淺析智能電站調(diào)控運(yùn)行中的危險點(diǎn)

黃德樂

（福建廈門供電公司，福建 廈門 361000）

淺析智能電站調(diào)控運(yùn)行中的危險點(diǎn)

黃德樂

（福建廈門供電公司，福建 廈門 361000）

隨著技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，基于IEC61850的智能二次設(shè)備在電力系統(tǒng)中得到越來越廣泛的應(yīng)用，對調(diào)控運(yùn)行管理提出了新的要求。本文主要介紹智能變電站網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、設(shè)備功能及特點(diǎn)，分析智能變電站在日常調(diào)控運(yùn)行過程中存在的危險點(diǎn)，并提出相應(yīng)的預(yù)控措施。

智能變電站；IEC61850；危險點(diǎn)

0 引言

220kV及以上智能變電站采用“三層兩網(wǎng)”網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，“三層”即過程層、間隔層、站控層三層設(shè)備組成，“兩網(wǎng)”即GOOSE網(wǎng)和MMS網(wǎng)通訊網(wǎng)絡(luò)。220kV及以上站控層網(wǎng)絡(luò)和過程層網(wǎng)絡(luò)均采用100Mbps星型雙以太網(wǎng)，110千伏及以下一般采用單網(wǎng)配置。保護(hù)裝置與合并單元和智能終端之間的信息交互采用點(diǎn)對點(diǎn)方式，其他間隔層設(shè)備（測控、錄波、PMU、電量和計量等）與過程層設(shè)備之間、所有間隔層設(shè)備之間的GOOSE信息采用網(wǎng)絡(luò)方式傳輸（如保護(hù)之間聯(lián)閉鎖、失靈啟動等信息），其中非保護(hù)用過程層GOOSE信息單獨(dú)組網(wǎng)或與SV信息共同組網(wǎng)，非保護(hù)類間隔層設(shè)備的SV信息也可采用點(diǎn)對點(diǎn)方式傳輸。

MMS服務(wù)應(yīng)用于IED裝置和監(jiān)控后臺之間的數(shù)據(jù)交互，GOOSE服務(wù)應(yīng)用于IED裝置之間的通訊，SV服務(wù)應(yīng)用于采樣值傳輸。間隔層與站控層之間通過MMS網(wǎng)絡(luò)連接，繼電保護(hù)通過MMS網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)定值整定、軟壓板投退、定值區(qū)切換等遙控操作；保護(hù)運(yùn)行狀況、告警信息、事件記錄等均通過MMS網(wǎng)絡(luò)送至監(jiān)控主機(jī)、保護(hù)子站和遠(yuǎn)動裝置。間隔層設(shè)備之間、間隔層與過程層設(shè)備之間通過GOOSE網(wǎng)絡(luò)連接（即保護(hù)之間聯(lián)閉鎖、失靈啟動等信息采用GOOSE網(wǎng)絡(luò)傳輸方式）。繼電保護(hù)等IED裝置之間采用GOOSE報文形式實(shí)現(xiàn)開關(guān)分合閘、繼電保護(hù)出口以及裝置互啟動等設(shè)備之間互操作功能，并將不同的IED裝置接入相同的通訊平臺。傳統(tǒng)變電站與智能站的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，如圖1所示。

1 智能變電站設(shè)備介紹

（1）合并單元（MU）：過程層電壓電流互感器與間隔層IED裝置的接口設(shè)備，主要負(fù)責(zé)同步采集處理多路ECT/EVT輸出的數(shù)字信號并送給保護(hù)測控設(shè)備。

（2）智能操作箱（智能組件、智能終端）：通過電纜與一次設(shè)備連接的一種智能組件，通過光纖與保護(hù)、測控等二次設(shè)備連接，實(shí)現(xiàn)對一次設(shè)備（如：斷路器、刀閘、主變壓器等）的測量、控制等功能。在220kV及以上系統(tǒng)的保護(hù)跳閘經(jīng)過操作箱，智能終端實(shí)際上實(shí)現(xiàn)操作箱功能的就地化。智能終端可以實(shí)現(xiàn)開關(guān)刀閘位置、斷路器本體異常報警信號的采集、并實(shí)現(xiàn)對開關(guān)分合閘的控制；通過GOOSE網(wǎng)絡(luò)上送開關(guān)刀閘位置、斷路器本體異常報警信號至間隔層設(shè)備同時接受間隔層設(shè)備的跳閘命令，并執(zhí)行；通過與保護(hù)裝置的GOOSE直聯(lián)口，上送開關(guān)刀閘位置、斷路器閉鎖等信號至保護(hù)裝置同時接受保護(hù)下發(fā)的跳合閘令，并執(zhí)行；變壓器本體智能終端實(shí)現(xiàn)變壓器本體保護(hù)和變壓器測控功能，即采集溫度、檔位、非電量、中性點(diǎn)地刀等狀態(tài)，控制風(fēng)扇和檔位。

