對(duì)智能變電站二次設(shè)備運(yùn)維關(guān)鍵技術(shù)的思考

李慧琴

摘要：隨著智能變電站的推廣實(shí)施，二次設(shè)備運(yùn)維方面的問(wèn)題逐漸暴露，如SCD文件管控薄弱，新裝置運(yùn)行狀態(tài)缺乏監(jiān)視，二次回路不可視，裝置調(diào)試可能給運(yùn)行設(shè)備帶來(lái)較大風(fēng)險(xiǎn)等?，F(xiàn)分析了二次設(shè)備運(yùn)維技術(shù)現(xiàn)狀，提出了站內(nèi)二次設(shè)備統(tǒng)一配置、多環(huán)節(jié)清晰解耦以及在線版本比對(duì)的模型文件管控方法，給出了基于網(wǎng)絡(luò)報(bào)文記錄分析裝置實(shí)現(xiàn)二次設(shè)備在線監(jiān)測(cè)和回路可視化的技術(shù)方案，還研究了裝置的離線仿真、在線仿真等調(diào)試技術(shù)。該研究著眼于智能變電站的痛點(diǎn)問(wèn)題，可顯著降低運(yùn)行和改擴(kuò)建過(guò)程中的風(fēng)險(xiǎn)，解決二次設(shè)備運(yùn)維困難的問(wèn)題，為智能變電站發(fā)展進(jìn)行了有益的探索。

關(guān)鍵詞：智能變電站;二次設(shè)備運(yùn)維;關(guān)鍵技術(shù)

引言

智能電網(wǎng)是當(dāng)前電網(wǎng)發(fā)展的趨勢(shì)，智能變電站作為智能電網(wǎng)的重要組成部分，是智能電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)核心。智能電網(wǎng)通過(guò)智能變電站實(shí)現(xiàn)了對(duì)運(yùn)行數(shù)據(jù)的采集并執(zhí)行相關(guān)的命令單元，確保智能電網(wǎng)相關(guān)功能的實(shí)現(xiàn)。因此，智能變電站的設(shè)計(jì)不但需要體現(xiàn)智能電網(wǎng)的主要特征，而且還要能夠體現(xiàn)出智能電網(wǎng)關(guān)鍵設(shè)備的應(yīng)用。本文對(duì)智能變電站二次設(shè)備關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了探討[1]。

1二次運(yùn)維現(xiàn)狀

1.1 文件管控

智能變電站自動(dòng)化系統(tǒng)配置以SCD文件為基礎(chǔ)，在實(shí)際工程配置過(guò)程中模型文件管控方面存在幾個(gè)問(wèn)題：一是缺乏統(tǒng)一管控的理念和設(shè)備;二是缺乏版本比對(duì)工具和方法;三是缺乏二次設(shè)備運(yùn)行模型的在線校驗(yàn)工具，存在模型更新后忘記下載或裝置解析出錯(cuò)的風(fēng)險(xiǎn)。

1.2二次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)視

相比常規(guī)變電站來(lái)說(shuō)，智能變電站間隔層和過(guò)程層裝置的信號(hào)能提供豐富的裝置運(yùn)行自檢信息，但是二次設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視研究還不深入，這些信號(hào)還沒(méi)有被充分利用起來(lái)。

1.3運(yùn)行設(shè)備調(diào)試

二次設(shè)備調(diào)試主要還是沿用常規(guī)變電站的調(diào)試方法，站內(nèi)模型修改后缺乏全面的離線驗(yàn)證手段，運(yùn)行狀態(tài)的設(shè)備和調(diào)試狀態(tài)的設(shè)備必須進(jìn)行物理隔離，裝置間功能無(wú)法進(jìn)行在線驗(yàn)證。智能變電站設(shè)備均基于IEC61850規(guī)范，使用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型，具備引入新的離線仿真調(diào)試和在線仿真調(diào)試方法的條件[2]。

2二次設(shè)備集成化思路及關(guān)鍵技術(shù)

