數字化變電站綜合測控裝置通訊中斷故障對電網的影響

張明輝

(深圳供電局有限公司，廣東深圳518000)

0 引言

數字化變電站對比常規綜自站的優勢數字化變電站就是將信息采集、傳輸、處理、輸出過程完全數字化。全站采用統一的通訊規約IEC61850 構建通訊網絡，保護、測控、計量、監控、遠動、AVC 等系統均用同一網絡接收電流、電壓和狀態信息，各個系統實現信息共享。

數字化變電站的主要優點有幾個方面:一是各種功能共用統一的信息平臺，避免設備重復投入。二是測量精度高、無飽和、無CT 二次開路。三是二次接線簡單。四是光纖取代電纜，電磁兼容性能優越。五是信息傳輸通道都可自檢，可靠性高。六是管理自動化。但是在實際運行當中，由于設備長時間運行，例如測控裝置等設備出現死機而造成通訊中斷的情況時有發生，直接導致綜自后臺母線電壓數據壞死，與實際運行電壓不符，出現實際運行電壓過高或過低不能正常檢測，從而影響電壓質量的情況。

1 異常情況說明

五村站有用戶投訴電壓過高，現場檢查后發現10 kV 母線電壓值正常，但是電壓數據保持不變是死數據，經檢查發現數字式綜合裝置測控屏上數字式綜合測控裝置“8#模塊通訊中斷”報警。經查閱電壓曲線圖(以10 kV 1M 電壓為例):從5 月21 日 12 點以后至 5 月 22 日 12 時 15 分，10 kV 1M 電壓一直保持在10.49 kV(電壓曲線顯示為一條直線，沒有任何波動，顯然為死數據，10 kV 其他母線電壓均為死數據)，5 月22 日12時15 分經重啟數字式測控裝置后顯示10 kV 1M 電壓只有9.925 kV，經過AVC 動作，10 kV 1M 電容器動作合閘后10 kV 1M 電壓恢復正常。

2 保護測控裝置模塊功能

1)本裝置的管理主模塊實際上是兩個由MCU 組成的系統，它們之間通過SPI 接口通信。一個是由摩托羅拉32 位處理器形成的主模塊(以下簡稱CPU)，它的總線不出本板。與其他子模塊一樣是從裝置背后插拔;另一個是由單片機形成的鍵盤現實系統(以下簡稱HMI)，它作為一個外設裝于前面板內側。裝置的所有其他子模塊都是總線不出芯片的系統，可靠性高、抗干擾性強。裝置硬件按功能分為:電源(POWER)模塊、管理主模塊(CPU、HMI)、智能交流采集模塊(AC4 -2、AC-U)、智能開入模塊(DI)、智能開出模塊(OUT)、智能控制模塊(CTR)、智能溫度直流模塊(TDC)、實現功能分散處理，模塊之間通過高速數據總線(CAN)交換信息，提高了裝置整體性能(圖1)。

圖1 PSR660 系列模塊關系示意圖

2)管理主模塊主要由CPU 系統和HMI 系統構成。CPU 系統由 MCU、RAM、ROM、Flash Memory 等構成，高性能的32 位處理器，大容量的存儲空間，使得該CPU 模塊具有極強的數據處理能力及記錄能力(圖2)。

圖2 主模塊原理示意圖

3)管理主模塊輸入輸出數據:該類模塊上下行數據主要有:遙測值、遙信狀態、SOE、事件信息(裝置上電、裝置出錯信息等)、軟壓板(軟壓板、定值及內部定值參見定值章節說明)等。從以上幾點不難看出故障點就在于交流采集模塊(AC -U)出現故障。

3 測控裝置通訊中斷與AVC

出現通訊故障以后，由于不能正確監視電壓數據，因此，當出現電壓波動時AVC 的作用就不能體現出來。針對出現的異常情況對AVC 進行分析，首先要了解有那些方式能夠閉鎖AVC。

