智能變電站軟壓板集中管控系統的研究與應用

鄭曉瓊，王鵬輝，戚 矛，柴宏博

(1.國網安徽省電力公司檢修公司，安徽 合肥 230061；2.安徽明生電力發展投資集團公司，安徽 合肥 230061)

智能變電站軟壓板集中管控系統的研究與應用

鄭曉瓊1，王鵬輝2，戚 矛1，柴宏博1

(1.國網安徽省電力公司檢修公司，安徽 合肥 230061；2.安徽明生電力發展投資集團公司，安徽 合肥 230061)

闡述了智能變電站軟壓板集中管控系統的結構和主要功能，介紹了該管控系統在500 kV長臨河變電站投入運行后的情況，包括現階段智能變電站軟壓板管理存在的問題以及該系統的結構、主要功能、存在問題和解決措施等，為堅強型智能電網提供了技術保障。

超高壓電網；智能變電站；軟壓板；管控系統

0 引言

隨著智能電網技術的推廣與應用，超高壓電網中新投運的變電站基本都是智能變電站，其保護裝置大幅減少了傳統變電站保護裝置使用的硬壓板，廣泛采用軟壓板。因軟壓板置于保護裝置內部，不如硬壓板直觀明了，近年來已發生多起因軟壓板誤投退和漏投退造成的事故。如2015-10-19，國網甘肅電力330 kV永登變電站330 kV永武一線發生異物短路A相接地故障，永武一線2套保護閉鎖，引起故障擴大，造成永登變電站全停。該起事故的原因是，其某一斷路器合并單元“裝置檢修”壓板投入時，未將永武一線2套保護裝置中“開關SV接收”軟壓板退出，造成線路雙套保護閉鎖。如何在智能變電站保護裝置的軟壓板管理上采取相應措施，從源頭上杜絕因軟壓板誤投退或漏投退造成的保護誤動作事故，是亟待解決的問題。

1 現階段軟壓板管理存在的問題

在對超高壓電網智能變電站軟壓板實際使用情況調研時，發現軟壓板管理主要有以下幾個問題。

(1) 保護裝置部分軟壓板未接入后臺保護壓板庫，如SV電流、電壓接收軟壓板、部分GOOSE接收和發送軟壓板、部分功能壓板等。

(2) 軟壓板告警信號沒有具體注明其影響。在重要信號，諸如保護閉鎖類信號發出后，因無法知道其可能產生的后果而容易被忽略。

(3) 各保護裝置廠家軟壓板名稱基于模型文件實現了相關信息描述的定義，但現階段還沒有完善的針對軟壓板信息描述的運行規范，經常出現不同廠家的保護軟壓板命名存在差異，在后續運行及維護操作時易造成誤操作。

(4) 保護裝置本裝置軟壓板和相關裝置軟壓板之間無閉鎖或連鎖邏輯。在軟壓板操作時可能發生因操作順序錯誤而造成的事故，以及在相關壓板誤投退或漏投退時無告警而造成的事故。

(5) 在一次設備運行時，投入的相關保護軟壓板之間未設定聯、閉鎖邏輯關系。當相關保護軟壓板狀態不對應時，運維人員僅僅檢查單臺保護軟壓板狀態信息是無法發現此類問題的。

很顯然，目前使用的智能變電站軟壓板存在諸多安全隱患，于是考慮在現有的智能變電站網絡與數據交互平臺的基礎上，利用互聯網技術與電網自動化技術的融合，構建一套智能變電站軟壓板集中管控系統，來實現全站軟壓板相關運行狀態的實時監測與邏輯校核，從源頭上做好軟壓板安全管控，遏制軟壓板誤投退、漏投退事故的發生。

2 智能變電站軟壓板集中管控系統結構

智能變電站軟壓板集中管控系統分為硬件平臺和軟件數據庫系統2個部分。硬件平臺主要包括設備軟壓板集中管控裝置和監控工程師站；軟件系統主要包括通信管理接入軟件(實現設備軟壓板信息的采集、數據的計算與校核、數據的遠傳與終端顯示，運行在Linux環境)和終端管理軟件(提供數據訪問平臺，運行在Windows環境)。智能變電站軟壓板集中管控系統結構如圖1所示。

