數(shù)字化變電站智能終端裝置的優(yōu)化

文/金凱，王蕾

（國網(wǎng)西安供電公司，陜西西安 710000)

對于數(shù)字化變電站來說，利用智能終端裝置能夠?qū)崿F(xiàn)對所需信息的采集、傳輸以及處理等操作，能夠?qū)σ?、二次設(shè)備進(jìn)行有效連接，所以智能終端裝置的可靠性直接影響著整個變電站運(yùn)行的平穩(wěn)程度。然而，因?yàn)閿?shù)字化變電站實(shí)際應(yīng)用的時(shí)間還不長，智能終端裝置二次回路存在著顯著缺陷，很難按照傳統(tǒng)變電站的帶電或斷開遙信電源的方式進(jìn)行缺陷處理，所以對數(shù)字化變電站智能終端裝置進(jìn)行研究、對其相應(yīng)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化是非常必要的，對于確保變電站正常運(yùn)行具有重要作用。

1.案例基本情況概述

（1）2020年8月，工作人員在驗(yàn)收其中某個數(shù)字化變電站過程中發(fā)現(xiàn)，在進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，某條110kV線路保護(hù)裝置未產(chǎn)生重合閘反應(yīng)。通過對其深入分析可知，造成此問題的原因在于，間隔線路側(cè)刀閘加熱信號回路存有異常，進(jìn)而導(dǎo)致智能設(shè)施產(chǎn)生跳閘問題，保護(hù)設(shè)施并未搜集斷路器地點(diǎn)變動信息。

（2）2021年5月，某220kV數(shù)字化變電站直流側(cè)存在電壓異常的情況，工作人員對其進(jìn)行深入分析發(fā)現(xiàn)，關(guān)鍵因素是線路斷路器電機(jī)未有效受電，測控信號具有嚴(yán)重的寄生回路問題。

通過上述問題可知，數(shù)字化變電站在遙信回路方面還具有一定缺陷，即使是非關(guān)鍵信號出現(xiàn)故障，也會造成保護(hù)裝置的不正常動作，從而對整個變電站都造成影響，最終影響到電網(wǎng)的可靠運(yùn)行。

2.現(xiàn)階段智能終端遙信回路設(shè)計(jì)狀況剖析

數(shù)字化變電站工作的重點(diǎn)是依托智能終端搜集刀閘、斷路器等遙信信息。當(dāng)前智能終端裝置的遙信和運(yùn)行所需電源分別使用“合并設(shè)計(jì)方式”“分離設(shè)計(jì)方式”兩種，每種方式都存在優(yōu)缺點(diǎn)，現(xiàn)對其進(jìn)行必要分析。

2.1 工作電源和遙信電源分離設(shè)計(jì)方式

分離式的設(shè)計(jì)方式具體情況如圖1所示。

從圖中可知，智能終端裝置遙信電源是利用K2實(shí)現(xiàn)通斷的，工作電源依托空氣開關(guān)K1加以控制，也就是利用空氣開關(guān)將智能終端裝置工作電源和遙信電源相分開，兩者之間保持獨(dú)立。

此種設(shè)計(jì)方式的優(yōu)勢在于：可以確保即使發(fā)生遙信回路故障，也不會對智能終端裝置正常運(yùn)行造成影響，即使遙信電源空氣開關(guān)出現(xiàn)跳閘，智能終端裝置也可以正常運(yùn)行，同時(shí)能夠及時(shí)發(fā)出事故告警信號。此種設(shè)計(jì)方式的缺點(diǎn)在于：即使遙信回路存在故障造成空氣開關(guān)K2跳閘，或者在進(jìn)行遙信回路故障解決過程中將空氣開關(guān)斷開，K1開關(guān)依舊呈現(xiàn)為運(yùn)行形態(tài)。盡管保護(hù)裝置工作能夠進(jìn)行跳閘反應(yīng)，然而線路保護(hù)難以得到重合閘閉鎖與斷路器具體部位的信息，進(jìn)而在很大程度上影響到重合閘的動作，難以保證重合閘的功能得到充分發(fā)揮。此外，母差保護(hù)裝置不能獲取刀閘部位信號，進(jìn)而對母差保護(hù)功能產(chǎn)生不可忽視的影響，較易導(dǎo)致母差保護(hù)的錯誤動作。

