基于不停電傳動試驗的變電站監控信息核對

謝卿，張璐，田原

（國網陜西省電力公司西安供電公司，陜西西安，710032）

基于不停電傳動試驗的變電站監控信息核對

謝卿，張璐，田原

（國網陜西省電力公司西安供電公司，陜西西安，710032）

西安地質調查中心亟需建設新的調控系統，實現高效處理海量數據、合理控制建設工期，確保優質供電服務。立足于充分發揮調控系統數據繼承的優勢，嘗試轉換思路，創新地提出了不停電傳動試驗方法。通過平臺搭建、試驗設計和應用實踐，有效地解決了電力調控系統的變電站監控信息核對問題。僅用3個月便完成了100多座變電站的4 164點“四遙”監控信息核對，縮短工期2.5年，減少了停電帶來的電能量損失約1 500萬千瓦時。表明對全國電網同類問題有重大參考和借鑒作用，具有明顯的經濟、安全和管理效益。

不停電； 傳動試驗； 電力調控系統；變電站；監控信息核對；“四遙”

引言

建設堅強的智能電網需要功能更加強大、更加智能化的調度系統。未來的智能電網，一是要具有堅強的網架結構；二是要具備信息化、自動化、互動化的特征和自愈能力；三是要擁有方便與用戶實時交互溝通，支持分布式電源和雙向潮流等特點。調度中心作為電網監控的中樞，迫切需要建設具備實時分析、智能決策、適應市場化要求的安全可靠的智能型調度自動化系統，以提高對電網的駕馭能力[1-5]。

西安地質調查中心（以下簡稱西安地調）亟需建設新的調控系統以取代老的集控系統，必須對原結構和功能進行補充和完善，以滿足智能電網調度監控的要求。若沿用傳統的停電傳動試驗方法，無論是從工程量、施工難度，還是建設周期等方面，均難以保障在規定時限之內完成變電站監控信息核對的工作。

本文通過充分發揮調控系統數據繼承的優勢，致力于解決傳統的停電傳動試驗方法耗時過長的問題；采用不停電傳動試驗方法，解決電力調控系統的變電站監控信息核對問題。

1 現狀與問題

西安電網供電面積1.01萬平方公里。西安地調建設新的調控系統取代老的集控系統之后，對西安電網所屬一百余座110千伏變電站實行集中調控，對城區內6～35千伏變電設備進行集中監控，開展110千伏輸變電設備運行狀態在線監測業務。利用數據網接入所管轄的百余座變電站，共接入已運行變電站監控信息36萬余點，其中遙信25.7萬點，遙測4.1萬點，遙控6.5萬點。調控系統中每個變電站的監控信息均繼承自原集控系統。

在調控系統各站監控信息建立完成后，需要進行檢測、核對。若進行常規的停電傳動試驗，則每個變電站平均需20個小時的停電傳動試驗時間。在電網運行允許的假設前提下，每天停電時間可安排在0:00至6:00間，則每個變電站需要經過3至4天才能完成核對?？紤]其他因素，安排一百余座變電站依次進行停電傳動試驗，至少需要2.5年的時間。

以上現狀表明，變電站監控信息核對工作耗時大，傳統方式不可行。

圖1 電網監控與調度自動化系統基本結構圖

2 傳統傳動原理

電網監控與調度自動化系統（以下簡稱調控系統）如圖1所示，基本結構包括調度中心、廠站端和信息傳輸通道三大部分。根據所完成的功能的不同，可以將此系統劃分為信息采集和命令執行子系統、信息傳輸子系統、信息收集處理和控制子系統、人機聯系子系統[2]。

信息采集和命令執行子系統為設置在發電廠或變電站中的遠動終端，其作用是采集各發電廠、變電站中各種表征電力系統運行狀態的實時信息，并根據運行需要將有關信息通過遠動終端送到調度中心，同時也接收調度端發來的控制命令，并執行相應操作[3]。

