智能變電站二次系統提升安全措施可靠性策略研究

王鋒，魏勇，劉星，馬晨曦，胡源奇

（1.國網河南省電力公司濟源供電公司，河南濟源459000；2.許繼電氣股份有限公司，河南許昌461000）

智能變電站二次系統提升安全措施可靠性策略研究

王鋒1，魏勇2，劉星2，馬晨曦2，胡源奇2

（1.國網河南省電力公司濟源供電公司，河南濟源459000；2.許繼電氣股份有限公司，河南許昌461000）

針對智能變電站數據傳輸網絡化、信息表現虛擬化背景下，二次安全措施較傳統變電站綜自系統發生較大變化的現狀，剖析了目前智能變電站二次安全措施的主要方式，分析了二次安全措施存在的問題，研究了虛端子及回路可視化技術等提高二次系統安全措施可靠性的策略，對智能變電站的運行維護具有一定的參考價值。

智能變電站；二次系統；安全措施；虛端子可視化；虛回路可視化

引言

二次系統安全措施作為隔離運行設備，保障檢修或消缺過程安全可靠的重要手段，在變電站運維檢修中具有舉足輕重的地位。智能變電站是堅強智能電網的重要支撐，保障智能變電站的安全穩定運行，保證檢修運維過程的可靠性是智能變電站的重要工作內容。與傳統變電站相比，智能變電站的設備具有數據傳輸網絡化、信息表現虛擬化的特點，引入了合并單元、智能終端等新設備，同時裝置之間主要由光纖連接。由于二次結構的變化，傳統變電站中退硬壓板、解連接線等物理斷鏈的安全措施思路在智能變電站已經不適用[1]。智能變電站的光纖回路不宜頻繁拔插，主要利用軟壓板和檢修機制進行邏輯隔離，這種隔離措施存在不直觀的問題，在檢修過程中容易誤操作和漏操作，并且邏輯隔離措施對二次設備自身的可靠性要求較高[2-3]。加上目前智能變電站缺乏明確的二次安全措施思路，導致在實際的運維檢修過程中出現了許多安全問題。為了保證智能變電站的安全穩定運行，保障現場運行及檢修人員的人生安全，研究提升智能變電站二次系統安全措施的關鍵技術十分迫切和必要。

1 智能變電站二次安全措施業務分析

傳統變電站的設備之間主要采用電纜連接，二次安全措施的主要對象是模擬量回路，保護裝置跳合閘、啟失靈等開出回路以及后臺遙控回路等，二次安全措施的執行方式也以退保護硬壓板、解控制或跳合閘回路、斷開進入裝置的電壓電流回路等物理斷鏈的方式為主，核心思想是具備“明顯電氣斷點”。智能變電站的交流采樣、控制回路以及信號回路主要由數字信息流來進行傳輸，大幅減少了傳統變電站中的光纜與硬壓板，其二次安全措施有一部分繼承了傳統變電站，但是相對于傳統變電站，又有很大的不同，具體表現如下：

1.1 物理隔離方式的沿襲

傳統變電站中的物理斷點隔離的方式在智能變電站中依然有所體現，主要表現為斷開光纖、退出智能終端出口硬壓板兩種方式。相對于傳統變電站，智能變電站的二次回路包括硬接線回路及虛端子回路，采用了大量的光纜代替了傳統變電站的電纜連接方式。通過斷開光纖，可以切斷裝置之間的信號聯系，達到物理隔離的效果。智能變電站的保護裝置雖然取消了出口硬壓板，但是智能終端上配置有出口硬壓板來作為控制回路中的明顯電氣斷點。

1.2 軟壓板地位的提升

傳統變電站的保護裝置中也配置有保護功能軟壓板作為保護投退的邏輯斷點，通常的檢修過程中主要是對保護出口硬壓板進行操作，對軟壓板關注較少。在智能變電站中，軟壓板的地位得到了極大提升，除了保護功能軟壓板之外，智能變電站的保護裝置還配置了SV接收軟壓板、GOOSE接收或發送軟壓板等，通過對SV及GOOSE軟壓板進行控制，能夠對保護裝置的信息發送以及接收進行控制，從而實現二次設備之間的邏輯隔離。

1.3 檢修機制的引入

智能變電站與傳統變電站最大的區別是引入了檢修機制，裝置將通過檢修壓板來向其他設備傳遞本裝置正處于檢修狀態的信息，投入檢修狀態后，其他裝置與該裝置之間存在信息交換，但是不能互相操作，檢修狀態是二次設備檢修中的基本防線。

