220kV智能變電站與常規(guī)變電站在運行維護操作上的異同

楊楠　蘇波　馬超　徐鎖照

摘 要：隨著電網智能化的發(fā)展，智能變電站的發(fā)展也進入了一個新階段。與傳統(tǒng)的綜合自動化變電站相比，智能變電站采用“三層兩網”的結構，極大地節(jié)約和優(yōu)化了建設和運維成本，但同時對運維人員的運行維護技能提出了更高的要求。本文通過總結歸納江蘇地區(qū)220kV智能變電站和常規(guī)變電站在運行維護和倒閘操作上的異同，探討智能變電站的運維方式，為實際工程運維工作提供參考價值。

關鍵詞：智能電網；智能變電站；運維；倒閘操作

中圖分類號：TM77 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）07-0143-03

在整個電力系統(tǒng)中，變電站是十分重要的組成部分。近年來，隨著我國的電力事業(yè)快速發(fā)展，智能變電站成為表征我國現(xiàn)代電力產業(yè)發(fā)展迅猛的重要標志，并且已經逐漸取代了傳統(tǒng)的老式變電站，這使得我國的供電服務質量得到了顯著的提升[1]。同時，智能電網的發(fā)展也離不開智能變電站的安全平穩(wěn)運行，因此在實際生活中必須確保智能變電站有高質量高標準的運行維護要求。本文通過將智能變電站與傳統(tǒng)常規(guī)變電站進行對比，對智能變電站與常規(guī)變電站在倒閘操作和安全措施布置上的異同點進行分析，同時對智能變電站的運行與維護提出了簡要的觀點。

1 智能變電站的基本概念和特點

智能變電站實在數(shù)字化變電站的基礎之上發(fā)展而來的，智能變電站是智能電網的的重要組成部分，是實現(xiàn)電網智能化和電網智能調度的重要環(huán)節(jié)[2]。數(shù)字化、網絡化、智能化、集成化是智能變電站的主要特點，也是智能變電站區(qū)別于常規(guī)變電站的關鍵。

1.1 智能變電站的基本結構

常規(guī)變電站中二次回路采用硬接線，功能配置以及功能之間信息或信號的輸入輸出存在一一對應的關系，可以直接通過二次接線實現(xiàn)變電站站內二次系統(tǒng)的故障監(jiān)測和分析[3]；而智能變電站采用三層（過程層、間隔層及站控層）二網（站控層網絡、過程層網絡）式結構，如圖1所示。由于二次系統(tǒng)網絡化，使二次系統(tǒng)中出現(xiàn)了合并單元、智能組件和智能終端等各種智能裝置以及網絡傳輸和交換設備，常規(guī)二次回路變?yōu)橥ㄐ啪W絡，信號之間的連接變?yōu)樘摂M端子和虛擬回路[4]。

過程層包括變壓器、斷路器、隔離開關、電流、電壓互感器等一次設備及其所屬的智能終端，合并單元等智能設備，完成二次系統(tǒng)與一次設備相關的功能，包括實時運行電氣量的采集、設備運行狀態(tài)的監(jiān)測和控制命令的執(zhí)行等。

間隔層設備一般指由若干個二次子系統(tǒng)組成，主要包括保護裝置、故障錄波器、測控裝置以及監(jiān)測功能裝置組成的二次設備，可以實現(xiàn)使用該間隔數(shù)據(jù)信息且作用于一次設備的控制功能，在站控層網絡失效的情況下仍能獨立完成所在間隔的繼電保護功能。

站控層包括自動化控制、監(jiān)視控制系統(tǒng)、對時系統(tǒng)及通信系統(tǒng)等，可以對全站一、二次設備的控制、告警、監(jiān)視和交互相關數(shù)據(jù)信息等功能，從而實現(xiàn)詳細的數(shù)據(jù)采集和全過程監(jiān)視控制、操作回路閉鎖、電能量采集、保護數(shù)據(jù)信息管理等相關功能。

1.2 智能變電站相較于常規(guī)變電站的優(yōu)勢

與常規(guī)變電站相比，智能變電站的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）采用光纖作為繼電保護自動組昂志測量電流電壓的主通道，傳輸容量大的同時解決了常規(guī)變電站中電流、電壓精度手PT、CT負載影響的問題，也有利于在線監(jiān)測設備的使用與運行。

（2）智能變電站采用一體化信息平臺，將五防系統(tǒng)、智能告警、后臺監(jiān)控、在線監(jiān)測等全面繼承，不僅節(jié)省了設備投資，而且便于各個子系統(tǒng)之間、各個變電站之間及變電站與調度之間的數(shù)據(jù)交換，便于實現(xiàn)站域及區(qū)域控制。