1)遙信與工況狀態閉鎖遙信閉鎖，主要是在系統運行方式發生變化時，根據遙信的變化進行相應閉鎖。在很多變電站自動化系統中的各個CPU，包括監控和保護單元的運行狀況能反應到后臺，后臺AVC 系統應能根據運行工況投退變化能閉鎖相應AVC 調節，例如，采集母線線電壓的測量單元發生故障不能通訊，顯然此時應閉鎖以此電壓為參考值的相關AVC 調節。

2)遙測值閉鎖采樣的遙測值大于或小于某值，可閉鎖AVC 調節，如當通過主變的負荷太大或太小時，均可以閉鎖對主變分接頭開關操作。

3)主變分接頭開關與電容器開關動作后，有一定的閉鎖時間，防止短時間內頻繁操作設備。另外，在調節過程中，分節頭與電容器開關拒動次數超過設定次數，則閉鎖對該設備的操作且該拒動信號的閉鎖必須人為解除，不能自動解除。

4)保護信號閉鎖，在綜合自動化系統中，大部分保護信號是以通訊報文形式通知后臺，故需增加保護閉鎖條件。該閉鎖條件應能分清報文中的預告信號與事故信號，只對事故信號進行閉鎖，同時閉鎖后能夠人為解鎖。

采集母線線電壓的測量單元發生故障不能通訊即母線電壓將會保持不變為死數據，出現AVC 閉鎖情況，因此，當出現用戶電壓過高或過低時AVC 不能自動調節而調度手動進行投切電容器和調整主變分接頭就貌似不起作用，但實際運行電壓已經出現更高或更低的情況。一旦測控裝置通訊中斷恢復后，檢測到母線電壓偏低，AVC 閉鎖解除，從而投入相應的電容器，補償電壓。

4 測控裝置模塊通訊中斷與調度監控

從綜自后臺電壓曲線圖及告警查詢發現，出現測控裝置報警時間到處理恢復時間已經有24 h，站內SOE 時間記錄上可以查到“8#模塊通訊中斷信號”，但SCADA 系統并無收到此信號，根據“深圳供電局有限公司調度及廠站監控系統信息采集和接入規范(試行)”5.3.6.2 規定:調度自動化系統對所采集的實時信息分類應遵循以下原則:主次分明、清晰明確、便于分析、總量適當。根據對電網直接影響的輕重緩急程度細分為四大類。

4.1 事故信息

事故信息是由于電網或設備故障等引起斷路器跳閘信號或發生對人身、系統、設備有嚴重威脅的缺陷信號等，需實時監控、立即處理的重要信息。例如，斷路器事故分閘、10 kV 母線接地、直流系統接地、主變冷卻器全停、斷路器SF6 壓力低閉鎖分合閘等信號。斷路器事故分閘告警信號由調度自動化主站系統根據廠站斷路器變位信息判斷生成。

4.2 故障信息

故障信息是反映一、二次設備運行異常情況、威脅電網安全與設備運行和影響設備遙控操作的信號，需實時監控、及時處理的重要信息。例如，主變溫度高、斷路器SF6 壓力低告警、保護裝置異常、測控裝置通訊中斷等信號。

4.3 越限信息

越限信息是反映電網重要遙測量超出報警上下限區間的信息。重要遙測量主要有斷面潮流、電壓、電流、負荷、主變油溫等，是需實時監控、及時處理的重要信息。例如，主變或線路負荷越限、電壓越限等信號。

4.4 告知信息

告知信息是反映電網設備運行情況、狀態監測的一般信息。這一類信息不需進行處理，無需實時監視。例如，隔離開關、接地刀閘位置狀態、主變運行檔位及設備正常操作時的伴生信號，保護功能壓板投/退，保護動作出口信號、測控裝置就地/遠方等。

從規定中可以看到測控裝置通訊中斷信號是需實時監控、及時處理的重要信息，而SCADA 信號中并無此信號，因此必須將此信號接入調度監控系統，便于及時發現并處理。

5 結語

當前采用 IEC61850 構建的數字化變電站，對符合IEC61850 通信接口要求的智能設備，其配套標準完善、長期穩定性、可靠性、驗證、認證以及運行維護等方面，也尚存在諸多需要逐步解決的問題。相信在各個專業的協作下，數字化變電站將會取得蓬勃的發展。

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