智能變電站與常規(guī)變電站的運維差異

麻杰

摘 要：對智能變電站的基本結(jié)構(gòu)進行了分析，結(jié)合變電運維工作，分析了智能變電站與常規(guī)變電站在二次系統(tǒng)接線、網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)、運行維護等方面的差異。

關鍵詞：智能變電站;運行維護;差異

引言

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，全球能源需求量增加，環(huán)境問題日益突出。依靠科技、信息化和通信技術的進步，積極發(fā)展智能電網(wǎng)，適應未來可持續(xù)發(fā)展的要求，成為全球電力工業(yè)的共同選擇。智能變電站是智能電網(wǎng)的主要環(huán)節(jié)之一，是智能電網(wǎng)基礎運行參量采集和管控執(zhí)行點，是實現(xiàn)能源轉(zhuǎn)換和控制的核心平臺之一。

1 智能變電站與傳統(tǒng)變電站區(qū)別

1.1 二次系統(tǒng)接線結(jié)構(gòu)

與傳統(tǒng)變電站相比，智能變電站最大的變化在于二次系統(tǒng)，其接線結(jié)構(gòu)、電壓電流回路等方面都發(fā)生了根本性的變化。傳統(tǒng)變電站二次回路包括直流回路（控制、信號回路等）和交流回路（保護、測量回路等），測控、保護裝置與一次設備之間通過電纜連接。而在智能變電站中，測控、保護裝置與一次設備之間的電纜被光纜所取代，電纜中傳輸?shù)慕恢绷餍盘柋痪W(wǎng)絡中傳輸?shù)膱笪娜〈蟠蠊?jié)省了傳統(tǒng)二次電纜，節(jié)約成本，同時也降低了常規(guī)變電站因為二次電纜易受電磁干擾、信號衰減等因素帶來的調(diào)試、維護難度。

1.2 網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)

與傳統(tǒng)變電站不同，智能變電站的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)為三層兩網(wǎng)結(jié)構(gòu)，三層即過程層、間隔層和站控層，兩網(wǎng)即站控層網(wǎng)絡和過程層網(wǎng)絡。

1.2.1 過程層

過程層的作用是實現(xiàn)二次設備與一次設備之間的接口及交互功能，完成開關量輸入、輸出，模擬量采集和控制命令發(fā)送等。過程層設備主要包括斷路器、隔離開關、互感器、變壓器、無功補償設備、合并單元、智能終端等。每個間隔一次設備的運行信息，如斷路器位置、隔離開關位置、變壓器檔位等硬接點信號通過電纜傳輸?shù)街悄芙K端，再由智能終端以GOOSE形式通過光纖上傳給間隔層設備。而電流互感器采集的電流值傳輸至本間隔的合并單元，電壓互感器采集的電壓值傳輸值傳輸給母線合并單元，再由母線合并單元通過光纜傳輸至其他間隔的合并單元。線路或主變壓器的合并單元再將采集的電流電壓以SV的形式通過光纖傳輸至間隔層設備。

1.2.2 間隔層

間隔層的作用是實現(xiàn)保護及測控功能，以及相關的控制閉鎖和間隔層信息的人機交互功能等，基本與傳統(tǒng)變電站相同，只是數(shù)據(jù)傳輸由光纜取代電纜，傳輸?shù)男盘栍蓴?shù)字信號取代模擬信號。間隔層設備主要包括保護、測控、計量等二次設備。

1.2.3 站控層

站控層的作用是實現(xiàn)對全站各間隔一次設備數(shù)據(jù)的實時監(jiān)控、二次設備異常信息的監(jiān)控告警及全站一次設備的控制等功能。

1.2.4 過程層網(wǎng)絡

在智能變電站中，為了確保采樣及跳合閘的正確性，保護及測控通常采取直采直跳組網(wǎng)模式。即合并單元采樣后SV報文直接上傳給保護及測控裝置，保護裝置及測控裝置跳、合閘直接下傳給智能終端，中途數(shù)據(jù)不經(jīng)過交換機轉(zhuǎn)發(fā)。因此過程層網(wǎng)絡中SV不再單獨組網(wǎng)，只包括GOOSEA網(wǎng)、GOOSEB網(wǎng)。由于光纖對電磁輻射具有天然的免疫，它成為了過程層網(wǎng)絡傳輸?shù)氖走x介質(zhì)。

1.2.5 站控層網(wǎng)絡

站控層網(wǎng)絡包括MMSA網(wǎng)、MMSB網(wǎng)、在線監(jiān)測網(wǎng)。間隔層通過站控層網(wǎng)絡與站控層聯(lián)絡，從而實現(xiàn)面向全站設備的監(jiān)視、控制、告警及信息交互功能，完成數(shù)據(jù)采集和監(jiān)視控制、操作閉鎖以及同步相量采集、電能量采集、保護信息管理等相關功能。

1.3 二次設備布置

在二次設備布置方面，常規(guī)變電站將就地互感器的各采樣值通過電力電纜按其功能和作用排列至保護室各保護屏和測控屏的端子排上，通過各端子再與測控裝置、保護裝置和操作箱實現(xiàn)功能對接;智能變電站就地采用智能終端、合并單元作為保護/測控裝置與一次設備之間的接口，通過光纖與保護裝置實現(xiàn)對接，各種信息傳遞和功能是通過網(wǎng)絡中邏輯功能來實現(xiàn)。