（3）智能變電站將斷路器的操作回路、智能終端、在線監(jiān)測等一、二次設備集成化，不僅節(jié)省了設備的占地面積，且使得一、二次設備的信息交換通道長度大為縮短，一定程度上也避免了電場干擾對二次設備的影響。

（4）采用電子式互感器，不僅精度更高，而且不存在磁飽和問題，無論是正常運行還是事故狀態(tài)都能為繼電保護自動裝置提供真實反映一次設備運行狀態(tài)的測量數(shù)據(jù)。

1.3 智能變電站運維操作的特點

傳統(tǒng)的變電站已經不能滿足現(xiàn)代電力企業(yè)的需求，而新型的智能變電站正以其獨特的特性正在逐漸的取代傳統(tǒng)變電站的地位。但是，在實際的運行過程中，智能變電站的倒閘操作等運維工作對運維人員也是全新的挑戰(zhàn)，相較于傳統(tǒng)的常規(guī)變電站，智能變電站的倒閘操作自動化程度、計算機技術更高[5]，因此，運維人員除了對智能變電站的設備及結構有一定的了解，更有必要對常規(guī)變電站與智能變電站的倒閘操作進行總結與歸納，為智能變電站的運維工作打下堅實的基礎。

2 智能變電站與常規(guī)變電站倒閘操作的異同

目前220kV的常規(guī)變電站種類，有“四統(tǒng)一”標準下的變電站，也有“六統(tǒng)一”下的變電站，隨著電網技術的發(fā)展，六統(tǒng)一變電站、智能化變電站的日益增多，這就給運維人員提出了更高的技術要求。如何針對不同類型的變電站正確進行倒閘操作已經成為了一個重要的課題，本節(jié)針對220kV針對四統(tǒng)一、六統(tǒng)一及智能變電站這三類不同變電站中的典型操作進行對比總結。

2.1 220kV母線及壓變停復役操作操作的異同

針對220kV母線停復役操作，四統(tǒng)一變電站目前配置單套母差保護，而六統(tǒng)一變電站和智能變電站則配置雙套母差保護；四統(tǒng)一變電站母聯(lián)分列壓板在母聯(lián)開關檢修的狀態(tài)下投入，而六統(tǒng)一和智能站分列壓板則是由母聯(lián)開關狀態(tài)決定。

在現(xiàn)有的操作票中，四統(tǒng)一和六統(tǒng)一站在分開母聯(lián)開關操作電源均需將PT二次并列，而由于智能變電站采用合并單元進行采集，采集的電壓信號經轉換后是數(shù)字量，因此不需PT二次并列，而部分六統(tǒng)一變電站中保護用電壓采的仍然是母線電壓，因此還需要PT二次并列；母線復役充電時，四統(tǒng)一保護用的是母差保護自帶的短充電保護，六統(tǒng)一保護要求用母聯(lián)保護的充電保護，而智能站中母差保護已經不再有充電功能，統(tǒng)一使用母聯(lián)保護的充電過流保護。

四統(tǒng)一和六統(tǒng)一站在停一臺壓變時需要將壓變二次并列，為停壓變的母線提供電壓，而智能站兩條母線壓變的電壓均接入壓變智能柜合并單元，因此在壓變智能柜上有一個“強制使用正/副母線電壓”小開關，如停正母壓變，則切至強制使用副母線電壓，如副母壓變停電，則切至強制使用正母線電壓。此外，這三類變電站母線壓變端子箱內設置的二次空開數(shù)量也有所區(qū)別。

2.2 220kV主變停復役操作的異同

在主變一次設備及主變保護停送電操作上區(qū)別主要表現(xiàn)在以下幾個方面：四統(tǒng)一站的四統(tǒng)一變電站母聯(lián)分列壓板在母聯(lián)開關檢修的狀態(tài)下投入，正常時不進行操作，而六統(tǒng)一和智能站分列壓板則是由母聯(lián)開關狀態(tài)決定——在合上母聯(lián)開關之后應投入分列壓板（或軟壓板），在拉開母聯(lián)開關之前投入分列壓板。

在主變保護停用的倒閘操作中（以主變A保護為例），四統(tǒng)一站需要退A保護電量保護出口壓板，退本套保護至斷路器保護失靈開入壓板；六統(tǒng)一站操作需退A保護電量保護出口壓板，退本套保護至母差保護失靈開入壓板；智能變電站的主變A保護停用應退出主變A保護電量保護出口軟壓板，退本套保護至母差保護失靈開入軟壓板，并在保護裝置上進行檢查。

2.3 220kV線路及線路保護停復役操作的異同

四統(tǒng)一、六統(tǒng)一及智能站在220kV線路停復役時一次設備的操作基本一樣，區(qū)別就在于合上4地刀之后需要拉開的壓變二次空開數(shù)目。如表1所示。

