智能變電站二次系統(tǒng)提升安全措施可靠性策略研究

王鋒，魏勇，劉星，馬晨曦，胡源奇

（1.國(guó)網(wǎng)河南省電力公司濟(jì)源供電公司，河南濟(jì)源459000；2.許繼電氣股份有限公司，河南許昌461000）

智能變電站二次系統(tǒng)提升安全措施可靠性策略研究

王鋒1，魏勇2，劉星2，馬晨曦2，胡源奇2

（1.國(guó)網(wǎng)河南省電力公司濟(jì)源供電公司，河南濟(jì)源459000；2.許繼電氣股份有限公司，河南許昌461000）

針對(duì)智能變電站數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)化、信息表現(xiàn)虛擬化背景下，二次安全措施較傳統(tǒng)變電站綜自系統(tǒng)發(fā)生較大變化的現(xiàn)狀，剖析了目前智能變電站二次安全措施的主要方式，分析了二次安全措施存在的問(wèn)題，研究了虛端子及回路可視化技術(shù)等提高二次系統(tǒng)安全措施可靠性的策略，對(duì)智能變電站的運(yùn)行維護(hù)具有一定的參考價(jià)值。

智能變電站；二次系統(tǒng)；安全措施；虛端子可視化；虛回路可視化

引言

二次系統(tǒng)安全措施作為隔離運(yùn)行設(shè)備，保障檢修或消缺過(guò)程安全可靠的重要手段，在變電站運(yùn)維檢修中具有舉足輕重的地位。智能變電站是堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的重要支撐，保障智能變電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行，保證檢修運(yùn)維過(guò)程的可靠性是智能變電站的重要工作內(nèi)容。與傳統(tǒng)變電站相比，智能變電站的設(shè)備具有數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)化、信息表現(xiàn)虛擬化的特點(diǎn)，引入了合并單元、智能終端等新設(shè)備，同時(shí)裝置之間主要由光纖連接。由于二次結(jié)構(gòu)的變化，傳統(tǒng)變電站中退硬壓板、解連接線等物理斷鏈的安全措施思路在智能變電站已經(jīng)不適用[1]。智能變電站的光纖回路不宜頻繁拔插，主要利用軟壓板和檢修機(jī)制進(jìn)行邏輯隔離，這種隔離措施存在不直觀的問(wèn)題，在檢修過(guò)程中容易誤操作和漏操作，并且邏輯隔離措施對(duì)二次設(shè)備自身的可靠性要求較高[2-3]。加上目前智能變電站缺乏明確的二次安全措施思路，導(dǎo)致在實(shí)際的運(yùn)維檢修過(guò)程中出現(xiàn)了許多安全問(wèn)題。為了保證智能變電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行，保障現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行及檢修人員的人生安全，研究提升智能變電站二次系統(tǒng)安全措施的關(guān)鍵技術(shù)十分迫切和必要。

1 智能變電站二次安全措施業(yè)務(wù)分析

傳統(tǒng)變電站的設(shè)備之間主要采用電纜連接，二次安全措施的主要對(duì)象是模擬量回路，保護(hù)裝置跳合閘、啟失靈等開出回路以及后臺(tái)遙控回路等，二次安全措施的執(zhí)行方式也以退保護(hù)硬壓板、解控制或跳合閘回路、斷開進(jìn)入裝置的電壓電流回路等物理斷鏈的方式為主，核心思想是具備“明顯電氣斷點(diǎn)”。智能變電站的交流采樣、控制回路以及信號(hào)回路主要由數(shù)字信息流來(lái)進(jìn)行傳輸，大幅減少了傳統(tǒng)變電站中的光纜與硬壓板，其二次安全措施有一部分繼承了傳統(tǒng)變電站，但是相對(duì)于傳統(tǒng)變電站，又有很大的不同，具體表現(xiàn)如下：

1.1 物理隔離方式的沿襲

傳統(tǒng)變電站中的物理斷點(diǎn)隔離的方式在智能變電站中依然有所體現(xiàn)，主要表現(xiàn)為斷開光纖、退出智能終端出口硬壓板兩種方式。相對(duì)于傳統(tǒng)變電站，智能變電站的二次回路包括硬接線回路及虛端子回路，采用了大量的光纜代替了傳統(tǒng)變電站的電纜連接方式。通過(guò)斷開光纖，可以切斷裝置之間的信號(hào)聯(lián)系，達(dá)到物理隔離的效果。智能變電站的保護(hù)裝置雖然取消了出口硬壓板，但是智能終端上配置有出口硬壓板來(lái)作為控制回路中的明顯電氣斷點(diǎn)。

