智能變電站運行維護特點及注意事項

曹雅懷，李眾，馬曉飛，薛鋒，陳兵

(1． 國網湖南省電力公司檢修公司，湖南 長沙410004;2． 國網湖南省電力公司株洲供電分公司，湖南 株洲412000)

1 崗市變電站結構

1.1 智能化一次設備

500kV 第4 串采用南自PSET6500CTDW 型有源式光互感器實現電壓、電流的數字化;就地智能終端實現斷路器的智能化;斷路器在線監測裝置采集斷路器SF6密度、微水含量、打壓次數、分、合閘時間等數據建立模型運算，實現斷路器在線運行性能分析;主變及高抗采用油氣在線分析裝置實時監測充油設備內部運行狀況;避雷器實時監測裝置根據動作次數，泄漏電流大小、性質判斷其內部絕緣等性能;智能監控機器人，實現可見光和紅外智能監控巡視。這些智能化在線狀態監測裝置可以科學判斷一次設備運行狀態，識別故障早期征兆，實現一次設備智能化。

1.2 網絡化二次設備

目前已完成的第4 串智能化改造其過程層GOOSE、SV 配置獨立雙網，線路保護、斷路器保護、穩控裝置采用雙重化配置分別接入A，B 網。500 kV 母差保護單配置，接過程層A 網。線路保護、斷路器保護、500 kV 母差保護、穩控裝置直采直跳(目前穩控的出口跳閘開關未完成智能化改造，穩控無出口跳閘;斷路器失靈保護非直跳斷路器的跳令經GOOSE 網絡交換機傳送)。錄波裝置雙網單臺配置，分別接SV 和GOOSE 的A，B 網。第4 串間隔網絡簡圖如圖1 所示〔1〕。

圖1 崗市變電站500 kV 第4 串間隔層A 套網絡圖

500kV 第4 串數字化測控裝置從GOOSE，SV 網交換機訂閱本間隔的采樣值和開關量上傳至后臺監控等站控層;保護信息通過MMS 網上傳至站控層。實現站控層數據采集和監視控制、操作閉鎖以及同步相量采集、電能量采集、保護信息管理等相關功能〔1〕。

2 智能變電站操作特點

2.1 檢修狀態壓板定義

常規保護檢修狀態壓板作用是屏蔽裝置的故障、動作信息，不上傳給站控層。智能變電站各智能裝置都配置了相應“檢修狀態”硬壓板，實現了設備檢修過程中不影響運行設備。裝置“檢修狀態”壓板投入后，其SV/GOOSE 報文打上“檢修”標記，運行設備不響應檢修設備發送過來的數據。所有智能裝置只響應與本裝置狀態一致的報文〔2〕。

例如:當標記為檢修狀態的5042 斷路器保護在校驗失靈保護時，失靈啟動運行的5041 斷路器跳閘令發出，因5041 斷路器智能終端(崗市變500 kV 失靈保護直采直跳，其它跳閘信號傳至GOOSE 網交換機再轉發到線路保護發遠跳令及母差啟動母差跳閘)沒有標記為“檢修”，兩者狀態不一致，5041 斷路器智能終端將不響應5042 斷路器保護裝置發的永跳令，達到不誤跳目的。

所以正常運行設備不能置檢修;需檢修設備必須置檢修，否則會影響運行設備。

2.2 過程層

智能變電站斷路器2 個智能終端與跳、合閘回路一一對應，所有跳、合閘GOOSE 命令都需經斷路器對應的智能終端轉換為電信號，然后經硬壓板去控制斷路器。當智能終端上斷路器跳、合閘硬壓板〔3－4〕斷開后，所有跳、合閘命令將不能發送至斷路器〔6－7〕。除非一次設備轉檢修或智能操作箱異常時硬壓板才可停用，保護裝置投退只操作裝置功能軟壓板、GOOSE出口(跳閘、合閘、啟動失靈等)軟壓板〔5〕。

2.3 間隔層

間隔層保護、控制裝置間光纖聯系，相互傳輸光信號，二次回路變成“虛回路”。控制電氣連接的硬壓板變成了控制光信號的軟壓板。

1.2.1 調查問卷 由課題組根據研究目的并參照國內外同類研究而設計，內容包括：人口學資料、生活飲食習慣、社會經濟狀況、疾病史、用藥史、家人情況、臨床癥狀。由經過培訓的醫務人員進行面訪式調查，并由經過統一專業培訓的護士同步進行基礎人體測量和抽血。

