智能變電站軟壓板集中管控系統(tǒng)的研究與應(yīng)用

鄭曉瓊，王鵬輝，戚 矛，柴宏博

(1.國網(wǎng)安徽省電力公司檢修公司，安徽 合肥 230061；2.安徽明生電力發(fā)展投資集團(tuán)公司，安徽 合肥 230061)

智能變電站軟壓板集中管控系統(tǒng)的研究與應(yīng)用

鄭曉瓊1，王鵬輝2，戚 矛1，柴宏博1

(1.國網(wǎng)安徽省電力公司檢修公司，安徽 合肥 230061；2.安徽明生電力發(fā)展投資集團(tuán)公司，安徽 合肥 230061)

闡述了智能變電站軟壓板集中管控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和主要功能，介紹了該管控系統(tǒng)在500 kV長臨河變電站投入運(yùn)行后的情況，包括現(xiàn)階段智能變電站軟壓板管理存在的問題以及該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、主要功能、存在問題和解決措施等，為堅(jiān)強(qiáng)型智能電網(wǎng)提供了技術(shù)保障。

超高壓電網(wǎng)；智能變電站；軟壓板；管控系統(tǒng)

0 引言

隨著智能電網(wǎng)技術(shù)的推廣與應(yīng)用，超高壓電網(wǎng)中新投運(yùn)的變電站基本都是智能變電站，其保護(hù)裝置大幅減少了傳統(tǒng)變電站保護(hù)裝置使用的硬壓板，廣泛采用軟壓板。因軟壓板置于保護(hù)裝置內(nèi)部，不如硬壓板直觀明了，近年來已發(fā)生多起因軟壓板誤投退和漏投退造成的事故。如2015-10-19，國網(wǎng)甘肅電力330 kV永登變電站330 kV永武一線發(fā)生異物短路A相接地故障，永武一線2套保護(hù)閉鎖，引起故障擴(kuò)大，造成永登變電站全停。該起事故的原因是，其某一斷路器合并單元“裝置檢修”壓板投入時(shí)，未將永武一線2套保護(hù)裝置中“開關(guān)SV接收”軟壓板退出，造成線路雙套保護(hù)閉鎖。如何在智能變電站保護(hù)裝置的軟壓板管理上采取相應(yīng)措施，從源頭上杜絕因軟壓板誤投退或漏投退造成的保護(hù)誤動(dòng)作事故，是亟待解決的問題。

1 現(xiàn)階段軟壓板管理存在的問題

在對(duì)超高壓電網(wǎng)智能變電站軟壓板實(shí)際使用情況調(diào)研時(shí)，發(fā)現(xiàn)軟壓板管理主要有以下幾個(gè)問題。

(1) 保護(hù)裝置部分軟壓板未接入后臺(tái)保護(hù)壓板庫，如SV電流、電壓接收軟壓板、部分GOOSE接收和發(fā)送軟壓板、部分功能壓板等。

(2) 軟壓板告警信號(hào)沒有具體注明其影響。在重要信號(hào)，諸如保護(hù)閉鎖類信號(hào)發(fā)出后，因無法知道其可能產(chǎn)生的后果而容易被忽略。

(3) 各保護(hù)裝置廠家軟壓板名稱基于模型文件實(shí)現(xiàn)了相關(guān)信息描述的定義，但現(xiàn)階段還沒有完善的針對(duì)軟壓板信息描述的運(yùn)行規(guī)范，經(jīng)常出現(xiàn)不同廠家的保護(hù)軟壓板命名存在差異，在后續(xù)運(yùn)行及維護(hù)操作時(shí)易造成誤操作。

(4) 保護(hù)裝置本裝置軟壓板和相關(guān)裝置軟壓板之間無閉鎖或連鎖邏輯。在軟壓板操作時(shí)可能發(fā)生因操作順序錯(cuò)誤而造成的事故，以及在相關(guān)壓板誤投退或漏投退時(shí)無告警而造成的事故。

(5) 在一次設(shè)備運(yùn)行時(shí)，投入的相關(guān)保護(hù)軟壓板之間未設(shè)定聯(lián)、閉鎖邏輯關(guān)系。當(dāng)相關(guān)保護(hù)軟壓板狀態(tài)不對(duì)應(yīng)時(shí)，運(yùn)維人員僅僅檢查單臺(tái)保護(hù)軟壓板狀態(tài)信息是無法發(fā)現(xiàn)此類問題的。