1.2 軟壓板地位的提升

傳統(tǒng)變電站的保護(hù)裝置中也配置有保護(hù)功能軟壓板作為保護(hù)投退的邏輯斷點(diǎn)，通常的檢修過(guò)程中主要是對(duì)保護(hù)出口硬壓板進(jìn)行操作，對(duì)軟壓板關(guān)注較少。在智能變電站中，軟壓板的地位得到了極大提升，除了保護(hù)功能軟壓板之外，智能變電站的保護(hù)裝置還配置了SV接收軟壓板、GOOSE接收或發(fā)送軟壓板等，通過(guò)對(duì)SV及GOOSE軟壓板進(jìn)行控制，能夠?qū)ΡＷo(hù)裝置的信息發(fā)送以及接收進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)二次設(shè)備之間的邏輯隔離。

1.3 檢修機(jī)制的引入

智能變電站與傳統(tǒng)變電站最大的區(qū)別是引入了檢修機(jī)制，裝置將通過(guò)檢修壓板來(lái)向其他設(shè)備傳遞本裝置正處于檢修狀態(tài)的信息，投入檢修狀態(tài)后，其他裝置與該裝置之間存在信息交換，但是不能互相操作，檢修狀態(tài)是二次設(shè)備檢修中的基本防線。

2 智能變電站二次安全措施存在的問(wèn)題

智能變電站相對(duì)于傳統(tǒng)變電站，二次安全措施發(fā)生了很大的變化。目前對(duì)智能變電站的研究主要集中在技術(shù)層面，對(duì)二次安全措施的關(guān)注較少，而實(shí)際上現(xiàn)有的二次安全措施存在許多需要探討和研究的問(wèn)題，分類如下：

1）由于傳統(tǒng)安全措施思路的影響，智能變電站的二次安全措施在實(shí)際執(zhí)行過(guò)程中對(duì)光纖的拔插較多。但是相比于硬接線，光纖回路容易損壞或污染，導(dǎo)致光回路損耗加大或者不通，同時(shí)由于一根光纖中傳遞大量信號(hào)，斷開光纖數(shù)量較多時(shí)，容易破壞網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，達(dá)不到針對(duì)性檢修的效果，影響檢修質(zhì)量。事實(shí)上，物理隔離的方式在智能變電站中并不能起到很好的效果。因此在智能變電站的檢修及消缺過(guò)程中，拔插光纖，制造明顯物理斷點(diǎn)的傳統(tǒng)二次安全措施思路需要進(jìn)行一定的轉(zhuǎn)變。

2）智能變電站的保護(hù)系統(tǒng)有直采直跳和直采網(wǎng)跳等不同的配置模式，對(duì)應(yīng)的二次安全措施的執(zhí)行方式并不相同，同時(shí)不同廠家的設(shè)備在設(shè)計(jì)上本身也存在一定的區(qū)別，需要針對(duì)實(shí)際情況采取針對(duì)性的二次安全措施；加之智能變電站二次安全措施方面缺乏相應(yīng)的規(guī)范化規(guī)程，運(yùn)行人員對(duì)新型的二次設(shè)備熟悉程度又比較有限，在二次安全措施的執(zhí)行過(guò)程中容易出現(xiàn)誤操作的情況。

3）軟壓板及檢修機(jī)制是智能變電站二次隔離技術(shù)中的重要環(huán)節(jié)，也是智能變電站與傳統(tǒng)變電站的重要區(qū)別。智能變電站的二次安全措施主要利用軟壓板和檢修壓板來(lái)實(shí)現(xiàn)，依賴裝置內(nèi)部邏輯，操作比較便捷，但是由于運(yùn)行人員通常不會(huì)接觸裝置內(nèi)置邏輯，如果存在裝置內(nèi)部定義有誤、檢修機(jī)制不正確或者檢修壓板虛接等情況，將不易被發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致二次安全措施的可靠性降低；