2 智能變電站二次安全措施存在的問題

智能變電站相對于傳統變電站，二次安全措施發生了很大的變化。目前對智能變電站的研究主要集中在技術層面，對二次安全措施的關注較少，而實際上現有的二次安全措施存在許多需要探討和研究的問題，分類如下：

1）由于傳統安全措施思路的影響，智能變電站的二次安全措施在實際執行過程中對光纖的拔插較多。但是相比于硬接線，光纖回路容易損壞或污染，導致光回路損耗加大或者不通，同時由于一根光纖中傳遞大量信號，斷開光纖數量較多時，容易破壞網絡結構，達不到針對性檢修的效果，影響檢修質量。事實上，物理隔離的方式在智能變電站中并不能起到很好的效果。因此在智能變電站的檢修及消缺過程中，拔插光纖，制造明顯物理斷點的傳統二次安全措施思路需要進行一定的轉變。

2）智能變電站的保護系統有直采直跳和直采網跳等不同的配置模式，對應的二次安全措施的執行方式并不相同，同時不同廠家的設備在設計上本身也存在一定的區別，需要針對實際情況采取針對性的二次安全措施；加之智能變電站二次安全措施方面缺乏相應的規范化規程，運行人員對新型的二次設備熟悉程度又比較有限，在二次安全措施的執行過程中容易出現誤操作的情況。

3）軟壓板及檢修機制是智能變電站二次隔離技術中的重要環節，也是智能變電站與傳統變電站的重要區別。智能變電站的二次安全措施主要利用軟壓板和檢修壓板來實現，依賴裝置內部邏輯，操作比較便捷，但是由于運行人員通常不會接觸裝置內置邏輯，如果存在裝置內部定義有誤、檢修機制不正確或者檢修壓板虛接等情況，將不易被發現，導致二次安全措施的可靠性降低；

4）智能變電站的二次安全措施執行時主要以軟壓板和檢修壓板為主，不存在明顯的電氣斷點，在進行二次隔離時，運行人員無法直觀地獲取二次安全措施的執行情況，容易導致安全措施的漏執行或者誤執行，影響檢修工作的安全可靠性。某220 kV智能變電站主變跳閘事故分析，其原因是檢修完畢后保護裝置中主變中壓側SV接收軟壓板未投，對于該站主變保護裝置來說，主變中壓側SV接收軟壓板退出時，裝置采樣正常顯示，且不參與差動保護的邏輯計算，運行人員在操作過程中未能及時發現問題，導致主變跳閘。尋找直觀的二次安全措施執行方式是目前智能變電站二次安全措施技術研究的重要課題。

3 提升智能變電站二次系統安全措施可靠性策略

針對以上問題，可以從以下幾個方面對智能變電站的二次安全措施思路進行研究。

3.1 調試和首檢保證裝置的可靠性

相對于傳統變電站，智能變電站的二次隔離措施偏向于投退軟壓板和利用檢修機制等非物理隔離的方式，但是前提是必須充分保障裝置內部定義完全正確、檢修機制完善、檢修壓板不存在虛接的情況。這就需要在調試和首檢過程中做到以物理斷鏈方式為主，嚴格進行裝置的單體調試工作，充分驗證裝置內部邏輯以及檢修機制的可靠性。在之后的定檢或消缺的過程中以非物理斷鏈方式為主，通過對軟壓板和檢修壓板進行設置來實現二次隔離，減少拔插光纖等物理隔離的方式。

3.2 制定合理的二次安全措施思路

提高智能變電站二次安全措施可靠性重點是根據智能變電站的實際情況制定合理的安全措施思路，將傳統的二次安全措施因地制宜進行更新。結合相關規程規范及工作實際，認為智能變電站的二次安全措施整體上應該遵循雙重化、順序化的工作思路。對于已投運的智能變電站，檢修過程中應以非物理斷鏈方式為主，逐步培養“重虛”的操作思路，對于非物理隔離措施，應該至少由兩種不同的隔離方式來完成，在檢修過程中，投入待檢修設備的檢修壓板進行隔離的同時，也應退出待檢修設備的軟壓板，斷開與其他重要設備間的聯系，例如保護裝置的檢修過程中，投入檢修壓板的同時，應在相應的保護裝置上退出跳閘出口軟壓板，確保二次安全措施的可靠性。由于智能變電站裝置之間閉鎖邏輯的存在，智能變電站的安全措施執行應該具備順序化的特點，否則容易導致保護誤動或者誤閉鎖，例如對母線上某一線路間隔進行停電檢修時，若直接斷開此線路間隔的光纖鏈路，容易造成母線差動保護閉鎖。智能變電站的設備或者間隔的二次檢修應該根據實際的變電站保護配置情況制定合理的二次安全措施執行步驟，在二次安全措施的執行和恢復過程中都必須嚴格執行順序化的操作流程，并對每一步的安全措施進行確認。

