智能變電站一體化監控系統的研究與創新

郝 強，王順江，吳克斌，陳潤晶，姜麗娜

（1.國網丹東供電公司，遼寧 丹東 118001；2.國網遼寧省電力有限公司，遼寧 沈陽 110006）

智能變電站一體化監控系統的研究與創新

郝 強1，王順江2，吳克斌1，陳潤晶1，姜麗娜1

（1.國網丹東供電公司，遼寧 丹東 118001；2.國網遼寧省電力有限公司，遼寧 沈陽 110006）

結合生產實際，綜合考慮國內著名變電站自動化公司設備的原理和特點，并結合智能變電站的現場運行維護經驗，提出在繼電保護模型信息、與主站信息交互功能、在過程層虛端子對信號進行優化處理、建立一體化調試維護系統4個方面對智能變電站一體化監控系統進行研究與創新。

智能變電站；一體化監控系統；IEC61850

智能變電站是智能電網中變換電壓、接受和分配電能、控制電力流向和調整電壓的重要電力設施，是智能電網“電力流、信息流、業務流”三流匯集的焦點，對建設堅強智能電網具有極為重要的作用［1－3］。一體化監控系統是智能變電站的核心與難點，在一體化監控系統的調試和應用過程中，遇到了一些問題，為了從根本上解決問題，提高調試效率與設備質量，對智能變電站一體化監控系統進行了深入研究。

1 IEC61850工程繼電保護模型信息的完善與創新

IEC61850工程繼電保護應用模型［4］，還有需要進一步完善的地方，模型不僅考慮裝置自身的需要，還要考慮到調控一體化的要求。

1.1 根據實際情況增加模型數據集

保護事件數據集需要進一步分為跳閘的保護事件和一般的保護事件。這樣監控系統可在導入裝置模型后對數據集的動作屬性、告警等級進行自動的相應設置。例如“保護啟動”的保護事件，保護啟動后不一定就跳閘，保護啟動應該是告知事件。

1.2 需要對模型的信息描述進行規范

同一信息描述不統一，集成時降低了工作效率與質量，例如同樣的檢修壓板，四方公司保護描述是“保護檢修狀態”，深瑞公司保護描述是“檢修狀態”，許繼公司的測控描述為“檢修壓板”，四方公司合并單元描述為“檢修狀態”，四方公司智能終端描述為“檢修開入”，應統一修改為“保護檢修壓板”、“測控檢修壓板”、“合并單元檢修壓板”、“智能終端檢修壓板”。這樣模型信息導入監控后就不需要做任何修改。

1.3 模型中的信息要與動作屬性的描述相適應

如保護事件“距離Ⅰ段”即可，而不必是“距離Ⅰ段動作”，因為信息后面還有“動作／復歸”或“出口／復歸”等動作屬性的描述。避免出現“距離Ⅰ段動作 動作”這樣的信息。

1.4 增加一類監控處理信息的類別

對于TWJ、HWJ、合后狀態等信息，僅存歷史庫，告警窗不顯示，是比告知還低的等級，供出現問題后查閱。

2 與主站信息交互功能的研究和創新

調控中心主站接入的變電站很多，信息量非常大，一體化監控的遠程瀏覽和告警直傳功能就顯得非常重要［5］。

遠程瀏覽功能，除了瀏覽一次接線圖，各間隔分圖，電網實時運行數據，還應該能調閱告警窗、歷史記錄、故障錄波、故障綜合分析結果等信息。現在廠家大都只實現了前半部分的功能。實現后半部分功能才具有更大的意義，與主站通信調控直采的內容將極大地簡化。

調控直采遙信送一些斷路器、隔離開關的位置，一次設備故障、一次設備告警、二次設備相關的異常信號、保護動作信號等。一次設備故障、一次設備告警的硬接點信號也較多，如果在接點處就并在一起合成，則無法送出各具體信號；在通信網關機合成，則現場工作量大，還容易出現錯誤，應該遵循最大化工廠工作量、最小化現場工作量的原則，減少現場對信息的合成等處理。設計院在圖紙設計階段就對一次設備信號進行分類，一次設備故障、一次設備告警類的信號分別連接到測控不同的虛端子，一次設備的故障連到測控的一次設備故障類虛端子，一次設備告警連到測控的一次設備告警類虛端子，由測控自動生成產生一次設備故障和一次設備告警，由測控裝置的程序自動合成完成。

遠程瀏覽功能有的地方僅瀏覽主接線圖，這對調控中心的監控是不夠的，應該有各間隔的分圖、通信狀態圖、GOOSE通信圖等，現場后臺的詳細信息提供給主站參考（見圖1）。現場自動化人員對設備更熟悉，提供詳實、更符合現場設備實際的各種監控用圖供主站監控使用，即使同樣的圖，主站也不需要再重復畫圖，減少了重復工作、同時也提高了質量和效率。

3 在過程層虛端子對信號進行優化處理

3.1 虛端子信號的2選1接入方法，可對過程層信號進行優化

2選1接入方法就是采用GOOSE方式輸入的虛端子信號，測控支持雙通道輸入裝置按照“先到先得”原則對雙通道數據進行切換（見圖2）。在智能終端各運行工況下的切換邏輯如下：