2.1需求分析

二次設(shè)備整合和集成是實(shí)現(xiàn)新一代智能變電站最終目標(biāo)的首要任務(wù)及重要途徑。從技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求的角度來(lái)分析，二次設(shè)備按面向間隔配置，每個(gè)間隔部署保護(hù)、測(cè)控、PMU、計(jì)量、錄波等裝置，各裝置功能相互獨(dú)立，可靠性高，維護(hù)方便。但二次裝置硬件配置重復(fù)，全站接線復(fù)雜，信息共享不充分，缺乏全站系統(tǒng)層的協(xié)調(diào)和功能優(yōu)化，整體投資成本較大。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展及芯片集成化處理能力不斷提高，在保障電網(wǎng)安全運(yùn)行可靠的前提下，將現(xiàn)有成熟應(yīng)用的功能、設(shè)備進(jìn)行集成或整合。

2.2關(guān)鍵技術(shù)

新型二次設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)有以下幾個(gè)方面。

（1） 集成化二次設(shè)備硬件平臺(tái)化技術(shù)。采用通用一體化硬件平臺(tái)和插件式功能板件設(shè)計(jì)，達(dá)到“插件易更換，裝置易互換”的應(yīng)用效果;采用模塊化的多CPU硬件架構(gòu)+高速內(nèi)部總線統(tǒng)一高效的數(shù)據(jù)采樣、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存貯、數(shù)據(jù)傳輸處理。（2）二次設(shè)備功能模塊化和配置組態(tài)技術(shù)。通過(guò)裝置支撐軟件提供接口，將應(yīng)用功能與硬件平臺(tái)解耦;選配不同的插件和功能模塊組建合適的應(yīng)用裝置;應(yīng)用功能模塊支持可視化編程和配置組態(tài);具有結(jié)構(gòu)清晰、集成度高、擴(kuò)展性好、適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)。（3）二次設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)采集和監(jiān)視技術(shù)。由自檢信息擴(kuò)展至物理板件、通信端口以及邏輯鏈路等監(jiān)測(cè);采用嵌入式采集方式;為二次設(shè)備可視化運(yùn)維、健康評(píng)估和狀態(tài)檢修提供數(shù)據(jù)支持。（4）時(shí)間同步狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)。閉環(huán)時(shí)間同步狀態(tài)管理，監(jiān)測(cè)量包括對(duì)時(shí)間狀態(tài)測(cè)量數(shù)據(jù)和設(shè)備狀態(tài)自檢數(shù)據(jù)，采用SNTP基于乒乓原理問(wèn)答機(jī)制進(jìn)行時(shí)間同步狀態(tài)監(jiān)測(cè);以告警直傳上送時(shí)間同步狀態(tài)給調(diào)度[3]。

3二次設(shè)備模塊化設(shè)計(jì)

二次設(shè)備采用模塊化設(shè)計(jì)，解決傳統(tǒng)建設(shè)模式存在的現(xiàn)場(chǎng)施工量大、施工周期長(zhǎng)、建設(shè)質(zhì)量難以掌控、二次設(shè)備接線工作量大的問(wèn)題。

3.1模塊化設(shè)計(jì)方案

3.1.1組合二次設(shè)備的模塊式設(shè)計(jì)

結(jié)合變電站標(biāo)準(zhǔn)配送式理念，針對(duì)組合式二次設(shè)備的特點(diǎn)，在現(xiàn)有硬件系統(tǒng)及生產(chǎn)工藝不需大改的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)組合式二次柜體，集成多個(gè)功能模塊設(shè)備（后臺(tái)、服務(wù)器、電源等），在廠家生產(chǎn)、拼裝、調(diào)試后，以整體形式發(fā)往現(xiàn)場(chǎng)，減少現(xiàn)場(chǎng)施工量及施工周期。組合柜內(nèi)采用固定模塊式設(shè)計(jì)，方便后期更換及運(yùn)維。

3.1.2組合二次設(shè)備的即插即用

由廠家在柜內(nèi)設(shè)置集中接線區(qū)，將柜間裝置的輸入輸出信號(hào)及電源在集中接線區(qū)進(jìn)行航空插頭配置，通過(guò)與柜外的預(yù)制光纜和預(yù)制電纜直接連接，達(dá)到與系統(tǒng)溝通的功能。組合柜與外部預(yù)制線纜在現(xiàn)場(chǎng)可進(jìn)行快速對(duì)接，實(shí)現(xiàn)即插即用[4]。

