220kV變電站的無人值守化改造分析

李峰　梁楨　張俊

[摘要]以新疆昌吉220kV變電站無人值守化改造為背景，分析了在220kV變電站無人值守化改造過程中遇到的完善的信息采集表和信息體描述、合并信號的處理等問題，同時闡述了處理這些問題的思路及所采取的解決方法。

[關(guān)鍵詞]無人值守變電站；遠(yuǎn)動；信息分辨

[中圖分類號]TU271.1 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A [文章編號]1672-5158（2013）06-0393-02

引言

無人值守變電站是電力系統(tǒng)的各種技術(shù)發(fā)展和經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的必然產(chǎn)物，根據(jù)國內(nèi)外專家學(xué)者研究，變電站將繼續(xù)沿著無人值守的模式發(fā)展下去，變電站自動化和無人值守將是變電站發(fā)展方向。建設(shè)高度可靠、有效可控的現(xiàn)代化無人值守變電站勢在必行。對于供電企業(yè)而言，建設(shè)無人值守變電站的意義既深遠(yuǎn)又現(xiàn)實。

近些年來，昌吉電業(yè)局電網(wǎng)發(fā)展迅猛，變電站數(shù)量陡增，220kV變電站由4個增加為9個，每個變電站需值班人數(shù)5-10人不等，運(yùn)行人員增長速度跟不上電網(wǎng)增長的需求。為緩解生產(chǎn)崗位結(jié)構(gòu)化缺員現(xiàn)象，將有經(jīng)驗的值班員解放出來，220kV變電站無人值守化勢在必行。

正在進(jìn)行的220kV變電站的無人值守化改造中，昌吉電業(yè)局所管轄9個變電站中階已完成斷路器遙控試驗，保護(hù)裝置、測控裝置、直流系統(tǒng)的遙信、遙測信息核對以及高頻通道實驗工作，進(jìn)入試運(yùn)行階段。無人值班變電站的建設(shè)關(guān)鍵在于滿足電網(wǎng)調(diào)度對其安全、可靠運(yùn)行的要求。在220kV變電站的無人值守化改造工作中存在大量問題，本文結(jié)合現(xiàn)場設(shè)備實際情況，針對具體問題提出了一些形式有效的方法。

1 信息采集表和信息體描述

實施220kV變電站無人值守化改造前，集控中心所監(jiān)控的信息均為110kV變電站信息。由于110kV變電站與220kV變電站的設(shè)備信息描述存在較大差異，完善的信息描述成為改造過程中的一個難點。110kV以及以下電壓等級設(shè)備均為三相一體操作機(jī)構(gòu)，而220kV設(shè)備為分相操作機(jī)構(gòu)，重合方式也有三種方式，即單重、三重和綜重方式。220kV設(shè)備中部分保護(hù)動作信息是110kV設(shè)備所不具備的，在信息核對過程中發(fā)現(xiàn)監(jiān)控人員不能理解220kV部分信息，這不但降低了信息點核對的效率，也給改造后的設(shè)備的運(yùn)行監(jiān)控埋下了安全隱患。

例如：部分廠家對220RV線路的2套保護(hù)裝置描述相似，保護(hù)動作信息很難分辨，描述為：

220kV某線保護(hù)1零序I段動作；

220kV某線保護(hù)2零序I段動作。

兩套保護(hù)沒有描述裝置型號和保護(hù)類型。即使保護(hù)人員也無法通過描述確認(rèn)保護(hù)1和保護(hù)2是什么保護(hù)裝置。信息描述中應(yīng)當(dāng)描述信息源及詳細(xì)事件項目，即電壓等級、線路名稱、線路保護(hù)裝置型號和事項名稱。正確的描述應(yīng)為：

