淺析智能電站調控運行中的危險點

黃德樂

（福建廈門供電公司，福建 廈門 361000）

淺析智能電站調控運行中的危險點

黃德樂

（福建廈門供電公司，福建 廈門 361000）

隨著技術的發展和進步，基于IEC61850的智能二次設備在電力系統中得到越來越廣泛的應用，對調控運行管理提出了新的要求。本文主要介紹智能變電站網絡結構、設備功能及特點，分析智能變電站在日常調控運行過程中存在的危險點，并提出相應的預控措施。

智能變電站；IEC61850；危險點

0 引言

220kV及以上智能變電站采用“三層兩網”網絡結構，“三層”即過程層、間隔層、站控層三層設備組成，“兩網”即GOOSE網和MMS網通訊網絡。220kV及以上站控層網絡和過程層網絡均采用100Mbps星型雙以太網，110千伏及以下一般采用單網配置。保護裝置與合并單元和智能終端之間的信息交互采用點對點方式，其他間隔層設備（測控、錄波、PMU、電量和計量等）與過程層設備之間、所有間隔層設備之間的GOOSE信息采用網絡方式傳輸（如保護之間聯閉鎖、失靈啟動等信息），其中非保護用過程層GOOSE信息單獨組網或與SV信息共同組網，非保護類間隔層設備的SV信息也可采用點對點方式傳輸。

MMS服務應用于IED裝置和監控后臺之間的數據交互，GOOSE服務應用于IED裝置之間的通訊，SV服務應用于采樣值傳輸。間隔層與站控層之間通過MMS網絡連接，繼電保護通過MMS網絡實現定值整定、軟壓板投退、定值區切換等遙控操作；保護運行狀況、告警信息、事件記錄等均通過MMS網絡送至監控主機、保護子站和遠動裝置。間隔層設備之間、間隔層與過程層設備之間通過GOOSE網絡連接（即保護之間聯閉鎖、失靈啟動等信息采用GOOSE網絡傳輸方式）。繼電保護等IED裝置之間采用GOOSE報文形式實現開關分合閘、繼電保護出口以及裝置互啟動等設備之間互操作功能，并將不同的IED裝置接入相同的通訊平臺。傳統變電站與智能站的網絡結構，如圖1所示。

1 智能變電站設備介紹

（1）合并單元（MU）：過程層電壓電流互感器與間隔層IED裝置的接口設備，主要負責同步采集處理多路ECT/EVT輸出的數字信號并送給保護測控設備。

（2）智能操作箱（智能組件、智能終端）：通過電纜與一次設備連接的一種智能組件，通過光纖與保護、測控等二次設備連接，實現對一次設備（如：斷路器、刀閘、主變壓器等）的測量、控制等功能。在220kV及以上系統的保護跳閘經過操作箱，智能終端實際上實現操作箱功能的就地化。智能終端可以實現開關刀閘位置、斷路器本體異常報警信號的采集、并實現對開關分合閘的控制；通過GOOSE網絡上送開關刀閘位置、斷路器本體異常報警信號至間隔層設備同時接受間隔層設備的跳閘命令，并執行；通過與保護裝置的GOOSE直聯口，上送開關刀閘位置、斷路器閉鎖等信號至保護裝置同時接受保護下發的跳合閘令，并執行；變壓器本體智能終端實現變壓器本體保護和變壓器測控功能，即采集溫度、檔位、非電量、中性點地刀等狀態，控制風扇和檔位。

（3）智能采集控制終端（合智一體化裝置）：可以實現合并單元與智能終端的功能。

圖1 傳統變電站與智能站的網絡結構

2 間隔層設備與過程層設備間的信息交互

圖2 間隔層設備與過程層設備間的信息流

智能變電站間隔層設備與過程層設備間的交互的信息如圖2所示。

保護裝置SV采樣信息流：線路保護通過開關合并單元采集開關三相電流和線路三相電壓及母線PT合并單元通過級聯送到開關合并單元的母線電壓；母差保護通過各間隔開關合并單元采集三相電流。線路測控裝置SV采樣信息流：測控裝置通過SV網絡采集開關合并單元A的線路三相電流和線路三相電壓以及母線PT合并單元A通過級聯送到開關合并單元A的母線電壓，用于展示和同期功能。