遠動終端與調度中心主站配合可以實現“四遙”功能——遙測、遙信、遙控和遙調。遙測是指采集并傳送電力系統運行模擬量的實時信息，這些信息既包括反映系統運行狀態的各種電氣量（如發電機出力、母線電壓、系統潮流、有功負荷與無功負荷、線路電流、電能量和頻率等），也包括某些與系統運行有關的非電氣量（如反映變壓器的溫度、周圍環境的溫度和濕度等）；遙信是指采集并傳送電力系統中數字量的實時信息，如繼電保護和自動裝置的動作信息，斷路器的狀態信息，發電機開、停狀態信息等；遙控是指接收調度中心主站發送的命令信息，執行對斷路器的分、合閘，發電機的開、停，并聯電容器的投、切等操作；遙調是指接收并執行調度中心主站計算機發送的遙調命令，如調整發電機的有功出力或無功出力以及發電機組的電壓、變壓器的分接頭等[4]。

本文研究的對象是傳動試驗。在電氣工程中，傳動試驗主要是指斷路器（開關）等設備開、關操作試驗，繼電保護模擬試驗（施加電流及電壓，以及開關量），信號回路試驗（運行、故障信號），以及計算機后臺操作及通信試驗。目的是綜合檢查設備、安裝以及設計是否滿足要求，是安裝工程驗收送電前的最后一道重要試驗項目。

在全站停電的前提下，通過遠動終端與調度中心主站配合，逐點核對“四遙”功能，就是傳統的停電傳動試驗的做法。

3 不停電傳動試驗概述

3.1 調控系統數據繼承的特點

原集控系統中接入的變電站監控信息都是實際在網運行的設備信息。變電站監控信息經過了投運前的停電傳動試驗和投運后實際運行驗證。原集控系統至變電站端二次設備、一次設備的整個信息傳輸流程是真實、可靠的。調控系統繼承了原集控系統的數據，僅需驗證調控系統至廠站端遠動裝置的正確性即可，變電站端遠動裝置及其他站控層、間隔層的設備維持原狀態，無需再進行傳動驗證。該過程說明如圖2所示。

圖2 調控系統數據繼承說明圖

從電氣工程安全的角度出發，經過多年運行和維護后，變電站廠站端設備也經歷升級改造和更換，原集控系統各變電站的監控信息數據庫也存在與廠站端遠動裝置數據庫不一致的情況。這類缺陷在調控系統繼承集控系統數據庫的過程中也被繼承了下來。

3.2 不停電傳動試驗原理

調控系統利用數據庫導入程序，從原有集控系統繼承各變電站監控信息數據庫，這些數據庫信息經過了多年實際運行的檢驗，是真實可靠的，同時經過多年的人工運維后，也客觀存在一些不嚴重的運行缺陷。

調控系統利用制圖工具繪制與原集控系統及現場運行一致的變電站一次圖形。

各變電站由電力調度數據網接入調控系統，其通信規約采用IEC68070-5-104規約[5]。從調控系統至變電站廠站端站控層設備，信號傳輸過程如圖3所示。

圖3 調控端至廠站端信號傳輸過程

將調控系統主站端數據庫與廠站端運動機的實際運行庫進行直接比對，能夠檢驗出這些隱含運行缺陷，更進一步地提升調控系統數據的準確性，這也從實用化角度驗證了不停電傳動的可靠性。

在停電傳動試驗過程中，遙信及遙測由遠動裝置采集后通過通信通道以報文形式上傳至調控端前置機，前置機解析報文，將遙測、遙信數據傳至調控系統數據庫進行處理后，再由人機界面通過圖形和報文的形式展示出來。對于遙控，人機界面下達遙控命令，通過數據庫傳達至前置機，前置機將命令處理為相應報文，通過通信通道傳至相應廠站的遠動裝置，遠動裝置處理命令后下發至保護裝置，再經過遙控返校和遙控確認的過程后，完成遙控過程，后臺監控機可對整個過程進行全程監視。遙控過程示意如圖4所示。