很顯然，目前使用的智能變電站軟壓板存在諸多安全隱患，于是考慮在現(xiàn)有的智能變電站網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)交互平臺(tái)的基礎(chǔ)上，利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)的融合，構(gòu)建一套智能變電站軟壓板集中管控系統(tǒng)，來實(shí)現(xiàn)全站軟壓板相關(guān)運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測與邏輯校核，從源頭上做好軟壓板安全管控，遏制軟壓板誤投退、漏投退事故的發(fā)生。

2 智能變電站軟壓板集中管控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

智能變電站軟壓板集中管控系統(tǒng)分為硬件平臺(tái)和軟件數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)2個(gè)部分。硬件平臺(tái)主要包括設(shè)備軟壓板集中管控裝置和監(jiān)控工程師站；軟件系統(tǒng)主要包括通信管理接入軟件(實(shí)現(xiàn)設(shè)備軟壓板信息的采集、數(shù)據(jù)的計(jì)算與校核、數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)傳與終端顯示，運(yùn)行在Linux環(huán)境)和終端管理軟件(提供數(shù)據(jù)訪問平臺(tái)，運(yùn)行在Windows環(huán)境)。智能變電站軟壓板集中管控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

智能變電站軟壓板集中管控系統(tǒng)部署的功能模塊主要有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)模塊、數(shù)據(jù)計(jì)算與分析服務(wù)模塊、數(shù)據(jù)采集服務(wù)模塊、數(shù)據(jù)展現(xiàn)服務(wù)模塊。

2.1 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)模塊

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)模塊主要包括軟壓板實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(RDB)、軟壓板關(guān)系數(shù)據(jù)庫(MYSQL)。該模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)全站的繼電保護(hù)設(shè)備軟壓板信息管理細(xì)節(jié)進(jìn)行流程化與周期化，采用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫與關(guān)系數(shù)據(jù)庫相結(jié)合的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式，將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)分類存儲(chǔ)處理，以提高系統(tǒng)效率，并在保證數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性的同時(shí)確保系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)的正確性和穩(wěn)定性。

2.2 數(shù)據(jù)計(jì)算與分析服務(wù)模塊

數(shù)據(jù)計(jì)算與分析服務(wù)模塊主要包括全站設(shè)備軟壓板運(yùn)行工作狀態(tài)校核模塊軟件(I-RYBCHECK)、全站設(shè)備軟壓板檢修工作狀態(tài)校核模塊軟件(I-PROC-CHECK)、文件入庫軟件(I-FILTER)、數(shù)據(jù)入庫軟件(I-DATA)、命令接收軟件(I-SERV)。該模塊主要實(shí)現(xiàn)對(duì)全站繼電保護(hù)實(shí)時(shí)軟壓板數(shù)據(jù)進(jìn)行校核，對(duì)全站繼電保護(hù)是否進(jìn)入檢修狀態(tài)進(jìn)行判斷，對(duì)設(shè)備軟壓板校核任務(wù)信息進(jìn)行回收與異常處理，以確保系統(tǒng)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性與有效性，同時(shí)將結(jié)果提交到系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫。系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫將當(dāng)天的繼電保護(hù)設(shè)備軟壓板數(shù)據(jù)以當(dāng)天年月日為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)文件名稱，按“電力系統(tǒng)暫態(tài)數(shù)據(jù)交換格式”進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。

2.3 數(shù)據(jù)采集服務(wù)模塊

該模塊包括數(shù)據(jù)通信采集軟件nari850系列，主要功能是通過基于IEC61850保護(hù)信息系統(tǒng)通信規(guī)范的通信規(guī)約與站內(nèi)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，完成系統(tǒng)對(duì)繼電保護(hù)設(shè)備的軟壓板信息采集。

2.4 數(shù)據(jù)展現(xiàn)服務(wù)模塊

該模塊主要包括數(shù)據(jù)維護(hù)軟件SCL_TOOLS、拓?fù)滠浖_DRAW、監(jiān)控軟件R_SHOW、校核規(guī)則配置軟件(RYB_CFG)，主要功能是將設(shè)備軟壓板校核信息及時(shí)反饋給客戶端應(yīng)用軟件，包括監(jiān)控畫面的刷新與核心數(shù)據(jù)的查詢和顯示。