4）智能變電站的二次安全措施執(zhí)行時(shí)主要以軟壓板和檢修壓板為主，不存在明顯的電氣斷點(diǎn)，在進(jìn)行二次隔離時(shí)，運(yùn)行人員無(wú)法直觀地獲取二次安全措施的執(zhí)行情況，容易導(dǎo)致安全措施的漏執(zhí)行或者誤執(zhí)行，影響檢修工作的安全可靠性。某220 kV智能變電站主變跳閘事故分析，其原因是檢修完畢后保護(hù)裝置中主變中壓側(cè)SV接收軟壓板未投，對(duì)于該站主變保護(hù)裝置來(lái)說(shuō)，主變中壓側(cè)SV接收軟壓板退出時(shí)，裝置采樣正常顯示，且不參與差動(dòng)保護(hù)的邏輯計(jì)算，運(yùn)行人員在操作過(guò)程中未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，導(dǎo)致主變跳閘。尋找直觀的二次安全措施執(zhí)行方式是目前智能變電站二次安全措施技術(shù)研究的重要課題。

3 提升智能變電站二次系統(tǒng)安全措施可靠性策略

針對(duì)以上問(wèn)題，可以從以下幾個(gè)方面對(duì)智能變電站的二次安全措施思路進(jìn)行研究。

3.1 調(diào)試和首檢保證裝置的可靠性

相對(duì)于傳統(tǒng)變電站，智能變電站的二次隔離措施偏向于投退軟壓板和利用檢修機(jī)制等非物理隔離的方式，但是前提是必須充分保障裝置內(nèi)部定義完全正確、檢修機(jī)制完善、檢修壓板不存在虛接的情況。這就需要在調(diào)試和首檢過(guò)程中做到以物理斷鏈方式為主，嚴(yán)格進(jìn)行裝置的單體調(diào)試工作，充分驗(yàn)證裝置內(nèi)部邏輯以及檢修機(jī)制的可靠性。在之后的定檢或消缺的過(guò)程中以非物理斷鏈方式為主，通過(guò)對(duì)軟壓板和檢修壓板進(jìn)行設(shè)置來(lái)實(shí)現(xiàn)二次隔離，減少拔插光纖等物理隔離的方式。

3.2 制定合理的二次安全措施思路

提高智能變電站二次安全措施可靠性重點(diǎn)是根據(jù)智能變電站的實(shí)際情況制定合理的安全措施思路，將傳統(tǒng)的二次安全措施因地制宜進(jìn)行更新。結(jié)合相關(guān)規(guī)程規(guī)范及工作實(shí)際，認(rèn)為智能變電站的二次安全措施整體上應(yīng)該遵循雙重化、順序化的工作思路。對(duì)于已投運(yùn)的智能變電站，檢修過(guò)程中應(yīng)以非物理斷鏈方式為主，逐步培養(yǎng)“重虛”的操作思路，對(duì)于非物理隔離措施，應(yīng)該至少由兩種不同的隔離方式來(lái)完成，在檢修過(guò)程中，投入待檢修設(shè)備的檢修壓板進(jìn)行隔離的同時(shí)，也應(yīng)退出待檢修設(shè)備的軟壓板，斷開與其他重要設(shè)備間的聯(lián)系，例如保護(hù)裝置的檢修過(guò)程中，投入檢修壓板的同時(shí)，應(yīng)在相應(yīng)的保護(hù)裝置上退出跳閘出口軟壓板，確保二次安全措施的可靠性。由于智能變電站裝置之間閉鎖邏輯的存在，智能變電站的安全措施執(zhí)行應(yīng)該具備順序化的特點(diǎn)，否則容易導(dǎo)致保護(hù)誤動(dòng)或者誤閉鎖，例如對(duì)母線上某一線路間隔進(jìn)行停電檢修時(shí)，若直接斷開此線路間隔的光纖鏈路，容易造成母線差動(dòng)保護(hù)閉鎖。智能變電站的設(shè)備或者間隔的二次檢修應(yīng)該根據(jù)實(shí)際的變電站保護(hù)配置情況制定合理的二次安全措施執(zhí)行步驟，在二次安全措施的執(zhí)行和恢復(fù)過(guò)程中都必須嚴(yán)格執(zhí)行順序化的操作流程，并對(duì)每一步的安全措施進(jìn)行確認(rèn)。