（3）智能采集控制終端（合智一體化裝置）：可以實(shí)現(xiàn)合并單元與智能終端的功能。

圖1 傳統(tǒng)變電站與智能站的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

2 間隔層設(shè)備與過程層設(shè)備間的信息交互

圖2 間隔層設(shè)備與過程層設(shè)備間的信息流

智能變電站間隔層設(shè)備與過程層設(shè)備間的交互的信息如圖2所示。

保護(hù)裝置SV采樣信息流：線路保護(hù)通過開關(guān)合并單元采集開關(guān)三相電流和線路三相電壓及母線PT合并單元通過級聯(lián)送到開關(guān)合并單元的母線電壓；母差保護(hù)通過各間隔開關(guān)合并單元采集三相電流。線路測控裝置SV采樣信息流：測控裝置通過SV網(wǎng)絡(luò)采集開關(guān)合并單元A的線路三相電流和線路三相電壓以及母線PT合并單元A通過級聯(lián)送到開關(guān)合并單元A的母線電壓，用于展示和同期功能。

保護(hù)裝置GOOSE信息流：線路保護(hù)動作后，發(fā)送保護(hù)跳閘、重合閘或閉鎖重合閘信息到智能終端；母差保護(hù)動作后，發(fā)送跳閘信息到智能終端；智能終端采集開關(guān)位置和開關(guān)本體閉鎖重合閘信息送給線路保護(hù)，智能終端采集母線側(cè)刀閘位置送給母差保護(hù)；母差保護(hù)動作后，通過GOOSE網(wǎng)絡(luò)發(fā)送信息到線路保護(hù)啟動遠(yuǎn)跳功能，同時線路保護(hù)動作后，通過GOOSE網(wǎng)絡(luò)發(fā)送啟動失靈信息給母差保護(hù)。

一二次設(shè)備遙控GOOSE信息流：測控裝置通過GOOSE網(wǎng)絡(luò)將遙控命令發(fā)送至智能終端A對開關(guān)、刀閘進(jìn)行遠(yuǎn)方遙控；測控裝置通過GOOSE網(wǎng)絡(luò)將遠(yuǎn)方復(fù)歸命令發(fā)送對智能終端信號進(jìn)行遠(yuǎn)方復(fù)歸，測控裝置通過GOOSE網(wǎng)絡(luò)對線路保護(hù)壓板進(jìn)行遠(yuǎn)方遙控和線路保護(hù)信號進(jìn)行遠(yuǎn)方復(fù)歸。測控裝置GOOSE信息流：智能終端A將采集的設(shè)備位置通過GOOSE網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給測控裝置用于后臺展示；智能終端及合并單元將設(shè)備告警信號通過GOOSE網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給發(fā)送給測控裝置用于后臺展示。合并單元GOOSE信息流：智能終端采集母線側(cè)刀閘位置通過GOOSE網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給合并單元，用于母線電壓的切換選擇。合并單元將自檢告警信號通過GOOSE網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給測控裝置用于后臺展示。

3 智能變電站在調(diào)控運(yùn)行中的危險點(diǎn)分析及預(yù)控措施

3.1 通訊鏈路中斷

智能變電站相對傳統(tǒng)變電站取消傳統(tǒng)保護(hù)屏柜之間主要二次回路電纜接線，保護(hù)裝置間的相互聯(lián)系通過GOOSE報文通訊實(shí)現(xiàn)，數(shù)據(jù)通過SV網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)，故對設(shè)備的通信鏈路的監(jiān)視和處理顯的十分重要。GOOSE(MMS)鏈路中斷或SV鏈路中斷均由信號接收端設(shè)備負(fù)責(zé)發(fā)出，發(fā)送端設(shè)備不會發(fā)對應(yīng)信號。