3.2更換式檢修方案

為了適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)快速檢修響應(yīng)的需求，在檢修片區(qū)樞紐站或地市級(jí)檢修公司設(shè)置檢修中心。在檢修中心設(shè)置備用裝置庫(kù)，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)就地化二次設(shè)備檢修和故障更換時(shí)，在檢修中心對(duì)備用裝置配置和測(cè)試后發(fā)往現(xiàn)場(chǎng)，現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)整組傳動(dòng)后即可投運(yùn)，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)時(shí)間大幅縮短。更換式檢修方案主要涉及裝置標(biāo)準(zhǔn)化接口、配置文件備份技術(shù)、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)等關(guān)鍵技術(shù)。就地化二次設(shè)備采用標(biāo)準(zhǔn)化接口，實(shí)現(xiàn)各個(gè)廠家同種類型設(shè)備的互換，提升了安裝效率。標(biāo)準(zhǔn)化航插接口實(shí)現(xiàn)“即插即用”，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)簡(jiǎn)單高效，減少了停電時(shí)間，提高了工作安全性;設(shè)備接線采用航空插頭預(yù)制，安裝簡(jiǎn)單，設(shè)備檢修和故障更換時(shí)的安裝時(shí)間大幅縮短，避免了誤操作;基于標(biāo)準(zhǔn)化接口采用自動(dòng)測(cè)試技術(shù)可提高設(shè)備調(diào)試效率。

就地化保護(hù)采用保護(hù)智能管理單元進(jìn)行配置管理。就地化保護(hù)投運(yùn)后通過(guò)智能管理單元對(duì)保護(hù)設(shè)備相關(guān)的參數(shù)進(jìn)行備份。備份文件包括CID、CCD、工程參數(shù)、定值等。智能管理單元發(fā)送啟動(dòng)備份命令，裝置應(yīng)答后啟動(dòng)備份，將需備份的所有內(nèi)容形成一個(gè)數(shù)據(jù)文件后，上送備份文件生成報(bào)告，智能管理單元以MMS文件服務(wù)召喚備份數(shù)據(jù)文件。

采用無(wú)液晶的就地化二次設(shè)備后，保護(hù)裝置的狀態(tài)監(jiān)測(cè)功能集中在就地化保護(hù)智能管理單元完成，自動(dòng)化裝置的狀態(tài)監(jiān)測(cè)功能集中在監(jiān)控后臺(tái)完成。二次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)接收裝置保護(hù)動(dòng)作、告警信息、狀態(tài)變位和監(jiān)測(cè)信息，在線分析采集的各種數(shù)據(jù)信息，對(duì)收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行過(guò)濾、分類、存儲(chǔ)等，最終實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)視分析二次設(shè)備及保護(hù)信息專網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)通信狀態(tài)。二次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能以直觀的方式將智能變電站保護(hù)系統(tǒng)的運(yùn)行狀況反映給變電站運(yùn)檢人員和調(diào)度人員，為智能變電站二次系統(tǒng)的日常運(yùn)維、異常處理及電網(wǎng)事故智能分析提供決策依據(jù)[5]。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，智能變電站二次設(shè)備模塊化集成的設(shè)計(jì)技術(shù)可以以模塊化劃分，模塊化組合的二次設(shè)備方案體現(xiàn)了模塊組合設(shè)計(jì)、工廠化安裝和整體運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)，除了降低工地和接線任務(wù)量，需要大幅度提高建設(shè)效率。二次設(shè)備模塊化設(shè)計(jì)屬于智能變電站模塊化建設(shè)的發(fā)展趨勢(shì)，設(shè)計(jì)原則建議根據(jù)變電站的一次設(shè)備型式、布置和建設(shè)模式。隨著智能變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展不斷完善，對(duì)二次設(shè)備集成度要求越來(lái)越高，面向間隔的功能將逐漸就地化處理并與一次設(shè)備間進(jìn)集成，最終實(shí)現(xiàn)真正意義上的“智能設(shè)備”。

參考文獻(xiàn)：

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