回路連線和SV接收壓板等各個(gè)元素的圖形樣式的繪制;（3）最后把各個(gè)元素的圖形樣式和數(shù)據(jù)連接模型結(jié)合起來(lái)，在適當(dāng)?shù)奈恢蒙献罱K生成二次回路。

4 結(jié)論

伴隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、通信技術(shù)以及微電子技術(shù)的高速發(fā)展，電網(wǎng)智能化、自動(dòng)化、信息化將成為未來(lái)發(fā)展的主流趨勢(shì)。近年來(lái)，國(guó)家電網(wǎng)改造規(guī)模不斷擴(kuò)大，傳統(tǒng)綜合自動(dòng)化變電站逐漸升級(jí)為智能變電站，變電站二次回路也會(huì)被網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)所取代。二次回路作為變電站主要組成部分，是電力系統(tǒng)安全、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定運(yùn)行的重要保障。因此，設(shè)計(jì)研發(fā)一種高可靠性二次回路可視化系統(tǒng)，可有效監(jiān)測(cè)變電站運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)對(duì)故障設(shè)備進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警，從而提升電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

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