智能變電站軟壓板集中管控系統部署的功能模塊主要有數據存儲服務模塊、數據計算與分析服務模塊、數據采集服務模塊、數據展現服務模塊。

2.1 數據存儲服務模塊

數據存儲服務模塊主要包括軟壓板實時數據庫(RDB)、軟壓板關系數據庫(MYSQL)。該模塊實現對全站的繼電保護設備軟壓板信息管理細節進行流程化與周期化，采用實時數據庫與關系數據庫相結合的數據存儲方式，將實時數據與歷史數據分類存儲處理，以提高系統效率，并在保證數據實時性的同時確保系統歷史數據的正確性和穩定性。

2.2 數據計算與分析服務模塊

數據計算與分析服務模塊主要包括全站設備軟壓板運行工作狀態校核模塊軟件(I-RYBCHECK)、全站設備軟壓板檢修工作狀態校核模塊軟件(I-PROC-CHECK)、文件入庫軟件(I-FILTER)、數據入庫軟件(I-DATA)、命令接收軟件(I-SERV)。該模塊主要實現對全站繼電保護實時軟壓板數據進行校核，對全站繼電保護是否進入檢修狀態進行判斷，對設備軟壓板校核任務信息進行回收與異常處理，以確保系統數據的實時性與有效性，同時將結果提交到系統數據庫。系統數據庫將當天的繼電保護設備軟壓板數據以當天年月日為數據存儲文件名稱，按“電力系統暫態數據交換格式”進行數據存儲。

2.3 數據采集服務模塊

該模塊包括數據通信采集軟件nari850系列，主要功能是通過基于IEC61850保護信息系統通信規范的通信規約與站內設備進行數據交互，完成系統對繼電保護設備的軟壓板信息采集。

2.4 數據展現服務模塊

該模塊主要包括數據維護軟件SCL_TOOLS、拓撲軟件R_DRAW、監控軟件R_SHOW、校核規則配置軟件(RYB_CFG)，主要功能是將設備軟壓板校核信息及時反饋給客戶端應用軟件，包括監控畫面的刷新與核心數據的查詢和顯示。

3 軟壓板集中管控系統主要功能

軟壓板集中管控系統的主要功能如圖2所示。

3.1 運行監視

圖1 智能變電站軟壓板集中管控系統結構

系統主界面可顯示變電站任意設備主保護的運行狀態。設備狀態的顯示方式有2種：一種是基于保護裝置狀態的監控；另一種是基于軟壓板狀態的監控。對于保護狀態的監控，用2種不同顏色(如紅色和綠色)代表設備投入和設備退出。系統將實時校核設備軟壓板狀態的正確性，當設備軟壓板的投退狀態發生變化或收到異常告警信息時，系統通過智能識別與分析，判斷出當前設備是在投運狀態還是退出狀態，并實時進行顯示與預警。

設備軟壓板狀態的監控主要是對任意間隔智能設備軟壓板投退狀態進行監控，系統以紅色表示軟壓板投入，以綠色表示軟壓板退出。當設備的軟壓板投退狀態發生變化時，系統通過軟壓板狀態庫進行分析，若當前的軟壓板狀態與軟壓板狀態庫不一致，則及時給出預警信息，并且系統將相應軟壓板的歷史操作序列在界面上顯示。

圖2 軟壓板集中管控系統功能

3.2 軟壓板邏輯管理

軟壓板邏輯管理包括檢修過程建模和信息歸檔2部分。

檢修過程建模是對相關設備檢修時的軟壓板投退過程進行建模，即預先對相關一、二次設備的軟壓板操作序列進行預演并形成順控序列。每一步壓板操作過程均在系統中實時顯示，當出現與操作流程不一致時，系統給出相應的告警信息，并在畫面中同時顯示相關聯裝置軟壓板投退數據和運行數據。