圖4 遙控過程圖

為了避免停電傳動試驗所帶來的諸多弊端，可搭建自動化試驗平臺，建立調控端至廠站端遠動部分的自動化設備，即建立離線調控端系統，其圖形、數據庫及規約等參數配置與在線調控系統完全一致；建立廠站端自動化系統，其遠動機數據庫與參數配置與真實廠站端遠動機完全一致；同時，建立真實數據網傳輸系統，搭建廠站端與調控端數據網設備，其配置與真實數據網設備配置完全一致。那么在該試驗平臺上，可以采用信號發生器來模擬遙信和遙測量，將遙信和遙測信息輸入試驗平臺遠動機，遠動機再經過通信傳輸至離線調控系統，最終反映至人機界面。對于遙控，可以通過離線調控系統人機界面下發命令，通過數據庫和前置機，輸出遙控選擇報文，通過通信傳輸至遠動機，再經過遙控返校和遙控確認，完成遙控過程，通過后臺監控查看遠動裝置輸入輸出報文情況，分析檢驗調控系統遙控的正確性。由此，可以通過不停電傳動試驗，檢測調控系統的遙測、遙信及遙控數據庫、圖形定義以及通道規約等參數配置的正確性。不停電傳動原理如圖5所示。

圖5 不停電傳動原理圖

4 不停電傳動試驗設計與實踐

4.1 試驗平臺結構

傳動試驗的安全性需要格外受到重視。一切傳動試驗應該隔離于真實運行的電網之外。進行傳動試驗時要嚴格遵守《電力安全工作規程》等相關安全生產規程執行。

因此，本文創新提出搭建不停電傳動試驗模擬平臺，通過建立主站—廠站設備試驗平臺，真實搭建變電站端遠動裝置、保護裝置、測控裝置、縱向加密裝置以及數據網設備等，全套模擬變電站二次系統，同時搭建主站離線系統，用于與試驗平臺中廠站設備進行實時溝通聯調。試驗平臺結構如圖6所示。該試驗平臺滿足上述不停電傳動試驗需求，并且為今后開展相關專業研究提供了試驗環境。

圖6 試驗平臺結構圖

4.2 試驗過程

4.2.1 工作準備

第一步，采用程序導入的方式，將在線調控系統所有廠站的數據庫和圖形庫拷貝至試驗平臺的離線調控系統。該數據庫是繼承自原集控系統的，是經過停電傳動試驗核對和實際運行的數據庫。

第二步，將需要進行不停電傳動試驗的變電站遠動機數據庫從站端拷貝至試驗平臺的遠動機內。該遠動庫是變電站真實運行的數據庫，是經過停電傳動試驗過的在網運行庫。

第三步，配置試驗平臺上離線調控系統和遠動裝置的規約等參數，與實際運行狀態保持一致。

4.2.2 工作實施

通過不停電傳動進行信息核對。

第一步，不停電傳動遙信信息。使用信號發生器模擬保護裝置、測控裝置采集到的變電站一次設備的變位信號和二次設備的保護信號，同時觀察試驗平臺上所接的廠站端后臺監控工作站和離線調控系統的工作站是否發生相對應的信號變化。對變電站所有遙信信息進行逐一傳動，完成遙信庫的核對，同時根據調控系統人機畫面SCADA上圖形和光字的閃爍狀態以及事項窗報警信息來檢測調控系統圖形定義和事項提示功能是否準確無誤。

第二步，不停電傳動遙測信息。使用信號發生器發出模擬量信息，同時觀察試驗平臺上所接的廠站端后臺監控和離線調控系統的工作站是否產生相應遙測量。對變電站所有遙測信息進行逐一傳動試驗，完成遙測庫的核對，同時根據調控系統工作站圖形畫面上遙測量顯示，檢測圖形定義的正確性。

第三步，不停電傳動遙控信息。對于遙控信號，在試驗平臺的離線調控系統工作站上，下發遙控指令，觀察試驗平臺廠站端后臺監測是否做出相對應的遙控操作提示報文，通過主站端與廠站端遙控選擇—返?！_認的提示報文，檢測調控系統遙控功能的正確性。