220kV某線PRS-702高頻零序I段動作/出口；

220kV某線PRS-753光纖零序I段動作/出口。

又如：部分廠家對保護(hù)裝置描述簡單，難以分辨，描述為：

220kV1號主變PRS-741切換繼電器1同時動作；220kV1號主變PRS-741切換繼電器2同時動作。

這2條信息實際為220kV1號主變第一套保護(hù)裝置電壓切換箱切換繼電器同時動作和220kV1號主變第二套保護(hù)裝置電壓切換箱切換繼電器同時動作。但從描述中很難區(qū)別，只能知道切換繼電器同時動作了，但是不知道是哪套切換繼電器動作了。信息描述中應(yīng)當(dāng)包含信息源的詳細(xì)信息和發(fā)生事件裝置的詳細(xì)信息，即發(fā)信號裝置的電壓等級、裝置型號以及事件發(fā)生裝置的電壓等級、裝置型號以及事件描述。則正確的描述為：

220kV1號主變高壓側(cè)PRS-741測控A屏WBC-11C高壓側(cè)操作箱切換繼電器同時動作；220kV1號主變高壓側(cè)PRS-741測控B屏PRS-789高壓側(cè)電壓切換箱切換繼電器同時動作。

通過完善信息采集表及信息描述，保護(hù)人員和集控人員都可以快速區(qū)分出信息描述的設(shè)備及含義。

2 信號的合并處理

220kV變電站的遙信量非常大，雙臺主變的變電站遙信量都在上萬條，而昌吉電業(yè)局選用的IEC-101規(guī)約遙信容量最大只有4096個，這就需要保護(hù)人員對整個遙信點表進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮喕幚?，合并相近類型遙信信息，減少轉(zhuǎn)發(fā)遙信數(shù)量。

例如：保護(hù)裝置內(nèi)部自檢信息和裝置內(nèi)部插件等告警事件，可以合并為保護(hù)裝置為裝置自檢出錯信息。本身20多條的保護(hù)裝置內(nèi)部自檢信息變成了1條裝置自檢出錯信息信息。合并同類型的信息后，遙信量數(shù)據(jù)量大大減少，遙信總數(shù)能夠控制在4096之內(nèi)，簡化對應(yīng)如（表1）：

3 特殊遙信問題處理

220kV線路斷路器均為分相斷路器，每相斷路器均為雙位置遙信，集控站遠(yuǎn)方遙控斷路器時，每個斷路器遙控只能關(guān)聯(lián)一個雙位置遙信，關(guān)聯(lián)到任何一相斷路器遙信都是錯誤的，因為單相斷路器是不可能全面反應(yīng)三相斷路器實際運(yùn)行狀況。

推薦的做法是設(shè)置虛擬遙信，將A、B、C三相斷路器合位做“與門”邏輯發(fā)斷路器合的遙信，將A、B、C三相斷路器分做“或門”邏輯發(fā)斷路器分的遙信，這樣不但可以真實反映A、B、C三相斷路器的位置，也可以彌補(bǔ)斷路器遙控關(guān)聯(lián)遙信問題，做到遙信與實際斷路器位置相一致，遙控與運(yùn)行方式相對應(yīng)。

220kV線路保護(hù)重合閘（ARc）方式有單重方式、三重方式、綜重方式和停運(yùn)方式，不同的廠家對重合閘的描述也各不相同，比如國電南自和深圳南瑞對重合閘的描述就不是直接表達(dá)的，他的方式是靠兩個開入量控制。即“重合閘方式一（CH1）”和“重合閘方式二（CH2）”開入。其兩種開入組合如（表2）：

從（表2）描述可以看出，重合閘方式是由重合閘兩個方式開入量決定，但是遙信庫里只有“CH1”和“CH2”兩個遙信，但其卻包含有四種重合閘方式描述。而遠(yuǎn)動裝置虛擬遙信中只有“與門邏輯”，“或門邏輯”，“異或門邏輯”和“非門邏輯”，如果用這幾種邏輯表達(dá)出4中重合閘方式呢？保護(hù)人員巧妙的利用“重合閘方式一”和“重合閘方式二”兩個開入量，通過復(fù)合邏輯運(yùn)算編譯成8個虛擬遙信，成功的表示出4種重合閘方式。其邏輯圖如（圖1）：