SV 接收軟壓板:此壓板投入，保護裝置才響應合并單元上送的采樣值。此壓板退出時，相當于間隔退出，方便合并單元的檢修，特別是針對多間隔的保護裝置。GOOSE 跳、合閘壓板:此壓板投入，GOOSE 跳合閘信號正確變位，退出時，GOOSE 信號保持不變。軟壓板在后臺監控系統投退，當保護裝置與后臺通訊不上時可以直接在裝置投退〔6〕。

SV，GOOSE 軟壓板在功能上與傳統的硬壓板相同，投退原則也類似，掌握保護裝置每塊軟壓板所控制的功能，確保壓板正確投退、裝置正常運行。表1為石崗線第1 套PCS931 線路保護裝置軟壓板及其功能。當5043 斷路器轉冷備用時，應退出石崗線數字化線路保護軟壓板:即5043 開關電流接收軟壓板、5043 智能終端GOOSE 接收軟壓板、跳開關5043 出口GOOSE 發送軟壓板、啟開關5043 失靈且閉重GOOSE發送軟壓板等。

表1 PCS931 數字化保護SV，GOOSE 軟壓板清冊及功能說明

2.4 站控層

順控操作是指將操作任務下達到計算機監控系統，通過計算機監控系統自動完成，每操作一步由監控系統設備狀態信息變化情況判斷每步操作是否到位，確認到位后自動執行下一指令，直至執行完所有操作指令。由前文分析可知，除了智能終端硬壓板，一次設備及軟壓板操作都可在監控后臺進行。通過順控操作，可將除間隔層硬壓板外的所有設備按預先擬好的操作票改變其狀態。另外，全站隔離開關、接地刀閘應用GOOSE 傳輸機制實現的邏輯防誤和本間隔電氣節點防誤的方式為順控操作提供安全保障。順控操作通過程序一鍵讓設備自動操作到所要求的終態，無需運行人員從場地與保護室間來回穿梭，減少運維人員操作量，避免誤操作，提高操作效率〔7〕。

順控操作前應檢查待操作設備電機電源、控制電源都已給上，操作方式已切至后臺控制。操作前、后均應在監控畫面上核對軟壓板實際狀態，操作后應在保護裝置上檢查軟壓板狀態無誤。當設備未切至遠控、控制電源未投、電機電源未投或有保護動作信號等情況時，順控操作會終止，應能正確判斷終止原因，確保操作正常進行。

3 異常信號的分析和處理

智能變電站一次設備中母線分配電能、斷路器開合電流、互感器采集電流電壓量的作用并未改變，其二次設備保護、監測及控制一次設備的功能也并未改變，只是之間的傳輸介質變為光纜，實現的過程不一樣。故異常分析和處理只針對智能站特有的故障情況。

3.1 GOOSE，SV 斷鏈分析

GOOSE 信號在正常傳輸時以心跳報文時間T0不間斷發送，當大于2T0時間未收到GOOSE 信號，則判斷GOOSE 斷鏈，接收端GOOSE 不變位，保持原數據。保護裝置以4 kHz 的采樣頻率實時接收SV 信號，當數據超時、解碼出錯、采樣計數器出錯時判SV 斷鏈，接收端無電流電壓值〔7〕。因為不同的鏈路傳輸的數據不一樣，故影響范圍也不相同，必須非常清楚各鏈路中傳輸的數據，才能準確迅速地采取措施，防止保護誤動或拒動。

分析PCS931 斷鏈對裝置影響，并參照文獻〔5〕中對保護有影響的異常應退出保護裝置原則，提出一些處理方法，見表2。

表2 PCS931 數字化保護斷鏈情況分析

3.2 合并單元異常分析

合并單元是將來自二次轉換器的電流電壓數據進行時間相關組合的物理單元〔5〕。合并單元異常就相當于常規站TA、TV 異常。當合并單元異常時不能正確反應采集到的二次電壓電流值，使保護拒動或誤動、監控無法看到實時潮流、計量錯誤等。

