智能變電站檢修機(jī)制及其應(yīng)用實(shí)踐

耿萱

國網(wǎng)北京市電力公司檢修分公司 北京 100069

1 智化能變電站的體系結(jié)構(gòu)

智能變電站的體系結(jié)構(gòu)包括3個(gè)層次，即過程層、間隔層、站控層。過程層主要是由一次設(shè)備及其所屬的智能組件組成；間隔層主要是由二次設(shè)備組成；站控層主要是由監(jiān)控通信等系統(tǒng)組成。

1.1 過程層

過程層的設(shè)備一般都是一對一連接，設(shè)備組成主要包括一次設(shè)備和智能組件，而智能組件一般由狀態(tài)單元、控制單元、保護(hù)單元、測量單元、計(jì)量單元、監(jiān)測單元中的一個(gè)或多個(gè)組成。

1.2 間隔層

間隔層主要是由保護(hù)系統(tǒng)、故障系統(tǒng)、錄波系統(tǒng)、計(jì)量系統(tǒng)等組成。它在站控層監(jiān)測系統(tǒng)遭到損壞失靈的情況下，還可以獨(dú)立自主地控制本層的設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)，是一種二次保護(hù)措施。它被安裝在每個(gè)間隔層的配置接口處，實(shí)現(xiàn)使用一個(gè)間隔數(shù)據(jù)后的再次作用，即在智能傳感器、控制器、遠(yuǎn)方輸入輸出之間通信。

1.3 站控層

站控層是由諸如控制系統(tǒng)、站域監(jiān)測系統(tǒng)、通信系統(tǒng)和對時(shí)系統(tǒng)等子系統(tǒng)組成。它的功能必須高度集成化，可以全面進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和SCADA（監(jiān)視控制）、電能量采集、控制保護(hù)信息等[1]。

2 智能變電站檢修策略

2.1 狀態(tài)檢修機(jī)理分析

保護(hù)系統(tǒng)在線狀態(tài)監(jiān)測構(gòu)成了狀態(tài)評估的基礎(chǔ)，需要研究狀態(tài)評估的粒度精細(xì)化，從裝置細(xì)化到板卡和元件級。針對智能變電站保護(hù)系統(tǒng)的特點(diǎn)進(jìn)行失效模式和后果分析，選擇關(guān)鍵的裝置、板卡和元件。

目前對于二次系統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)測和狀態(tài)評估，仍基于延遲時(shí)間理論或P-F模型，即假定設(shè)備或元件在失效前，能夠根據(jù)某些特征量提前預(yù)判。但該理論是否完全適應(yīng)于二次系統(tǒng)，尚需要做進(jìn)一步的深入研究。

基于延遲時(shí)間理論或P-F模型屬于統(tǒng)計(jì)模型屬于非因果模型，易于利用大數(shù)據(jù)手段得到，但解釋性不強(qiáng)，且當(dāng)樣本不充分時(shí)，統(tǒng)計(jì)結(jié)果的偶然性和離散性很大。因此，需要研究保護(hù)的機(jī)理模型，即結(jié)合不同保護(hù)廠家的板卡和元件的物理特性進(jìn)行深入研究[2]。

狀態(tài)間隙策略的推進(jìn)若能結(jié)合統(tǒng)計(jì)模型和機(jī)理模型，則可降低狀態(tài)監(jiān)測的盲目性、提高狀態(tài)估計(jì)的有效性和科學(xué)性。例如：統(tǒng)計(jì)模型可以發(fā)現(xiàn)初步規(guī)律，然后由機(jī)理模型做出解釋；或者由機(jī)理模型形成參數(shù)或半?yún)?shù)模型，然后由統(tǒng)計(jì)模型進(jìn)行參數(shù)辨識[3]。

2.2 繼電保護(hù)狀態(tài)檢修需要考慮的問題

繼電保護(hù)系統(tǒng)由交流輸入、保護(hù)裝置、操作控制回路等構(gòu)成，其中任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障都將導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)失去其應(yīng)有的保護(hù)功能。因此，保護(hù)系統(tǒng)狀態(tài)檢修應(yīng)涵蓋：交流回路，裝置、控制回路等。