常規(guī)變電站中主變的非電量保護在保護屏中與電量保護共裝置或單獨組屏，而智能變電站中非電量保護采用就地保護裝置與一次設備通過電纜之間對接。

1.4 保護壓板

常規(guī)變電站的保護壓板采用硬壓板，而在智能變電站中，二次回路由電纜回路變成了光纖回路，大部分硬壓板被軟壓板所取代，只有檢修壓板為硬壓板，壓板的投退發(fā)生了較大變化，主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

保護裝置的軟壓板不作為保護定值下達，其常見運行方式下的投退狀態(tài)由現(xiàn)場運行規(guī)程規(guī)定，變電運維人員對壓板（含軟、硬壓板）投退的正確性負責。

保護裝置投退由軟壓板進行控制，軟壓板操作由變電運維人員執(zhí)行，不允許通過投退智能終端的跳、合閘出口硬壓板投退保護，裝置異常處理、事故檢查等特殊情況除外。

軟壓板的投退，變電運維人員通常采用當?shù)乇O(jiān)控后臺操作模式（不具備技術條件的除外）。操作前、后均應在監(jiān)控畫面上核對軟壓板實際狀態(tài)，操作后應在保護裝置上檢查軟壓板狀態(tài)無誤。因通信中斷無法遠程投退軟壓板時，應轉(zhuǎn)為就地操作。

2 智能變電站給變電運維工作帶來的轉(zhuǎn)變

2.1 倒閘操作的變化

2.1.1 一次方面

常規(guī)變電站需在測控屏上實現(xiàn)斷路器遠方操作，隔離開關、主變中性點接地刀閘的分合操作則通常是就地操作，現(xiàn)場一次設備的操作順序邏輯也需通過五防系統(tǒng)電腦鑰匙實現(xiàn)對接;智能變電站站中斷路器、隔離開關、主變中性點接地刀閘的分合操作可在監(jiān)控后臺上采用“雙人雙機”模式進行，并直接與五防系統(tǒng)進行通信。

2.1.2 二次方面

常規(guī)變電站中，一次設備處于運行狀態(tài)、熱備用狀態(tài)時，保護裝置出口壓板、功能壓板均應按要求投入。正常運行時，保護屏檢修狀態(tài)投/退壓板應退出。在智能變電站中，一次設備處于運行、熱備用狀態(tài)時，與該設備相關的保護裝置功能軟壓板、出口軟壓板、智能終端出口硬壓板均應按要求投入，各裝置的檢修狀態(tài)硬壓板應退出。

2.2 巡視維護項目的變化

2.2.1 熱交換器維護

因智能變電站的智能終端柜內(nèi)的保護裝置及光纖對環(huán)境有一次的要求，故在每一個終端柜后均安裝一套熱交換器，用于調(diào)節(jié)柜體內(nèi)的溫度和濕度，運維人員在日常巡視維護中均增加對熱交換器的檢查項目，原則上每年需對熱交換機進行一次水沖洗以保證濾網(wǎng)的干凈。

2.2.2 保護定置核對維護

每個智能變電站只配有一個打印機，每塊保護屏后配有一個打印機接口，保護定值的打印可通過兩種方式進行：對每塊保護屏保護裝置依次進行保護定值打印，保護定值打印信息完整;在后臺機對保護定值進行打印，只能打印出保護定值，保護定值中的控制字和矩陣等不能打印，保護定值信息不完整。

2.2.3 巡視項目

在智能變電站中，正常巡視由原先現(xiàn)場巡視新增了遠程巡視，巡視重點查看裝置“SV通道”、“GOOSE通道”正常。現(xiàn)場巡視內(nèi)容新增了合并單元的巡視、智能終端柜的巡視、過程層交換機的巡視和定期檢查網(wǎng)絡分析儀運行情況。

2.3 檢修狀態(tài)壓板的作用發(fā)生改變

在傳統(tǒng)變電站中，保護裝置檢修狀態(tài)壓板的作用是屏蔽裝置的故障及動作信息。在智能變電站中，為了確保在檢修過程中不發(fā)生誤跳合閘，在保護裝置、測控裝置、智能終端、合并單元中均配置了“檢修狀態(tài)”硬壓板。當該壓板投入后，其網(wǎng)絡數(shù)據(jù)打上了“檢修”的標記，裝置間的邏輯關系取決于此標記。例如，當保護裝置的檢修狀態(tài)壓板投入，智能終端的檢修狀態(tài)壓板未投入，當保護裝置發(fā)出跳閘指令后，因兩者狀態(tài)不對應，斷路器不會跳閘。

3 結(jié)語

智能變電站是銜接智能電網(wǎng)各個環(huán)節(jié)的重要組成部分，隨著智能變電站的不斷建設，變電運維人員需要盡快熟練掌握智能變電站運維的知識和技能，從而提高運維水平，確保智能變電站的安全穩(wěn)定運行。

參考文獻：

[1]智能變電站技術導則：Q/GDW383—2009[S].國家電網(wǎng)公司. 2009-12-25.

[2]智能變電站繼電保護技術規(guī)范：Q/GDW441—2010[S].國家電網(wǎng)公司.2010-04-27.