依據(jù)邏輯及（表2），可建立真值表，如（表3），利用這種方法，將4種重合閘方式成功的區(qū)分。

變電站對于通信可靠性的要求取決于其在電網(wǎng)中的重要性，220kV電網(wǎng)為新疆電網(wǎng)的主網(wǎng)架，因此對220kV無人值守化變電站的通信可靠性提出了非常高的要求，對于遠(yuǎn)動傳輸?shù)目煽啃砸哺鼮榭量?。目前，行之有效的方式冗余機(jī)制，實現(xiàn)雙遠(yuǎn)動機(jī)、雙通道并行運(yùn)行，集控主站定期切換A、B集控通道。

保護(hù)裝置通訊中斷是個重要的信號，正常情況下保護(hù)裝置不會發(fā)出保護(hù)動作或者保護(hù)告警信號，只有在系統(tǒng)有故障或保護(hù)裝置故障時才會發(fā)生告警信號，所以正常運(yùn)行時保護(hù)裝置通訊中斷信號就顯得越發(fā)重要了。但是通訊中斷時間同樣也屬虛擬信號，設(shè)置通訊無響應(yīng)時間長了，很難發(fā)現(xiàn)裝置通訊斷了，設(shè)置短了就會頻發(fā)通訊中斷，所以經(jīng)過詳細(xì)勘察和實踐，通訊中斷信號需要延遲30秒鐘發(fā)送。經(jīng)過現(xiàn)場測試，效果良好。

改造后，高頻通道測試工作也相應(yīng)帶來問題，保護(hù)人員將一對遙控空節(jié)點并接到了收發(fā)信機(jī)“通道測試”按鈕的兩端，通過遠(yuǎn)方進(jìn)行高頻通道測試。但是高頻通道測試不像斷路器和隔離開關(guān)，在操作成功后會有遙信變位信息。前面已經(jīng)過說，所有的遙控都要關(guān)聯(lián)遙信去實現(xiàn)遙控。帶來的問題是遙控只能實現(xiàn)遠(yuǎn)方啟信功能，而不能實現(xiàn)收發(fā)信機(jī)的復(fù)歸功能。同時，用單節(jié)點啟訊作為通道測試的裝置，可以上傳“通道測試”信號，如：深圳南瑞公司生產(chǎn)的PRS-702高頻保護(hù)；而雙節(jié)點起訊方式的保護(hù)裝置，在通道測試后往往沒有任何信息，如：許繼公司生產(chǎn)的WXH-802高頻保護(hù)。（兩者均配SF960收發(fā)信機(jī)）。保護(hù)人員設(shè)置了兩個永遠(yuǎn)不會變位的虛擬遙信，一個為高頻通道試驗，另一個為高頻通道復(fù)歸。將高頻通道測試和收發(fā)信機(jī)復(fù)歸的遙控分別關(guān)聯(lián)到虛擬遙信上，既解決了高頻通道功能，也解決了收發(fā)信機(jī)的復(fù)歸問題。

4 結(jié)論

在昌吉電網(wǎng)進(jìn)行的220kV變電站無人值守化改造過程中，遇到了信息采集表和信息體描述、合并信號的處理、信號的可靠性等大量問題。本文在介紹問題的同時，闡述了采取的解決方法。對于變電站的無人值守化改造的關(guān)鍵在于滿足電網(wǎng)調(diào)度對其安全、可靠運(yùn)行的要求，而這又取決于變電站在電網(wǎng)中的重要性，220kV電網(wǎng)為新疆電網(wǎng)的主網(wǎng)架，在其他地區(qū)的電網(wǎng)中也占有重要地位，本文結(jié)合工作實際探討了改造過程中問題的處理，對其他地區(qū)和不通電壓等級變電站的無人值守化改造也具有一定的借鑒意義。