3 軟壓板集中管控系統(tǒng)主要功能

軟壓板集中管控系統(tǒng)的主要功能如圖2所示。

3.1 運(yùn)行監(jiān)視

圖1 智能變電站軟壓板集中管控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)主界面可顯示變電站任意設(shè)備主保護(hù)的運(yùn)行狀態(tài)。設(shè)備狀態(tài)的顯示方式有2種：一種是基于保護(hù)裝置狀態(tài)的監(jiān)控；另一種是基于軟壓板狀態(tài)的監(jiān)控。對(duì)于保護(hù)狀態(tài)的監(jiān)控，用2種不同顏色(如紅色和綠色)代表設(shè)備投入和設(shè)備退出。系統(tǒng)將實(shí)時(shí)校核設(shè)備軟壓板狀態(tài)的正確性，當(dāng)設(shè)備軟壓板的投退狀態(tài)發(fā)生變化或收到異常告警信息時(shí)，系統(tǒng)通過智能識(shí)別與分析，判斷出當(dāng)前設(shè)備是在投運(yùn)狀態(tài)還是退出狀態(tài)，并實(shí)時(shí)進(jìn)行顯示與預(yù)警。

設(shè)備軟壓板狀態(tài)的監(jiān)控主要是對(duì)任意間隔智能設(shè)備軟壓板投退狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，系統(tǒng)以紅色表示軟壓板投入，以綠色表示軟壓板退出。當(dāng)設(shè)備的軟壓板投退狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，系統(tǒng)通過軟壓板狀態(tài)庫進(jìn)行分析，若當(dāng)前的軟壓板狀態(tài)與軟壓板狀態(tài)庫不一致，則及時(shí)給出預(yù)警信息，并且系統(tǒng)將相應(yīng)軟壓板的歷史操作序列在界面上顯示。

圖2 軟壓板集中管控系統(tǒng)功能

3.2 軟壓板邏輯管理

軟壓板邏輯管理包括檢修過程建模和信息歸檔2部分。

檢修過程建模是對(duì)相關(guān)設(shè)備檢修時(shí)的軟壓板投退過程進(jìn)行建模，即預(yù)先對(duì)相關(guān)一、二次設(shè)備的軟壓板操作序列進(jìn)行預(yù)演并形成順控序列。每一步壓板操作過程均在系統(tǒng)中實(shí)時(shí)顯示，當(dāng)出現(xiàn)與操作流程不一致時(shí)，系統(tǒng)給出相應(yīng)的告警信息，并在畫面中同時(shí)顯示相關(guān)聯(lián)裝置軟壓板投退數(shù)據(jù)和運(yùn)行數(shù)據(jù)。

信息歸檔是按不同設(shè)備、不同類型、不同規(guī)則對(duì)智能設(shè)備軟壓板投退相關(guān)的所有信息進(jìn)行歸檔管理，以便于運(yùn)行管理和分析查詢。

3.3 軟壓板邏輯校核

系統(tǒng)根據(jù)預(yù)先建立的軟壓板邏輯校驗(yàn)規(guī)則、保護(hù)的當(dāng)前工作狀態(tài)和保護(hù)軟壓板投退狀態(tài)，對(duì)當(dāng)前系統(tǒng)中各種繼電保護(hù)軟壓板進(jìn)行周期性校核監(jiān)測與判斷。在出現(xiàn)異常投退時(shí)，以醒目(如畫面閃動(dòng)、音響提示)的方式提示系統(tǒng)的告警信息，同時(shí)對(duì)產(chǎn)生事件的設(shè)備進(jìn)行定位。系統(tǒng)周期性地對(duì)全站設(shè)備軟壓板狀態(tài)進(jìn)行記錄，并在發(fā)生故障時(shí)實(shí)時(shí)記錄故障發(fā)生前后設(shè)備軟壓板的投退狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)全站設(shè)備軟壓板的連續(xù)性監(jiān)測。另外，也可以根據(jù)現(xiàn)場需要進(jìn)行手工校核。

3.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)處理功能包括保護(hù)專家系統(tǒng)分析和歷史事件統(tǒng)計(jì)查詢。

在系統(tǒng)日常運(yùn)行過程中，專家系統(tǒng)根據(jù)接收到的事件信息和故障數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)分析并給出相應(yīng)結(jié)論和提示信息，指導(dǎo)用戶進(jìn)行下一步的設(shè)備運(yùn)行維護(hù)工作。

在單個(gè)保護(hù)設(shè)備發(fā)出異常告警信息時(shí)，能夠及時(shí)分析判斷相關(guān)聯(lián)保護(hù)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，并分析相關(guān)保護(hù)設(shè)備發(fā)生閉鎖或誤動(dòng)、拒動(dòng)的可能性。在給出設(shè)備狀態(tài)異常的同時(shí)，給出分析判斷的依據(jù)，供用戶參考。