作為電網(wǎng)“靜靜的哨兵”保護(hù)系統(tǒng)的作用是服務(wù)于電網(wǎng)一次設(shè)備故障安全隔離，因此，考慮保護(hù)狀態(tài)檢修策略時(shí)需要與一次系統(tǒng)檢修周期銜接，即在一次設(shè)備停電檢修時(shí)，完成對保護(hù)系統(tǒng)的功能及回路通電檢查。以實(shí)現(xiàn)一次設(shè)備完成檢修的同時(shí)，完成保護(hù)系統(tǒng)的各項(xiàng)性能和回路測試檢查。

3 智能變電站檢修機(jī)制的應(yīng)用實(shí)踐

3.1 檢修機(jī)制單體測試

檢修機(jī)制單體測試，通常為相應(yīng)壓板實(shí)際檢修維護(hù)投入、退出操作過程中，相應(yīng)裝置其自身向外部，做出相應(yīng)的反映或者傳輸一些具體的行為動作信息等。該壓板投入時(shí)檢測，必須對其內(nèi)部各個(gè)裝置所傳輸?shù)乃詸z修品質(zhì)的報(bào)送文件資料予以細(xì)致地檢測，以保證其能夠?qū)λ谘b置壓板檢修投入及退出實(shí)況資料信息的精準(zhǔn)度；該壓板投入時(shí)的檢修技術(shù)操作，必須細(xì)致地檢測該GOOSE實(shí)際開入及開出等行為動作，是否處于正常狀態(tài)；處于SV檢修機(jī)制之下，其內(nèi)部相應(yīng)裝置的所以行為動作，檢修技術(shù)員必須予以細(xì)致地檢查及分析[4]。

3.2 檢修機(jī)制整組性傳動測試

（1）單間隔有效性檢測。現(xiàn)場整組傳動予以驗(yàn)證檢測，必須確保智能電子類設(shè)備相應(yīng)壓板的檢修在相互配合運(yùn)行的狀況之下，開展單間隔相應(yīng)檢修機(jī)制。電壓合并的單元實(shí)際對差動性保護(hù)，不同于電壓后備保護(hù)及主保護(hù)。電壓的差動保護(hù)，它關(guān)聯(lián)著電流合并的單元，二者之間存在的關(guān)聯(lián)性較大。電壓合并的所在單元，其實(shí)際的檢修維護(hù)實(shí)況并不會對差動性保護(hù)的檢修機(jī)制產(chǎn)生影響。在一定程度上，無論是電流差動性保護(hù)，還是電壓合并的單元實(shí)際檢修狀態(tài)均處于正常地動作狀態(tài)。針對具有著電容電流的補(bǔ)償差動性保護(hù)，其電壓合并的單元實(shí)際檢修狀態(tài)通常對差動性保護(hù)動作實(shí)際定值有著一定影響。針對主保護(hù)參與了電壓量后備的保護(hù)，它的檢修機(jī)制通常與電流、電壓合并的單元有著較大關(guān)聯(lián)性。

（2）跨間隔有效性檢測。關(guān)于該跨間隔檢查相應(yīng)檢修機(jī)制，通常針對于母線及線路的保護(hù)、斷路器及線路的保護(hù)裝置、母線及斷路器的保護(hù)等。斷路器性保護(hù)與線路保護(hù)相互之間GOOSE的信息傳輸主要包含著：所在線路保護(hù)到斷路器性其分相的啟動失靈、保護(hù)閉鎖性重合閘的信息、三相的啟動失靈等；斷路器性保護(hù)的失靈動作到線路包含的遠(yuǎn)傳性信息；斷路器性保護(hù)與母線保護(hù)相互之間GOOSE的信息傳輸主要包含著：在母線與線路保護(hù)的檢修機(jī)制之下，僅有2個(gè)智能化電氣設(shè)備的檢修位處于一致性狀態(tài)當(dāng)中，GOOSE其相互之間信息的傳輸可參與到接收方的邏輯性計(jì)算分析，而其它設(shè)備相互之間檢修機(jī)制則處于相似狀態(tài)。