（1）MMS鏈路中斷。接于MMS雙網(wǎng)運(yùn)行的保護(hù)及測控裝置其單網(wǎng)鏈路中斷不影響正常運(yùn)行，但須盡快安排進(jìn)行處理；接于MMS單網(wǎng)運(yùn)行的保護(hù)及測控裝置其單網(wǎng)鏈路中斷影響正常運(yùn)行，必須立即處理，同時設(shè)備應(yīng)轉(zhuǎn)就地有人監(jiān)控。

（2）GOOSE鏈路中斷。IED裝置在接收報文允許生存時間2倍的時間內(nèi)沒有收到下一幀GOOSE報文時判斷為中斷。一旦出現(xiàn)GOOSE中斷告警，就可能引起故障時保護(hù)裝置拒動，必須盡快解決。當(dāng)保護(hù)裝置出現(xiàn)GOOSE斷鏈時，保護(hù)裝置處理原則：常態(tài)開入（如開關(guān)、刀閘位置）保持?jǐn)噫溓暗拈_入狀態(tài)；其他開入均清零，后續(xù)的開入（如保護(hù)跳閘、啟動失靈和重合閘等）開入不處理。現(xiàn)對各裝置間的GOOSE鏈路中斷進(jìn)行的影響分析，如表1所示。

表1 各裝置間的GOOSE鏈路中斷影響分析

（3）SV鏈路中斷：合并單元與保護(hù)裝置之間SV通信中斷后，保護(hù)裝置可靠閉鎖。此時，應(yīng)重點(diǎn)檢查相應(yīng)裝置及合并單元的光纜連接是否正常，合并單元是否正常。

保護(hù)裝置出現(xiàn)SV通訊異常時，應(yīng)確定影響的保護(hù)裝置，將受影響的保護(hù)裝置改投信號狀態(tài)。若合并單元與測控裝置之間的SV通信中斷，開關(guān)間隔細(xì)節(jié)圖中電壓電流顯示不正確、不刷新。用于同期的電壓值不正確。

3.2 遙控操作

（1）二次遙控操作。智能化變電站取消大量硬壓板，改為裝置內(nèi)部軟壓板。

設(shè)備投入運(yùn)行時，應(yīng)認(rèn)真核對保護(hù)裝置的功能軟壓板、GOOSE輸入輸出軟壓板，電壓電流SV投入軟壓板（間隔投入軟壓板）等壓板的投退情況，保證與現(xiàn)場一次設(shè)備的運(yùn)行情況及保護(hù)定值單情況一致。省調(diào)提出對變電站設(shè)備進(jìn)行全遙控，即對一二次設(shè)備的遠(yuǎn)方遙控操作。

為保證軟壓板二次遙控的正確執(zhí)行，對保護(hù)裝置軟壓板操作、定值區(qū)切換應(yīng)在調(diào)控系統(tǒng)上進(jìn)行。

調(diào)控人員在調(diào)控系統(tǒng)上操作保護(hù)裝置軟壓板時，應(yīng)在調(diào)控系統(tǒng)中相應(yīng)“間隔單元”的壓板分圖界面中進(jìn)行，先核對軟壓板實(shí)際狀態(tài)，軟壓板狀態(tài)確認(rèn)后方可開始操作，并通過調(diào)控系統(tǒng)出現(xiàn)的相關(guān)信號來輔助判斷軟壓板操作到位，確認(rèn)后方可繼續(xù)操作。出現(xiàn)軟壓板操作不成功時，應(yīng)通知運(yùn)維人員現(xiàn)場檢查軟壓板狀態(tài)。

根據(jù)遠(yuǎn)方遙控操作票執(zhí)行情況，決定是否改為現(xiàn)場運(yùn)維人員操作。因MMS網(wǎng)絡(luò)故障，要求現(xiàn)場運(yùn)維人員在裝置面板操作時應(yīng)有人監(jiān)護(hù)并仔細(xì)核對設(shè)備和壓板命名。

（2）順控操作。在智能變電站中順控已作為調(diào)控人員全遙控的一項主要任務(wù)。調(diào)控人員執(zhí)行的順控票中應(yīng)增加自動投入、退出GOOSE出口軟壓板的步驟，在順控操作中可以自動實(shí)現(xiàn)投切和狀態(tài)判斷。順控操作合開關(guān)前，判斷保護(hù)裝置、智能終端、合并單元等硬壓板信號及告警信號，若有告警信號則順控操作終止。