歷史事件統(tǒng)計(jì)查詢主要是指該系統(tǒng)可以提供全站軟壓板歷史投退信息的查詢、統(tǒng)計(jì)功能，包括按廠站、電力一次設(shè)備、二次設(shè)備等設(shè)備參數(shù)信息以及相關(guān)的告警事件等數(shù)據(jù)。

3.5 軟壓板系統(tǒng)可視化發(fā)布

考慮到智能化變電站無人化發(fā)展的趨勢，系統(tǒng)通過引入標(biāo)準(zhǔn)電力系統(tǒng)暫態(tài)數(shù)據(jù)交換通用格式，對(duì)全站軟壓板信息進(jìn)行一體化建模，實(shí)現(xiàn)全站軟壓板信息的統(tǒng)一采集、統(tǒng)一處理、統(tǒng)一保存?；谝苿?dòng)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了相關(guān)數(shù)據(jù)的多平臺(tái)發(fā)布，現(xiàn)階段系統(tǒng)支持PC端、平板以及智能手機(jī)3種數(shù)據(jù)的統(tǒng)一建模發(fā)布。系統(tǒng)可視化發(fā)布功能充分考慮了國家統(tǒng)一發(fā)布的《電力二次系統(tǒng)安全防護(hù)方案》的要求，經(jīng)過電力系統(tǒng)專用物理隔離裝置進(jìn)行不同級(jí)別安全區(qū)的隔離，只允許數(shù)據(jù)從高級(jí)別的安全區(qū)向低級(jí)別的安全區(qū)單向傳輸。

4 軟壓板集中管控系統(tǒng)的應(yīng)用問題

智能變電站內(nèi)保護(hù)軟壓板告警信息類型多、大、信息含義不規(guī)范是現(xiàn)階段智能變電站設(shè)備運(yùn)檢工作的難點(diǎn)之一。如何規(guī)范智能設(shè)備的告警輸出，高效識(shí)別告警信息的真實(shí)含義，合理應(yīng)用海量的設(shè)備告警信息是該系統(tǒng)構(gòu)建之初的研究核心。現(xiàn)階段系統(tǒng)中雖然已經(jīng)構(gòu)建了大量的信息采集、計(jì)算與分析方法，但是需要長期的運(yùn)行監(jiān)測與算法優(yōu)化才能夠真正實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段制定的目標(biāo)，使設(shè)備告警信息真正為設(shè)備狀態(tài)評(píng)估提供有效支撐。

5 結(jié)束語

智能變電站軟壓板集中管控系統(tǒng)在500 kV長臨河變電站的應(yīng)用取得了較好效果，提高了500 kV長臨河變電站安全風(fēng)險(xiǎn)管控水平，實(shí)現(xiàn)了關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)的全方位管控，特別是對(duì)智能變電站關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)——保護(hù)軟壓板存在的誤、漏投退風(fēng)險(xiǎn)實(shí)現(xiàn)了有效管控。同時(shí)，該系統(tǒng)通過將軟壓板管控信息實(shí)時(shí)傳遞至遠(yuǎn)方檢修中心和運(yùn)維主站，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方運(yùn)檢中心與廠站端的數(shù)據(jù)交互；綜合應(yīng)用互聯(lián)網(wǎng)信息處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了區(qū)域電網(wǎng)設(shè)備軟壓板運(yùn)行管理的網(wǎng)絡(luò)化，提高了智能變電站的設(shè)備運(yùn)行管理水平。

1 王大軍，張 東，安運(yùn)志.基于保護(hù)軟壓板遠(yuǎn)方投切應(yīng)用技術(shù)的探討[J].科技視界，2016，6(24)：237-239.

2 黃少熊，胡世駿，黃太貴，等.智能站軟壓板狀態(tài)正確性校驗(yàn)的研究[J].電網(wǎng)與清潔能源，2016，32(6)：95-100.

3 楊小東，費(fèi)仲民.變電站保護(hù)軟壓板的安全管理[J].電力安全技術(shù)，2014，16(5)：55-56.

2017-06-15。

鄭曉瓊(1980—)，高級(jí)工程師、高級(jí)技師，主要從事變電運(yùn)維工作，email：780915@163.cpm。

王鵬輝(1978—)，男，工程師，主要從事電力工程管理工作。

戚 矛(1965—)，男，高級(jí)工程師，主要從事繼電保護(hù)工作。

柴宏博(1990—)，男，工程師，主要從事變電運(yùn)維工作。