4.3 實際應用效果

采用不停電傳動試驗方法，西安地調僅用時3個月就完成了103座已投運變電站的調控系統監控信息核對。查出調控系統圖庫缺陷160條。及時準確地消除缺陷，保障了調控系統的安全可靠穩定運行。節省停電傳動試驗工期約兩年，減少了百余次因變電站接入調控系統而引起的全站停電，以每站夜間停電6小時計算，共約節省停電帶來的電量損失1 500萬千瓦時，為調控系統按期保質投入運行提供了堅強的技術支撐。

結合正常停電檢修計劃，調控中心對12座變電站的部分設備再次進行了停電傳動。對這12座變電站共進行了14次夜間停電，共計停電小時84小時，完成核對數據共計4 164點，其中遙信2 820點，遙測821點，遙控523點。而查閱試驗平臺工作記錄可知，在試驗平臺上對這12座變電站的相同部分設備進行不停電傳動，完成同樣4 164點的核對，用時8個工作日，且不停電傳動進行監控數據驗證結果與停電傳動實際結果完全一致，再次驗證了不停電傳動方法的有效性。

5 結論

本文從調控系統建設技術需求著手，分析了調控系統主站至變電站的站控層的信息傳輸過程，提出了采用不停電傳動試驗的方法進行變電站監控信息核對。

該方法邏輯嚴謹、過程可靠、結果正確，在不停電的前提下保障了監控信息核對的準確性，為調控系統升級節省了大量的時間，同時大幅減少了調控系統升級對電網運行和電力供應的影響，節約了巨額效益成本。在繼承已經過停電傳動試驗在網運行的數據庫的情況下，自動化主站系統的系統升級和新建，均可以采用本文所闡述的方法。該方法對全國電網同類問題有重大參考和借鑒作用，具有明顯的經濟、安全和管理效益。

[1]鞠陽. 電網監控技術[M]. 北京: 中國電力出版社, 2013: 269-270, 7-8.

[2]李堅. 電網運行及調度技術問答[M]. 北京: 中國電力出版社, 2013: 200.

[3]關于全面推進大運行體系建設工作的意見. 國家電網調[2012]263號文件[Z].

[4]馬韜韜, 郭創新, 曹一家, 等. 電網智能調度自動化系統研究現狀及發展趨勢[J]. 電力系統自動化, 2010, 34(9): 7-11.

[5]洪宬, 吳文傳, 張伯明, 等. 基于IEC 61970標準的實時數據庫原型系統[J]. 電力系統自動化, 2009, 33(14): 51-55.

Monitoring Information Check for Substation Based on Transmission Test under Uninterruptible Power Supply

XIE Qing, ZHANG Lu, TIAN Yuan
(Xi’an Power Supply Company, State Grid Shaanxi Electric Power Company, Xi’an, Shaanxi,710032, China)

Xi'an Center of Geological Survey is in urgent need of building a new control system, aiming to effectively deal with massive data, feasibly control the construction period, and ensure the quality of power supply services. Based on a full employment of advantages on inheritance of control system data, as well as attempt to idea conversion, an innovative transmission test method under uninterruptible power supply is put forward though platform establishment, experimental design and practical application, effectively solving the problems brought by the control system of monitoring information check for substation. Within only 3 months, 4 164 "four-remote" monitoring information for more than 100 substations are completed, which shortens the construction period of 2.5 years, as well as reduces the loss of electric energy of about 15 million kWh. It is of great reference to similar problems encountered in national power grid, which has obvious effects for economic, safety and management.

Uninterruptible Power Supply; Transmission Test; Electric Power Control System; Substation; Monitoring Information Check; “Four-remote”

TM63

A

2095-8412 (2016) 06-1230-06

10.14103/j.issn.2095-8412.2016.06.048

謝卿(1986-)，女，通信作者，工程師，碩士研究生。研究方向：電力系統自動化。

E-mail: xieqing@xa.sn.sgcc.com.cn

張璐(1988-)，女，工程師，碩士研究生。研究方向：電力系統及其自動化。

田原(1989-)，男，助理工程師，碩士研究生在讀。研究方向：電氣工程及其自動化。