母差保護(hù)間隔投入壓板即“XX間隔投入壓板”，若間隔投運(yùn)時該壓板漏投，由于投運(yùn)前開關(guān)無電流，母差裝置不會出告警信號，若合上開關(guān)時有故障，將造成母差保護(hù)不能正確動作，引發(fā)故障越級。故在調(diào)控操作順控操作中應(yīng)增加母差保護(hù)間隔投入壓板操作，避免間隔轉(zhuǎn)運(yùn)行時，間隔投入壓板漏投。在開關(guān)間隔冷備用時，應(yīng)退出母差保護(hù)上該間隔投入軟壓板，以及本間隔的失靈開入、開出軟壓板。

3.3 裝置檢修硬壓板的應(yīng)用

合并單元、保護(hù)裝置、智能終端均設(shè)檢修壓板，裝置檢修硬壓板不同于傳統(tǒng)保護(hù)中的用于屏蔽信號上送的檢修壓板。檢修壓板投入時，對于處于檢修狀態(tài)的裝置可以接收檢修狀態(tài)GOOSE報文，對于運(yùn)行狀態(tài)（未投入檢修狀態(tài)壓板）的設(shè)備不處理檢修狀態(tài)GOOSE報文，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)行狀態(tài)的裝置和檢修狀態(tài)的裝置有效隔離。正常運(yùn)行中若誤投檢修壓板，將造成保護(hù)無法正確動作或開關(guān)無法正確動作，引起故障越級。

合并單元檢修硬狀態(tài)投入，而保護(hù)裝置在正常狀態(tài)時，保護(hù)裝置處理原則：保護(hù)裝置針對該合并單元的電流有關(guān)保護(hù)（包括差動保護(hù)）功能被閉鎖；電壓按照PT斷線處理，相關(guān)阻抗保護(hù)被閉鎖；母差保護(hù)電壓開放元件開放。

正常運(yùn)行中若誤投合并單元檢修壓板，將造成上送采樣信息無效，故障時保護(hù)無法正確動作，引起故障越級。

故應(yīng)加強(qiáng)檢修壓板管理，將合并單元、保護(hù)裝置、智能終端上檢修壓板拆除由變電站運(yùn)行人員保管，若檢修工作需要投入該壓板，由檢修工作負(fù)責(zé)人在工作票備注欄中備注，向運(yùn)行人員辦理借用手續(xù)，工作結(jié)束前收回。

3.4 檢修人員操作

若保護(hù)有檢修工作時，可應(yīng)工作需要退出其它需要的軟壓板，并由檢修人員對正確性和必要性負(fù)責(zé)。檢修關(guān)聯(lián)設(shè)備檢修壓板的投入由檢修人員負(fù)責(zé)，并確保不影響運(yùn)行系統(tǒng)。

在合并單元檢修壓板投入前，一定要確認(rèn)關(guān)聯(lián)的仍運(yùn)行線路、主變、母差等保護(hù)SV壓板已經(jīng)退出。

3.5 智能變電站設(shè)備驗收

變電站投運(yùn)前，運(yùn)檢部組織開展技術(shù)交底和技術(shù)培訓(xùn)，并對技術(shù)交底開展審核。開展智能變電站仿真系統(tǒng)項目建設(shè)，并以此為平臺對調(diào)控人員及運(yùn)維人員開展技能培訓(xùn)，提高調(diào)控人員及運(yùn)維人員專業(yè)技術(shù)水平。

4 結(jié)論

智能變電站的廣泛建設(shè)已經(jīng)是電網(wǎng)建設(shè)的發(fā)展趨勢，從實(shí)際調(diào)控運(yùn)行經(jīng)驗出發(fā)，對智能變電站在調(diào)控運(yùn)行中出現(xiàn)的新情況進(jìn)行分析總結(jié)，提出了相應(yīng)的預(yù)控措施，對保證電網(wǎng)設(shè)備的缺陷的快速消除及電網(wǎng)的可靠運(yùn)行起到了很好的借鑒作用。

[1]湯磊，解曉東，夏曉賓.110kV智能變電站保護(hù)配置分析[J].中國電力教育，2013,(8):166～168.

[2]張維，陳磊.智能變電站一次設(shè)備智能化[J].經(jīng)營管理者，2011(23):428～429.

TM76

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