保護裝置GOOSE信息流：線路保護動作后，發送保護跳閘、重合閘或閉鎖重合閘信息到智能終端；母差保護動作后，發送跳閘信息到智能終端；智能終端采集開關位置和開關本體閉鎖重合閘信息送給線路保護，智能終端采集母線側刀閘位置送給母差保護；母差保護動作后，通過GOOSE網絡發送信息到線路保護啟動遠跳功能，同時線路保護動作后，通過GOOSE網絡發送啟動失靈信息給母差保護。

一二次設備遙控GOOSE信息流：測控裝置通過GOOSE網絡將遙控命令發送至智能終端A對開關、刀閘進行遠方遙控；測控裝置通過GOOSE網絡將遠方復歸命令發送對智能終端信號進行遠方復歸，測控裝置通過GOOSE網絡對線路保護壓板進行遠方遙控和線路保護信號進行遠方復歸。測控裝置GOOSE信息流：智能終端A將采集的設備位置通過GOOSE網絡發送給測控裝置用于后臺展示；智能終端及合并單元將設備告警信號通過GOOSE網絡發送給發送給測控裝置用于后臺展示。合并單元GOOSE信息流：智能終端采集母線側刀閘位置通過GOOSE網絡發送給合并單元，用于母線電壓的切換選擇。合并單元將自檢告警信號通過GOOSE網絡發送給測控裝置用于后臺展示。

3 智能變電站在調控運行中的危險點分析及預控措施

3.1 通訊鏈路中斷

智能變電站相對傳統變電站取消傳統保護屏柜之間主要二次回路電纜接線，保護裝置間的相互聯系通過GOOSE報文通訊實現，數據通過SV網絡實現，故對設備的通信鏈路的監視和處理顯的十分重要。GOOSE(MMS)鏈路中斷或SV鏈路中斷均由信號接收端設備負責發出，發送端設備不會發對應信號。

（1）MMS鏈路中斷。接于MMS雙網運行的保護及測控裝置其單網鏈路中斷不影響正常運行，但須盡快安排進行處理；接于MMS單網運行的保護及測控裝置其單網鏈路中斷影響正常運行，必須立即處理，同時設備應轉就地有人監控。

（2）GOOSE鏈路中斷。IED裝置在接收報文允許生存時間2倍的時間內沒有收到下一幀GOOSE報文時判斷為中斷。一旦出現GOOSE中斷告警，就可能引起故障時保護裝置拒動，必須盡快解決。當保護裝置出現GOOSE斷鏈時，保護裝置處理原則：常態開入（如開關、刀閘位置）保持斷鏈前的開入狀態；其他開入均清零，后續的開入（如保護跳閘、啟動失靈和重合閘等）開入不處理。現對各裝置間的GOOSE鏈路中斷進行的影響分析，如表1所示。

表1 各裝置間的GOOSE鏈路中斷影響分析

（3）SV鏈路中斷：合并單元與保護裝置之間SV通信中斷后，保護裝置可靠閉鎖。此時，應重點檢查相應裝置及合并單元的光纜連接是否正常，合并單元是否正常。

保護裝置出現SV通訊異常時，應確定影響的保護裝置，將受影響的保護裝置改投信號狀態。若合并單元與測控裝置之間的SV通信中斷，開關間隔細節圖中電壓電流顯示不正確、不刷新。用于同期的電壓值不正確。

3.2 遙控操作

（1）二次遙控操作。智能化變電站取消大量硬壓板，改為裝置內部軟壓板。

設備投入運行時，應認真核對保護裝置的功能軟壓板、GOOSE輸入輸出軟壓板，電壓電流SV投入軟壓板（間隔投入軟壓板）等壓板的投退情況，保證與現場一次設備的運行情況及保護定值單情況一致。省調提出對變電站設備進行全遙控，即對一二次設備的遠方遙控操作。