信息歸檔是按不同設備、不同類型、不同規則對智能設備軟壓板投退相關的所有信息進行歸檔管理，以便于運行管理和分析查詢。

3.3 軟壓板邏輯校核

系統根據預先建立的軟壓板邏輯校驗規則、保護的當前工作狀態和保護軟壓板投退狀態，對當前系統中各種繼電保護軟壓板進行周期性校核監測與判斷。在出現異常投退時，以醒目(如畫面閃動、音響提示)的方式提示系統的告警信息，同時對產生事件的設備進行定位。系統周期性地對全站設備軟壓板狀態進行記錄，并在發生故障時實時記錄故障發生前后設備軟壓板的投退狀態，實現全站設備軟壓板的連續性監測。另外，也可以根據現場需要進行手工校核。

3.4 數據處理

數據處理功能包括保護專家系統分析和歷史事件統計查詢。

在系統日常運行過程中，專家系統根據接收到的事件信息和故障數據進行設備運行狀態分析并給出相應結論和提示信息，指導用戶進行下一步的設備運行維護工作。

在單個保護設備發出異常告警信息時，能夠及時分析判斷相關聯保護設備的運行狀態，并分析相關保護設備發生閉鎖或誤動、拒動的可能性。在給出設備狀態異常的同時，給出分析判斷的依據，供用戶參考。

歷史事件統計查詢主要是指該系統可以提供全站軟壓板歷史投退信息的查詢、統計功能，包括按廠站、電力一次設備、二次設備等設備參數信息以及相關的告警事件等數據。

3.5 軟壓板系統可視化發布

考慮到智能化變電站無人化發展的趨勢，系統通過引入標準電力系統暫態數據交換通用格式，對全站軟壓板信息進行一體化建模，實現全站軟壓板信息的統一采集、統一處理、統一保存。基于移動互聯網實現了相關數據的多平臺發布，現階段系統支持PC端、平板以及智能手機3種數據的統一建模發布。系統可視化發布功能充分考慮了國家統一發布的《電力二次系統安全防護方案》的要求，經過電力系統專用物理隔離裝置進行不同級別安全區的隔離，只允許數據從高級別的安全區向低級別的安全區單向傳輸。

4 軟壓板集中管控系統的應用問題

智能變電站內保護軟壓板告警信息類型多、大、信息含義不規范是現階段智能變電站設備運檢工作的難點之一。如何規范智能設備的告警輸出，高效識別告警信息的真實含義，合理應用海量的設備告警信息是該系統構建之初的研究核心。現階段系統中雖然已經構建了大量的信息采集、計算與分析方法，但是需要長期的運行監測與算法優化才能夠真正實現系統設計階段制定的目標，使設備告警信息真正為設備狀態評估提供有效支撐。

5 結束語

智能變電站軟壓板集中管控系統在500 kV長臨河變電站的應用取得了較好效果，提高了500 kV長臨河變電站安全風險管控水平，實現了關鍵風險點的全方位管控，特別是對智能變電站關鍵風險點——保護軟壓板存在的誤、漏投退風險實現了有效管控。同時，該系統通過將軟壓板管控信息實時傳遞至遠方檢修中心和運維主站，實現遠方運檢中心與廠站端的數據交互；綜合應用互聯網信息處理技術，實現了區域電網設備軟壓板運行管理的網絡化，提高了智能變電站的設備運行管理水平。

1 王大軍，張 東，安運志.基于保護軟壓板遠方投切應用技術的探討[J].科技視界，2016，6(24)：237-239.

2 黃少熊，胡世駿，黃太貴，等.智能站軟壓板狀態正確性校驗的研究[J].電網與清潔能源，2016，32(6)：95-100.

3 楊小東，費仲民.變電站保護軟壓板的安全管理[J].電力安全技術，2014，16(5)：55-56.

2017-06-15。

鄭曉瓊(1980—)，高級工程師、高級技師，主要從事變電運維工作，email：780915@163.cpm。

王鵬輝(1978—)，男，工程師，主要從事電力工程管理工作。

戚 矛(1965—)，男，高級工程師，主要從事繼電保護工作。

柴宏博(1990—)，男，工程師，主要從事變電運維工作。