在線路保護重合閘的配置方面，四統(tǒng)一變電站、六統(tǒng)一變電站、智能變電站之間也有較大的區(qū)別。四統(tǒng)一站中，只投一套線路保護的重合閘，停用另一套線路保護的重合閘，兩套重合閘有相互啟動和相互閉鎖回路；而六統(tǒng)一站，每一套線路保護均投入重合閘功能，兩套重合閘無相互啟動和相互閉鎖回路，取消重合閘方式轉換開關，每套保護只設置停用重合閘功能壓板，投入時，任何故障保護三跳閉重。此外，六統(tǒng)一站的631保護沒有失靈啟動母差壓板，在裝有操作箱的保護屏上有“第一組三跳啟動失靈”、“第二組三跳啟動失靈”壓板。

智能變電站與傳統(tǒng)變電站不同，保護硬壓板大幅度減少，上述壓板均為后臺軟壓板，按照規(guī)定，軟壓板必須在監(jiān)控后臺操作。根據(jù)標準雙重化原則，智能變電站的A套保護與B套保護完全獨立[6]。對于智能終端，在接收本套線路保護裝置發(fā)出的跳閘及閉重信號的同時，也通過電纜連線接收另外一套智能終端的閉重信號，形成內部“閉重”標志，繼而發(fā)至另一套智能終端。雙重標準配置的GOOSE網絡之間無任何聯(lián)系，僅僅通過智能終端實現(xiàn)閉重，符合互相獨立的配置原則。

3 智能變電站與常規(guī)變電站在二次安措布置上的異同

以220kV線路間隔為例，為保障智能變電站的運行安全，當線路間隔停運檢修時，應采取可靠的措施使檢修間隔所有設備（包括過程設備、間隔層設備、站控層設備）與運行設備實現(xiàn)隔離，防止檢修過程中檢修設備調試、傳動及高壓試驗時對運行設備的正常運行造成影響。

在常規(guī)變電站中采取的隔離措施主要有退出繼電保護裝置相關出口壓板、拆除與運行設備聯(lián)系的二次接線、打開輸入運行設備的電流回路的短路片等[7]。然而由于智能變電站采用光纖數(shù)字通道來進行保護裝置、測控裝置、合并單元等設備之間的信息采集與交互，因此與常規(guī)變電站采用的二次安措布置有所區(qū)別，應當進行注意與區(qū)分。

（1）應采取防止認為斷開檢修設備與運行設備相連的光纖通道。智能站中的智能設備均具備光纖通道的檢測功能，而光纖通道中斷時往往會閉鎖相應的智能設備，因此不能采用斷開檢修設備與運行設備光纖通道的方法來隔離檢修設備與運行設備的聯(lián)系[8]。在間隔停運檢修時，應及時退出母線保護中該間隔的開入采集GOOSE壓板“XX間隔GOOSE接收壓板”和電流采集控制壓板“XX間隔SV投入壓板”以屏蔽母線保護對停運間隔的采樣，防止停運間隔一次設備檢修傳動或保護通流試驗時對運行中的母線保護造成影響。

（2）應采取防止斷路器失靈保護誤動的措施。為了防止在保護裝置傳動試驗時，線路保護的斷路器失靈開出動作影響配置于母線保護中的斷路器失靈保護，應退出線路保護裝置中的失靈啟動GOOSE出口壓板，如果確實需要檢查線路保護裝置的斷路器失靈開出功能，可以采用GOOSE出口檢查或短時退出母線差動保護出口煙板觀察開入變?yōu)榈姆椒ā?/p>

（3）應采取防止母線差動保護誤動的措施。為了防止電流互感器在通流或高壓絕緣試驗過程中影響母線差動保護，應退出母線差動保護中停運間隔的電流采樣通道控制壓板，屏蔽停電間隔的SV電流采樣。

（4）應采取防止變電站監(jiān)控系統(tǒng)運行的措施。為了防止在設備調試實驗時線路間隔層設備、過程層設備向監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)送告警信息，影響變電站正常運行監(jiān)控，應在站控層監(jiān)控系統(tǒng)投入停運線路的檢修狀態(tài)，屏蔽檢修設備的告警信息。為防止投入調試設備的檢修壓板對設備的功能調試造成影響，不能采用投入調試設備的檢修壓板的方法來屏蔽檢修設備的告警信息。

4 結語

本文通過對比智能變電站與常規(guī)變電站上的異同，總結出220kV智能變電站倒閘操作和二次安措布置上的注意事項。隨著經濟社會發(fā)展和電力技術的進步，智能變電站的結構與配置也在不斷優(yōu)化和改進之中，因此智能變電站的運行維護操作也不是一成不變的，這就需要運維人員根據(jù)現(xiàn)場實際情況，隨時調整運維方式，不斷的對比、總結與歸納智能變電站的運維工作，保證電網的安全穩(wěn)定運行。

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