為保證軟壓板二次遙控的正確執行，對保護裝置軟壓板操作、定值區切換應在調控系統上進行。

調控人員在調控系統上操作保護裝置軟壓板時，應在調控系統中相應“間隔單元”的壓板分圖界面中進行，先核對軟壓板實際狀態，軟壓板狀態確認后方可開始操作，并通過調控系統出現的相關信號來輔助判斷軟壓板操作到位，確認后方可繼續操作。出現軟壓板操作不成功時，應通知運維人員現場檢查軟壓板狀態。

根據遠方遙控操作票執行情況，決定是否改為現場運維人員操作。因MMS網絡故障，要求現場運維人員在裝置面板操作時應有人監護并仔細核對設備和壓板命名。

（2）順控操作。在智能變電站中順控已作為調控人員全遙控的一項主要任務。調控人員執行的順控票中應增加自動投入、退出GOOSE出口軟壓板的步驟，在順控操作中可以自動實現投切和狀態判斷。順控操作合開關前，判斷保護裝置、智能終端、合并單元等硬壓板信號及告警信號，若有告警信號則順控操作終止。

母差保護間隔投入壓板即“XX間隔投入壓板”，若間隔投運時該壓板漏投，由于投運前開關無電流，母差裝置不會出告警信號，若合上開關時有故障，將造成母差保護不能正確動作，引發故障越級。故在調控操作順控操作中應增加母差保護間隔投入壓板操作，避免間隔轉運行時，間隔投入壓板漏投。在開關間隔冷備用時，應退出母差保護上該間隔投入軟壓板，以及本間隔的失靈開入、開出軟壓板。

3.3 裝置檢修硬壓板的應用

合并單元、保護裝置、智能終端均設檢修壓板，裝置檢修硬壓板不同于傳統保護中的用于屏蔽信號上送的檢修壓板。檢修壓板投入時，對于處于檢修狀態的裝置可以接收檢修狀態GOOSE報文，對于運行狀態（未投入檢修狀態壓板）的設備不處理檢修狀態GOOSE報文，實現了運行狀態的裝置和檢修狀態的裝置有效隔離。正常運行中若誤投檢修壓板，將造成保護無法正確動作或開關無法正確動作，引起故障越級。

合并單元檢修硬狀態投入，而保護裝置在正常狀態時，保護裝置處理原則：保護裝置針對該合并單元的電流有關保護（包括差動保護）功能被閉鎖；電壓按照PT斷線處理，相關阻抗保護被閉鎖；母差保護電壓開放元件開放。

正常運行中若誤投合并單元檢修壓板，將造成上送采樣信息無效，故障時保護無法正確動作，引起故障越級。

故應加強檢修壓板管理，將合并單元、保護裝置、智能終端上檢修壓板拆除由變電站運行人員保管，若檢修工作需要投入該壓板，由檢修工作負責人在工作票備注欄中備注，向運行人員辦理借用手續，工作結束前收回。

3.4 檢修人員操作

若保護有檢修工作時，可應工作需要退出其它需要的軟壓板，并由檢修人員對正確性和必要性負責。檢修關聯設備檢修壓板的投入由檢修人員負責，并確保不影響運行系統。

在合并單元檢修壓板投入前，一定要確認關聯的仍運行線路、主變、母差等保護SV壓板已經退出。

3.5 智能變電站設備驗收

變電站投運前，運檢部組織開展技術交底和技術培訓，并對技術交底開展審核。開展智能變電站仿真系統項目建設，并以此為平臺對調控人員及運維人員開展技能培訓，提高調控人員及運維人員專業技術水平。

4 結論

智能變電站的廣泛建設已經是電網建設的發展趨勢，從實際調控運行經驗出發，對智能變電站在調控運行中出現的新情況進行分析總結，提出了相應的預控措施，對保證電網設備的缺陷的快速消除及電網的可靠運行起到了很好的借鑒作用。

[1]湯磊，解曉東，夏曉賓.110kV智能變電站保護配置分析[J].中國電力教育，2013,(8):166～168.

[2]張維，陳磊.智能變電站一次設備智能化[J].經營管理者，2011(23):428～429.

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