安穩裝置操作存在風險分析與管控措施

崔強

(南瑞集團有限公司(國網電力科學研究院有限公司)，江蘇 南京 211106)

1 引言

電力網絡作為一種高集成、高密度的自動化系統[1]具備大容量、多種類、高電壓等級、分布地域廣、交直流混合、構成元件多以及保護動作快的特點，是一個非線性、超高維、時變微分動力學系統[2]。電力在我們日常生活中不可或缺。但是電網的復雜性給其運行管理帶來了很多的困難，故障操作將影響電網的正常運行，甚至造成部分電網直接甩負荷，導致停電，甚至可能導致整個系統的停運。因此，保障電力系統的安全穩定運行對于社會穩定、及其安全運作具有深遠意義。而電網安穩裝置(安穩系統)作為保障電網安全穩定運行的重要防線，有必要對其操作中存在的風險進行評估與分析，并提出響應的解決手段或是管控措施，用以防止各種突發性事故對電網造成的不利影響，從而維持電力系統的穩定運行。

2 安穩裝置特點

目前，可將電力系統的運行方式分為三種不同的狀態，分別為:(1)普通狀態:正常工作；(2)預警狀態:運作停機與；(3)恢復穩定狀態:復原過程。這三種狀態的關系可用圖1來表示。

圖1 電力系統工作狀態及其轉換關系

若對的正常工作的電力系統發出擾動信號，此時電力系統的正常工作狀態將很可能轉變為緊急預警狀態，此時安全穩定裝置將產生報警，并主動針對擾動信號與電力系統的實時工作狀態進行恢復穩定的準備工作。這種恢復過程中將伴隨著系統工作點的調整過程。通常也將這種調控能力稱作安穩裝置的調控能力。

同時，在未來以智能電力系統為核心構建的電網中，智能變電站同樣是以安穩系統為核心而構建。并且，智能變電站的基本特征就在于通信裝置與設備的智能化網絡一體化，從而進行協同運行管理[3]。但是，即使當今安穩裝置的發展方向一直朝著穩定與智能的目標前行，但在安穩裝置操作過程中仍然不可避免的存在風險。例如，安穩裝置的誤動作、安穩裝置在預警狀態下不動作，或是安穩裝置調控功能故障。針對上述三種問題，研究者們有必要開展針對電力系統安穩裝置在操作過程中存在的風險分析的研究，并針對存在的風險等級進行評估，進而提出有效的管控措施與預防方案，為電力系統的安全穩定運行提供進一步的保障，同時也為安全穩定裝置的評價方案與評價策略建立體系。實現安穩裝置的進一步優化。

3 安穩裝置存在的風險及其管控策略

目前，實際電力系統中以觀察到多種在安穩裝置操作過程中存在的風險及其管控策略[4]。例如:

(1)電流互感器線圈上存在的風險

電流互感器在安裝裝置中起著至關重要的作用，如圖2所示為一安穩裝置線路中3電流互感器配置的接線示意圖。當電流互感器一二次側回路出現開路故障時，由于此處安穩裝置里連接的CT數量較多，此時人員誤操作很容易引發互感器回路開路，從而導致工作人員操作時觸電而引發人身安全或者是設備的安全。而針對這類問題目前采取的措施主要有，在安穩裝置中設置的CT采用安穩裝置和其他間隔線圈公用一組互感器回路。當其他線圈投入工作時，開展相應的安全隔離措施，當完成對應工作后，操作人員需要仔細檢查所有互感器回路的運行情況，從而避免電流互感器回路開路的風險產生。另外，在運行過程中同樣可能存在CT回路主絕緣因擊穿而導致絕緣失效的故障，此時很可能導致安穩裝置核心控制電路板件被損毀，進而導致安穩裝置對產生的故障無法動作的的情況。通過現場勘查與對損毀設備的檢修，目前已發現:當輸電線路停電檢修過程中，若主控板件的電流連接片沒有正常打開，當施工人員進行絕緣性能檢查時，若錯誤的將搖表所加的電流計算入安穩裝置進而導致安穩裝置潮流計算的結果，這樣將會使得安穩裝置失靈，甚至產生誤動。而針對這類問題，研究者們認為，對于停電間隔，必須退出該間隔的運行壓板并且同時打開該間隔的電流連接片。這將可以規避停電檢修工作對安穩裝置產生的影響。

