數字化變電站對變電運行的影響

金國忠，徐 偉，王 鳴

（嘉興電力局，浙江 嘉興 314000）

0 引言

隨著數字化技術的發展和數字化設備的成熟，數字化技術在電力系統的應用程度也越來越高。與傳統常規變電站（簡稱常規站）相比，數字化變電站（簡稱數字站）技術更先進，對變電運行水平要求也更高。變電運行人員對常規站的運行維護已經相當熟悉，對設備和技術的理解模式也根深蒂固，而數字站的投運對運行人員思維模式是一次大挑戰，需要運行人員在運行維護中不斷積累經驗。結合數字站的運行情況，基于IEC 61850標準，從數字站基本特點出發，對運行操作方法、基礎資料管理和運行準備等工作進行分析，闡述數字站對變電運行帶來的影響。

1 數字站的基本特點

數字站指信息采集、傳輸、處理、輸出過程完全數字化的變電站，基本特征為一次設備智能化、二次設備網絡化和運行管理自動化，基本結構如圖1所示。

圖1 數字站的基本結構

（1）一次設備智能化。一次設備具有自動檢測自身故障、自動測量、自動控制、自動調節與遠方控制中心通信等基本功能。國外的ABB、西門子等公司均有實用化的產品在掛網運行，但是國內受技術水平限制，一般采用常規一次設備加智能組件來實現。所謂智能組件就是若干智能電子裝置的集合，安裝于宿主設備旁，承擔與宿主設備相關測量、控制和檢測等功能。因此數字站的一次設備旁就近安裝智能組件設備，一次設備和智能組件仍通過電纜連接，而智能組件與測控之間通過光纜連接。通常智能組件以下部分就是數字站中所謂的過程層，電子式互感器和全光纖式互感器取代傳統互感器負責電流電壓的采集。

（2）二次設備網絡化。數字站根據IEC 61850標準建設，采用光纜組成數字網傳輸開關量和采樣值，二次電纜和二次壓板將大量減少，如保護屏上將看不到硬壓板。站控層和間隔層一般會組成MMS網，而為了動作可靠和快速，一般會獨立組GOOSE網絡，傳輸開關控制信號和間隔間閉鎖信號，如圖2所示。

圖2 二次設備的網絡結構

（3）運行管理自動化。數字站的開放性為各種設備互連提供了可能，各種運行管理設備可以通過IEC 61850標準協議參與變電站的自動化管理，如在線監測系統、無線測溫系統、網絡報文分析系統等，為運行管理提供了多樣化的手段。

2 運行維護的特點

2.1 運行操作的特點

（1）數字站既可以進行程序化操作也可以進行人工逐步操作。因此典型操作需要定義兩種常見的操作方式，一種是在后臺監控系統上進行初態到目標態的程序化操作，另一種是當順控因故無法進行時采用開關遙控、閘刀就地電動的常規操作。另外也可以進行后臺點控和就地手動等操作方式。

（2）TA端子的取消，使得TA端子切換虛擬化。在數字站中檢修開關時，電流回路脫離差動保護是通過退出主變保護相應合并器投入軟壓板實現的。基于成本考慮110 kV進線電流和母線電壓往往共用合并器，退出該壓板使電流回路脫離的同時也使母線的二次電壓脫離保護。

（3）軟壓板大量取代硬壓板是運行操作的一個顯著轉變。數字站的壓板操作以軟壓板遙控為主，配備少量的硬壓板。保護的功能投退，開入開出均可以通過操作軟壓板實現，硬壓板主要是開關的總出口、非電量保護投跳和投信、10 kV低壓保護的開入開出等。考慮到安全性，通過軟壓板投退保護的操作，必須要檢查裝置無異常、操作畫面和后臺報文符合操作要求。

2.2 運行維護的特點

（1）設備的運行規程需要修訂或新增。數字站智能化的一次設備（如智能終端、合并器，電子式互感器、光式互感器等）和網絡化的二次設備（如GPS對時系統、交換機、光纖、數字式二次設備等）無相對應的運行規程，原有的規程沒有涉及新設備的內容，許多條款已經無法適應新技術的發展和新設備的應用，數字站關鍵的設備如交換機原本就沒有相應的運行規程。新設備的運行需求與相對滯后的規程所形成的矛盾將在一定的時間范圍內繼續存在。因此數字站運行經驗的積累和運行數據的保存顯得十分重要，其成果將是編制新規程的重要參考依據。

（2）巡視的項目發生變化。數字站大量應用新技術和新設備將使運行巡視的關注點發生變化，需及時制定巡視項目表。新技術應用后原有的設備從原理到結構和外觀都發生了改變，如電子式互感器，不需要巡視油色、油位、滲漏油，二次端子接頭發熱，端子箱引線端子無松動、過熱、打火現象等情況，需要關注的是絕緣脂的狀態、振動和聲響、采集器和光纖是否異常等。對一些關鍵設備，如GPS對時系統、交換機等，巡視時要重點關注外觀和指示燈以及光字牌；光纖的運行維護也是全新的課題。