雙重化配置的保護裝置單套合并單元故障只需退出對應保護裝置的所有出口軟壓板，設備不會失去保護;針對計量、測控裝置，都是單臺配置，接入SV，GOOSE A 網，當B 網合并單元異常時，不會影響計量和測控;當A 網異常時:應做好記錄，月底抄錄電量計算平衡時要充分考慮合并單元異常情況，防算錯電量。

3.3 智能終端異常分析

智能終端與一次設備采用電纜連接，與保護、測控等間隔層二次設備采用光纖連接，實現一次設備與二次設備信號的光電轉換。智能終端異常，不能反映一次設備狀態，也不能控制一次設備。首先應退出智能終端跳閘出口壓板及重合閘出口壓板，其次，二次電壓切換需要利用刀閘位置，220 kV母差失靈保護通過刀閘位置判斷運行方式，將刀閘位置切至強制位置。

3.4 網絡交換機異常處置

一些涉及多間隔的保護采取直接跳閘(如失靈保護等)，而是通過GOOSE 網交換機轉發給相應裝置，當GOOSE 網交換機異常時，有可能無法轉發跳令或誤發跳令至保護裝置。應停用對應的保護功能，并盡快通知檢修人員處理。

另一方面，數字化測控裝置從GOOSE，SV 網交換機訂閱本間隔的采樣量和開關量上傳至后臺監控等站控層;當GOOSE 網或SV 網交換機異常時，測控將無法訂閱到采樣值和開關量，后臺無法看到設備真實運行情況，不利于運維人員監盤，須盡快處理。

4 運行維護注意事項

4.1 智能一次設備巡視維護重點

對于智能化一次設備重點針對以下幾個方面進行巡視維護:核對在線監測裝置采集數據是否與現場一致，有無異常運行情況，確保智能在線裝置能準確監測設備運行狀況。電子式互感器除了常規的巡視維護外，針對有源式電子互感器，應檢查其光電源有無異常。智能設備對環境條件要求較高，特別是戶外設備，在日常巡視中，應密切關注智能柜的溫濕度，保證就地智能設備在正常的環境下運行。

4.2 智能二次設備巡視維護重點

二次設備網絡化、傳輸數字化。針對光纖易斷的特性、在維護過程中應做好防斷裂措施，定期查看網絡分析儀和網絡交換機，檢查變電站網絡通訊狀態;網絡化的二次設備建立在標準的同一時鐘源下，所以智能裝置的GPS對時要作為重點巡視對象;查看保護及測控電壓、電流采樣值最為合并單元的重點巡視項目〔5〕。智能終端直接控制斷路器跳、合閘，在巡視維護過程中應注意防誤碰、誤動二次線纜。

變電站智能化后的“虛回路”使二次回路看不見、摸不著，倒閘操作、正常運行設備狀態監測只能通過信號燈來監視。因此運規中應對合并單元、智能終端、保護裝置信號燈動作含義、正常狀態進行明確定義，并制作設備巡視維護卡，已便了解、掌握、應用，做好智能站維護工作。

5 總結

智能變電站相比常規變電站，在操作方面通過程序化控制減少人為誤操作;在維護方面應用智能化在線監測裝置等讓維護變得簡單。裝置間用光纖替代復雜的電纜聯系，減少了可能的異常環節，但同時也將清晰可見的二次回路模糊化、抽象化，增加了理解和掌握的難度。在運行維護過程中，需要創造性地開展一些革新活動，推動智能變電站的運維工作。

〔1〕湖南省電力勘測設計院． 湖南500 kV 崗市變綜自系統智能化改造方案〔R〕． 2010．

〔2〕國家電網公司． Q/GDW 441—2010 智能變電站繼電保護技術規范〔S〕． 北京:中國電力出版社，2010．

〔3〕國家電網公司． Q/GDW 394—2009 330 kV～750 kV 智能變電站設計規范〔S〕． 北京:中國電力出版社，2009．

〔4〕國網湖南省電力公司． 湖南電網智能變電站繼電保護驗收規范〔S〕． 2012．

〔5〕國家電網公司． Q/GDW 751—2012 變電站智能設備運行維護導則〔S〕． 北京:中國電力出版社，2012．

〔6〕國家電網公司． Q/GDW 750—2012 智能變電站運行管理規范〔S〕． 北京:中國電力出版社，2012．

〔7〕國家電網公司． Q/GDW Z 410—2010 國家電網公司指導性技術文件〔S〕． 北京:中國電力出版社，2010．