圖1 220 kV變電站現場監控間隔分圖

圖2 GOOSE接入方式

a.A智能終端異常（網絡斷或數據品質異常），B智能終端正常取用B智能終端開入；

b.B智能終端異常（網絡斷或數據品質異常），A智能終端正常取用A智能終端開入；

c.A、B智能終端均異常（網絡斷或數據品質異常）遙信保持當前狀態不刷新；

d.A、B智能終端均正常。以先變位開入為準，在雙智能終端信號不一致時發告警信號。

智能變電站雙套智能終端對應單套測控的情況，對于斷路器、隔離開關位置信號都采用2選1的接入方法，對于其它提供雙節點的告警信號虛端子采用普通的連接方法，例如某220 kV智能變電站設計院的原設計是開關間隔事故信號、彈簧未儲能、開關彈簧儲能超時、開關低氣壓分合閘閉鎖信號等分別都接入，后臺顯示2套信號，通過在虛端子特殊處理，采用2對1的接入原則，2個智能終端的信號對應后臺庫只做1個信號，轉發主站也不用做或遙信處理。

3.2 2套智能終端的運行異常、裝置故障信號的優化處理

原先設計的2套智能終端的運行異常、裝置故障信號硬接線互采。這樣當1套智能終端故障退出運行時，正常運行智能終端的運行異常、裝置故障信號都無法上送。運行異常采用本智能終端產生的報文，而不是硬接點信號，本裝置故障信號采用本智能終端的軟報文故障信號和另一智能終端采集的本裝置硬接點信號的虛端子特殊處理，當本裝置單獨運行時，自檢出的故障只要不影響GOOSE，都可上送，影響到GOOSE或斷電，可通過與GOOSE通信中斷來判斷。

4 建立一體化調試維護系統

隨著智能變電站一體化監控系統的建立與實施［6－7］，建立與之相適應的“一體化調試維護系統”顯得非常必要。“三集五大”將廠站自動化劃歸大檢修、主站自動化劃歸大運行，這樣變電站調試、維護需要兩個部門之間的協調，存在效率低的問題。現有的變電站調試維護存在需要的人員多問題。以保護試驗對試信息為例，試驗需要3人，后臺監控需要2人，主站1人，共需6人。現有的調試方法改進后的調試質量還有進一步提升的空間。主站人員對現場不熟悉，有的問題不能及時發現。

建立與智能變電站一體化監控系統相適應的一體化調試維護系統。一體化監控系統的功能“告警直傳、遠程瀏覽”等，在主站與廠站的信息交互中極大地強化了廠站功能，有問題大多需要廠站來解決。這樣主站和廠站的信息交互工作主要交給廠站來完成。

將主站工作站顯示屏的內容傳到廠站，用專用的筆記本電腦在調試設備處顯示廠站監控畫面和主站監控畫面。以保護試驗為例，只需3人就可完成現場試驗及與后臺監控、主站監控的聯調。

一體化調試維護系統還應具有模擬主站系統功能的裝置，在廠家就可對廠站設備轉發主站功能進行測試，或在現場與主站通信還未通時，對廠站設備進行測試。

5 結束語

以上的研究與創新已經發揮了很大作用，如果進一步推廣，將會使智能變電站一體化監控技術的實用性邁上新的臺階，使電網的安全、優質、經濟運行水平達到一個嶄新的高度。

［1］藍海濤.智能變電站繼電保護二次安全措施規范化的建議［J］.智能電網，2014，62（5）：64－66.

［2］高 濤，鄧 玲.智能電網及其國內外發展概述［J］.東北電力技術，2012，33（2）：6－10.

［3］張幼明，高忠繼，黃 旭.智能變電站技術應用研究分析［J］.東北電力技術，2012，33（5）：1－3.

［4］梁曉亮，潘愛峰，董 超.甜水500 kV變電站告警直傳和遠程圖形瀏覽技術的方案與實現［J］.東北電力技術，2014，35（7）：10－13.

［5］Q／GDW 396—2009，IEC61850工程繼電保護應用模型［S］.

［6］樊 陳，倪益民，竇仁暉，等.智能變電站一體化監控系統有關規范解讀［J］.電力系統自動化，2012，36（19）：1－5.

［7］黃少雄，黃太貴，程 栩.智能變電站信息一體化平臺建設方案研究［J］.東北電力技術，2012，33（2）：21－24.

Research and Innovation on Integrated Supervision and Control System of Smart Substation

HAO Qiang1，WANG Shun?jiang2，WU Ke?bin1，CHEN Run?jing1，JIANG Li?na1
（1.State Grid Dandong Electric Power Supply Company，Dandong，Liaoning 118001，China；2.State Grid Liaoning Electric Power Co.，Ltd.，Shenyang，Liaoning 110006，China）

This article proposes model information of relay protection，information interactive function with remote control station，the optimization of signal processing，integrated debugging and maintenance system by combining actual production，the principle and characteristics of equipment for domestic well?known substation antomation company are considered，integrated supervision and control system of smart substation is studied.

Smart substation；Integrated supervision and control system；IEC61850

TM76；TM63

A

1004－7913（2015）09－0016－03

郝 強（1978—），男，學士，高級工程師，高級技師，主要研究方向為變電站保護自動化、調度自動化。

2015－06－30）