3.3 利用現(xiàn)有后臺(tái)實(shí)現(xiàn)安全措施可視化

智能變電站的二次安全措施主要通過(guò)投退檢修壓板、投退軟壓板和拔插光纖來(lái)實(shí)現(xiàn)，檢修壓板及軟壓板狀態(tài)通常只能分別在裝置面板或者后臺(tái)的子頁(yè)面獲取。由于不存在明顯的電氣斷點(diǎn)，在進(jìn)行二次隔離時(shí)，難免存在信息不夠直觀，容易出現(xiàn)漏投退或者誤投退的情況。為了進(jìn)一步提高二次安全措施的可靠性，應(yīng)該考慮實(shí)現(xiàn)智能變電站二次安全措施的可視化[4]。可視化的思路是在智能變電站后臺(tái)搭建二次安全措施監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)智能變電站重要的SV及GOOSE虛回路進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)，以圖形的方式實(shí)現(xiàn)二次安全措施的可視化，利用現(xiàn)有的后臺(tái)信號(hào)搭建可視化二次安全措施界面，無(wú)需對(duì)現(xiàn)有的系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)，同時(shí)能夠有效避免誤投退、漏投退等情況，進(jìn)一步保證二次檢修的安全可靠性。

4 結(jié)語(yǔ)

本文分析了目前智能變電站的二次安全措施方式以及存在的問(wèn)題，提出了適用于智能變電站的提升二次系統(tǒng)安全措施可靠性的策略：1）在調(diào)試及首檢過(guò)程中采用物理斷鏈方式，充分確保裝置可靠性，定檢及消缺時(shí)則盡量利用軟壓板和檢修機(jī)制來(lái)進(jìn)行二次隔離，避免對(duì)光纖和網(wǎng)絡(luò)的損傷；2）二次安全措施的執(zhí)行應(yīng)遵循雙重化和順序化的操作思路，確保操作過(guò)程的可靠性；3）利用現(xiàn)有的后臺(tái)信號(hào)搭建智能變電站二次安全措施可視化界面，解決智能變電站二次安全措施不夠直觀的問(wèn)題。

本文研究成果對(duì)于提升智能變電站運(yùn)行可靠性有重要的實(shí)踐意義。

[1]彭少博.220 kV智能變電站檢修二次安全措施優(yōu)化研究[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制,2014,42(23):143-148.

[2]藍(lán)海濤.智能變電站繼電保護(hù)二次安全措施標(biāo)準(zhǔn)化的研究[J].電力安全技術(shù),2014,16(2):12-16.

[3]茌旭.智能變電站二次檢修過(guò)程實(shí)施安全措施的分析[J].電氣技術(shù),2014(12):147-149.

[4]孫志鵬.智能變電站安全措施技術(shù)及可視化研究[J].電工技術(shù), 2014(4):19-22.

（編輯：賈娟）

Research on Method Used to Improve Reliability of Smart Substation Secondary System

W ang Feng1,Wei Yong2,Liu Xing2,Ma Chenxi2,Hu Yuanqi2
(1.Henan Electric Power Com pany Jiyuan Branch,Jiyuan Henan 459000; 2.Xuji Electric Co.,Ltd.,Xuchang Henan 461000)

This paper analyzes the main method of anti-mistake used in smart substation secondary system,and also focus on the questionswhich is not solved yet.And research on some key technologies such as visualization of virtual terminals and virtual loops of secondary system which is used to improve the reliability of secondary system.so this paper has some reference value tomaintenance operation of smart substation.

smartsubstation；secondary system；anti-mistakemeasure；visualization of virtual terminal；visualization of virtual loop

TM63

A

2095-0748(2016)20-0053-03

10.16525/j.cnki.14-1362/n.2016.20.23

2016-10-13

王鋒（1980—），男，河南濟(jì)源人，本科，工程師，主要從事智能變電站運(yùn)維和管理工作；魏勇（1973—），男，河南周口人，研究生，高級(jí)工程師，主要從事智能變電站二次系統(tǒng)智能化產(chǎn)品研發(fā)工作；劉星（1973—），男，山東菏澤人，研究生，高級(jí)工程師，主要從事智能變電站二次系統(tǒng)智能化產(chǎn)品研發(fā)工作；馬晨曦（1975—），男，河南周口人，本科，工程師，主要從事智能變電站二次系統(tǒng)智能化產(chǎn)品技術(shù)服務(wù)工作；胡源奇（1980—），女，河南濟(jì)源人，本科，工程師，主要從事智能變電站二次系統(tǒng)智能化產(chǎn)品研發(fā)工作。