2.2 工作電源和遙信電源合并的設(shè)計(jì)方式

合并式的設(shè)計(jì)方式具體情況如圖2所示。

從圖中可知，智能終端裝置的工作電源以及遙信電源都是通過空氣開關(guān)K1進(jìn)行通斷的。此種設(shè)計(jì)方式的優(yōu)勢在于，能夠大大降低空氣開關(guān)數(shù)量以及相應(yīng)的二次接線，但是問題在于一旦遙信回路存在問題，K1將發(fā)生跳閘或者在進(jìn)行遙信回路故障清除時(shí)造成空氣開關(guān)斷開。在這種情況下，智能終端裝置不僅不能穩(wěn)定運(yùn)行，還會負(fù)面作用于一次設(shè)備控制效能與裝置信號的獲取，進(jìn)而導(dǎo)致一次設(shè)備不能工作。即便220kV變電站使用的是雙套保護(hù)模式，但是只要其中某個信號回路發(fā)生故障，都會對整個保護(hù)系統(tǒng)的運(yùn)行造成影響。在進(jìn)行保護(hù)的過程中，母差保護(hù)要通過智能終端對刀閘位置進(jìn)行采集，同時(shí)線路保護(hù)依托智能終端對TJR閉鎖重合閘、氣壓低閉鎖重合閘、斷路器地點(diǎn)等有關(guān)信號進(jìn)行采集。上述信號可以統(tǒng)稱為保護(hù)重要遙信，信號對于保護(hù)作用是否順利發(fā)揮有著很大的影響。若信號不正確或者不完善，必定會對保護(hù)動作的實(shí)施產(chǎn)生不良影響，進(jìn)而降低電網(wǎng)運(yùn)行的安全水平。

為了確保變電站的安全可靠運(yùn)行，工作人員要對相應(yīng)的智能終端設(shè)備實(shí)施動態(tài)監(jiān)控。在實(shí)際測控中，測控遙信（比如斷路器壓力、斷路器地點(diǎn)等）的數(shù)量要遠(yuǎn)超保護(hù)遙信，然而也需要獲取一些并非最關(guān)鍵的信號，比如加熱異常、光照異常等。對于重要的遙信回路缺陷來說，一旦發(fā)生故障就會造成設(shè)備停運(yùn)，這是正常現(xiàn)象。但是遠(yuǎn)方就地、照明故障等不重要測控遙信回路的缺陷會對整個電網(wǎng)造成較大的危害，從而帶來較大的損失。合并的設(shè)計(jì)方式會造成關(guān)鍵遙信和測控信號未分別管控，全部集中至回路中，以致二次設(shè)備在工作過程中存有比較嚴(yán)重的隱患。與普通的變電站相類似，無論是保護(hù)還是測控，都具有寄生回路，其中測控對保護(hù)具有較大影響。

3.數(shù)字化變電站智能終端裝置的優(yōu)化

隨著信息技術(shù)的快速落地，數(shù)字化變電站已經(jīng)開始大規(guī)模應(yīng)用。作為數(shù)字化變電站中最主要的設(shè)備之一，智能終端設(shè)備在變電站中的應(yīng)用越發(fā)廣泛。在實(shí)際應(yīng)用中，為了能夠有效解決智能終端設(shè)備遙信回路方面的問題，本文參照前述研究將遙信分為“保護(hù)遙信”以及“測控遙信”分別進(jìn)行處理。在智能匯控柜的裝設(shè)作業(yè)中，測控遙信與保護(hù)遙信兩者的回路一定要按照標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行分隔。

分級管控可以保護(hù)遙信以及測控遙信獨(dú)立運(yùn)行，互不影響，一旦二次回路發(fā)生故障，則可以避免保護(hù)無效，確保電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。工作人員在對測控遙信回路缺陷進(jìn)行處理時(shí)，可以短時(shí)間將測控遙信電源切斷，從而防止帶電運(yùn)行而對人員和機(jī)械造成毀壞，保證所有裝置的安全。測控遙信回路存在的問題不會導(dǎo)致二次設(shè)備無法運(yùn)行，無須停電進(jìn)行缺陷處理，并且無須將保護(hù)設(shè)備停止運(yùn)行，能夠保證電力網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行。另外，這種模式的二次回路風(fēng)險(xiǎn)級別較低，可以降低企業(yè)管控消耗，能夠避免非重要遙信回路缺陷引發(fā)裝置的損壞，進(jìn)一步提升設(shè)備利用率。

分級分隔的管理方式能夠進(jìn)一步提升企業(yè)的管控能力，把遙信分為測控、保護(hù)等不同的類別。結(jié)合實(shí)際而言，測控遙信級別應(yīng)低于保護(hù)遙信，可結(jié)合具體的缺陷情況采用恰當(dāng)?shù)墓芾矸绞?。依托科學(xué)的分隔可以保證測控遙信與保護(hù)遙信的單獨(dú)工作；利用相應(yīng)的空氣開關(guān)實(shí)現(xiàn)管控，能夠大大縮小回路缺陷的影響。利用差異性的開關(guān)插件，能夠防止保護(hù)遙信和測控遙信之間的干擾；利用差異性顏色的接線端子，可以提高管護(hù)的效果，減小回路缺陷，清除風(fēng)險(xiǎn)，防止兩者互相干擾。

4.結(jié)語

本文在對分離式、合并式數(shù)字化智能終端電源回路進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，提出了全新的回路設(shè)計(jì)方案。全新的設(shè)計(jì)能夠解決目前數(shù)字化變電站智能終端電源設(shè)計(jì)中存在的缺陷，可以進(jìn)一步提升整個系統(tǒng)運(yùn)行的安全以及經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)也可以進(jìn)一步推進(jìn)企業(yè)精細(xì)化管理水平，對于增強(qiáng)企業(yè)設(shè)備的安全性具有現(xiàn)實(shí)作用。