（3）安全措施由點到面。常規站的安全措施可以直觀地參照設備之間點對點的聯系，可以在相關的設備、壓板和端子上設置標示牌和布置紅布幔等措施。因此常規站安全措施的布置方法和范圍均簡單明確，而數字站在這兩方面均存在一定的難度。安全措施布置方法的困難集中在軟壓板和交換機端口方面，如軟壓板既可由運行人員后臺操作也可由檢修人員就地操作。要確保壓板狀態不發生變化，插拔交換機端口時確保不誤碰誤插其他接口等。安全措施的布置范圍需要從該設備對整個網絡的影響范圍來考慮，特別是多個功能合一的設備，如合并單元、交換機、GPS對時系統、主變高壓側測控等，主變分接開關調檔回路檢查時，涉及分接開關、主變本體智能終端、非電量、主變交換機、高壓側測控、主變閘刀等，如是中央交換機檢查則涉及更多的設備。

（4）事故處理思路需要擴展。常規站的事故及異常處理過程和方法經過多年的實踐已經非常成熟，而數字站在這方面還要不斷積累經驗。數字站的事故及異常處理與常規站的差別也集中在這兩點。數字站的事故及異常處理除了檢查一次設備、保護裝置和告警信息外，還要考慮到一次設備是否受到干擾，網絡是否出現異常，采樣是否同步等問題。

2.3 設備命名的特點

（1）制定新命名規范。數字站的軟壓板比較多，設計圖紙和廠家均不會給出詳盡名稱和編號，運行部門根據需求配置軟壓板并自行命名。可以考慮采用表意雙重命名，功能投退軟壓板用“RT＋編號”表示，GOOSE出口壓板用“GO出口壓板＋表意＋編號”表示。編號來自裝置中的軟壓板排序，投入壓板和出口壓板各自排序，如投入軟壓板RT1-1表示第1套保護編號為1的功能投入軟壓板，GO出口軟壓板GB－5表示高壓備自投編號為5的GOOSE出口軟壓板。

（2）編制指示燈的功能和狀態表。數字站的網絡設備比較多，網絡設備的特點是指示燈繁多，除少量表明含義外大多數無法直接知道其含義，而且指示燈有常亮、常滅、常閃和偶閃多種狀態。為了方便巡視和檢查，特別編制了彩色的指示燈功能和狀態表，粘貼在對應設備旁以供參考。主要有交換機對應表、GPS對時系統對應表、小車控制器對應表和其他設備對應表。

（3）關鍵設備簡要說明。由于運行人員對新設備的了解有限，特別要求廠家提供了關鍵裝置的基本原理介紹和異常時對系統的影響，如GPS對時系統說明、交換機端口說明等。

2.4 穩定抽象原則（SAP）數據結構

相較與常規站的SAP數據結構，數字站在二次設備上多了一些以往沒有應用過的數字化裝置，例如合并器、智能操作終端、電子式互感器等。對于電子式互感器來說，沒有與之匹配的數據輸入模板，都是采用常規的干式電流互感器或電磁式電壓互感器模板進行數據的導入。暫時將采集電壓電流數據的合并單元歸為測控裝置，而將智能操作終端歸為操作箱。

2.5 基礎資料的歸檔

數字站基礎資料的歸檔，目前存在的問題主要是：

（1）設備說明書不詳細。由于產品個性化強，說明書無法完全通用，即便有對應版本的說明書也不夠詳細，有的類似產品介紹，有的側重產品測試幾乎沒有運行維護的建議。

（2）進口設備的資料沒有漢化。數字站設置有一些進口產品如羅杰康交換機、光纖測溫等，由于是國外產品，因此設備說明書或者中文翻譯不詳盡，或者干脆全英文。

由于數字站基礎資料的歸檔有別于常規站，因此，還需做好以下兩條：

（1）由于產品的版本因設計需求變動較快，應及時索要說明書電子版并存檔，一旦紙質遺失還有電子備份。

（2）數字站的重要資料除了說明書、試驗報告和圖紙外，還要格外注意保存廠家現場調試的文件備份，特別是交換機配置說明和VLAN劃分表，應作為重要資料保存。

3 結語

數字站把一次設備、二次設備和自動化設備更加緊密地聯系在一起，基于IEC 61850重新建模，打破了原有的思維模式，對運行人員提出了更高的要求。運行人員由過去面向設備逐漸要轉變為面向原理、結構和網絡傳輸等深層次的領域，從簡單的運行維護發展到對整個綜合自動化系統的理解和分析。因此，數字化變電站的運行一方面要加強對運行隊伍的建設，需要大量高學歷和高水平的人才補充到運行一線；另一方面要重視資料的記錄和總結，對各種運行數據和運行情況進行收集整理，積累數字站的運行維護經驗，才能不斷提高數字化變電站的運行水平。

[1]包紅旗.HGIS與數字化變電站[M].北京:中國電力出版社，2009.

[2]劉振亞.智能電網技術[M].北京：中國電力出版社，2010.