3.3 利用現有后臺實現安全措施可視化

智能變電站的二次安全措施主要通過投退檢修壓板、投退軟壓板和拔插光纖來實現，檢修壓板及軟壓板狀態通常只能分別在裝置面板或者后臺的子頁面獲取。由于不存在明顯的電氣斷點，在進行二次隔離時，難免存在信息不夠直觀，容易出現漏投退或者誤投退的情況。為了進一步提高二次安全措施的可靠性，應該考慮實現智能變電站二次安全措施的可視化[4]。可視化的思路是在智能變電站后臺搭建二次安全措施監控系統，對智能變電站重要的SV及GOOSE虛回路進行實時在線監測，以圖形的方式實現二次安全措施的可視化，利用現有的后臺信號搭建可視化二次安全措施界面，無需對現有的系統進行升級，同時能夠有效避免誤投退、漏投退等情況，進一步保證二次檢修的安全可靠性。

4 結語

本文分析了目前智能變電站的二次安全措施方式以及存在的問題，提出了適用于智能變電站的提升二次系統安全措施可靠性的策略：1）在調試及首檢過程中采用物理斷鏈方式，充分確保裝置可靠性，定檢及消缺時則盡量利用軟壓板和檢修機制來進行二次隔離，避免對光纖和網絡的損傷；2）二次安全措施的執行應遵循雙重化和順序化的操作思路，確保操作過程的可靠性；3）利用現有的后臺信號搭建智能變電站二次安全措施可視化界面，解決智能變電站二次安全措施不夠直觀的問題。

本文研究成果對于提升智能變電站運行可靠性有重要的實踐意義。

[1]彭少博.220 kV智能變電站檢修二次安全措施優化研究[J].電力系統保護與控制,2014,42(23):143-148.

[2]藍海濤.智能變電站繼電保護二次安全措施標準化的研究[J].電力安全技術,2014,16(2):12-16.

[3]茌旭.智能變電站二次檢修過程實施安全措施的分析[J].電氣技術,2014(12):147-149.

[4]孫志鵬.智能變電站安全措施技術及可視化研究[J].電工技術, 2014(4):19-22.

（編輯：賈娟）

Research on Method Used to Improve Reliability of Smart Substation Secondary System

W ang Feng1,Wei Yong2,Liu Xing2,Ma Chenxi2,Hu Yuanqi2
(1.Henan Electric Power Com pany Jiyuan Branch,Jiyuan Henan 459000; 2.Xuji Electric Co.,Ltd.,Xuchang Henan 461000)

This paper analyzes the main method of anti-mistake used in smart substation secondary system,and also focus on the questionswhich is not solved yet.And research on some key technologies such as visualization of virtual terminals and virtual loops of secondary system which is used to improve the reliability of secondary system.so this paper has some reference value tomaintenance operation of smart substation.

smartsubstation；secondary system；anti-mistakemeasure；visualization of virtual terminal；visualization of virtual loop

TM63

A

2095-0748(2016)20-0053-03

10.16525/j.cnki.14-1362/n.2016.20.23

2016-10-13

王鋒（1980—），男，河南濟源人，本科，工程師，主要從事智能變電站運維和管理工作；魏勇（1973—），男，河南周口人，研究生，高級工程師，主要從事智能變電站二次系統智能化產品研發工作；劉星（1973—），男，山東菏澤人，研究生，高級工程師，主要從事智能變電站二次系統智能化產品研發工作；馬晨曦（1975—），男，河南周口人，本科，工程師，主要從事智能變電站二次系統智能化產品技術服務工作；胡源奇（1980—），女，河南濟源人，本科，工程師，主要從事智能變電站二次系統智能化產品研發工作。