圖2 3電流互感器配置接線示意圖

另外，當線路中電流互感器回路變更后極性不正確，也會導致安穩裝置的誤動作或是不動作。具體的，當CT線路進行線路拆接，更換組別，調整線圈匝數比等操作時，這些過程中極易發生電流互感器回路的極性反接的問題。這樣將會直接影響安穩裝置對電網潮流計算結果的影響，錯誤的潮流計算結果將導致安穩裝置無法對電力系統當前工作狀態做出準確的判斷，從而使得安穩裝置操作不當，無法起到精準快速恢復電力系統正常工作的作用。針對這種問題，運行單位經過長時間的實踐經驗得出方案，此時應當認真核實電流互感器回路的極性是否發生錯誤，接通電源后，可利用帶負荷測試，進一步檢查接入的安穩裝置工作示數是否顯示正常，從而有效排除因極性反接導致的安穩裝置風險因素。在電流互感器這個方面，也有極個別的案例表明，當電流互感器回路的實際匝數比和實際裝置參數設定的變比不一致時，也會導致安穩裝置的動作不正確。針對這個問題開展分析我們發現，電流互感器的變比是安穩裝置在進行潮流計算是的一個重要參數。因此，最終安穩裝置的潮流參數計算正確與否將與互感器的變比參數直接相關。故而，錯誤的潮流計算將導致安穩裝置無法正確判斷與識別線路中的故障，從而導致誤動作，對電力系統的安全穩定工作產生風險。而針對這類問題，則需要工作人員在日常的設備驗收，定期檢測與巡檢中，必須仔細核對接入安穩裝置中的實際電流互感器的匝數比，一旦該匝數比發生變更，則需要對安穩裝置隊形間隔中的電流互感器的匝數比做出相對應的調整。

(2)安穩裝置中壓板操作存在的風險

當線路中允切壓板與跳閘的出口壓板無法對應時，將導致安穩裝置的誤動作。具體的，在安穩裝置中一般存在有較多的允切壓板與出口壓板，一旦兩種壓板不一致或是無法一一對應時，裝置應切除的負荷將和實際切除負荷不一致，這將影響安穩裝置的正常運行。因此，在針對安穩裝置的定期檢查或是驗收交付的過程中，應該仔細核對裝置中各個壓板是否正確對應，以及對應標簽是否正確，從而避免因壓板不對應導致的安穩裝置誤動作風險。

另外，針對運行壓板在操作中產生誤投或者是漏退時也會導致安穩裝置的誤動作。針對這類問題，在安穩裝置的間隔中，當有設計到投運或是退出運行壓板的操作發生時，應將嚴格按照規則處理，仔細核對，逐條進行既定事項。再者，當安穩裝置的壓板操作順序不正確時也會產生安穩裝置誤動或是不動作的情況。工作人員在現場開展線路停電操作時，若沒有正確的針對壓板進行投退操作將直接影響安穩裝置對潮流計算的計算結果。當停電作業時，先停豎線線路，再退運行壓板或是重新上電操作，在這兩個前后操作之間發生故障時，安穩裝置有可能將斷電的這段時間間隔算入調控方案中，進而影響潮流計算結果，從而對運行線路的安全問題產生誤動作。因此，針對上述問題，研究人員提出，在安穩裝置的元件運行的壓板操作必須遵循一定的原則，即先退再投的順序。在某次設備的停電操作前，應該先退出相應元器件在運行中的壓板，之后再線路或是設備再次上電后，再進行壓板的投入操作。

近年來，在壓板動作方面也存在由于系統的檢測信息不準確，導致壓板誤投，從而干擾調度運行監控從而影響安穩裝置動作的問題。例如，若產生當安穩裝置運行過程中系統檢測誤將壓板信息錯誤發送給安穩裝置，將很有可能導致安穩裝置無法對線路潮流做出準確的計算，進而無法實現對系統工作狀態的準確判斷，從而產生對故障信息誤動作或是不動作的情況。在這種情況下，需要運行工作人員嚴格執行應有的人工巡查工作，并按照調度命令執行有關壓板投退步驟在內的所有相關操作，從而避免上述誤動作情況的產生。

4 結論

電力系統的發展提升了電力網絡的運維成本。因此，為保障整個電力系統的安全穩定運行就需要先進可靠的安全穩定系統以及安穩控制策略。安穩裝置作為電力系統安全工作的有效防線，有必要針對其工作中存在的風險因素進行評估與預防，進而研發出響應管控措施。本文針對電流互感器回路操作風險與安穩裝置壓板操作風險這兩類經典風險類型開展討論，進一步的解釋了各風險因素的產生原因以及需要注意的問題，對相關工作人員以及電網公司的進一步研究具備一定的參考價值。