10 kV保測裝置綜合自動化改造業務流程優化研究

王華佑,洪有源,張 勇,羅志恒

廣東電網有限責任公司中山供電局,廣東 中山 528400

0 引言

按照《微機繼電保護裝置運行管理規程》與企標《南方電網繼電保護通用技術規范》等規定,微機保護裝置設計使用壽命為12年。由于電子元件使用壽命限制,運行超過使用年限12年后,保護測控等綜自設備缺陷率明顯上升,存在設備性能老化、設備停產、備品備件供應不足等威脅運行安全甚至導致設備不正確動作的風險,因此需要按期開展保護測控等綜合自動化設備改造更換工作(以下簡稱綜自改造)來確保電網安全穩定運行[1]。然而,10 kV保測裝置綜自改造因配電網用戶供電可靠性要求不斷提高、設備停電時間受限等問題造成停電窗口小的困境。但待開展綜自改造的10 kV保測裝置數量巨大,運行年限超12年的10 kV保測裝置仍不斷增加,存在較大運行風險[2]。目前,10 kV保測裝置改造需要間隔停電后進行現場配線和調試驗收,調試項目多且集中在停電期間,耗費人工時間成本較大,亟須對傳統的改造業務流程進行優化提升。因此,本文通過研究10 kV保測裝置綜自改造業務流程優化來提升改造效率,降低停電期間改造驗收調試工作量,有助于減輕現場工作人員的負擔,確保10 kV保測裝置停電改造過程既高效又安全。

1 10 kV保測裝置綜自改造流程

變電站二次系統功能相比以往更為全面,10 kV保測裝置綜自改造工作涉及保測裝置、開關柜二次回路、計量自動化系統、后臺監控系統、遠動系統和智能錄波系統等,上述回路或系統接入均需要在綜自改造期間同步完善[3-5]。目前,10 kV保測裝置綜自改造流程以及工作大致如下。

1)工作準備:施工準備施工物料、工作票、表單等。

2)許可工作:工作票許可,安全措施執行,須停電開展。

3)拆除安裝:拆除10 kV開關柜內舊裝置面板至端子排配線,安裝新裝置面板,須停電開展。

4)裝置上電:完成新裝置及計量電度表配線,裝置上電開展驗收,須停電開展。

5)單機調試驗收:10 kV保測裝置單機功能調試驗收,本項工作無需與一次設備配合。

6)控制回路調試驗收:斷路器分閘、合閘、防跳等控制回路的調試驗收,須停電開展。

7)信號回路調試驗收:裝置信號、開關柜信號等信號回路的調試驗收,本項工作無需與一次設備配合。

8)電流回路調試驗收:開關電流互感器、零序電流互感器及電流回路的調試驗收,須停電開展。

9)遙信、遙測調試驗收:后臺監控及遠動系統等遠方監控系統的信號、交流采樣測量值的調試驗收,本項工作無需與一次設備配合。

10)錄波調試驗收:系統故障狀態交流量和開關量錄取波形分析功能、智能錄波系統子站及主站的調試驗收,本項工作無需與一次設備配合。

11)計量調試驗收:電度表計量回路及計量自動化的調試驗收,須停電開展。

12)遙控調試驗收:全站遙控把手轉就地,進行后臺監控及遠動系統等遠方監控系統的斷路器遙控功能調試驗收,本項工作無需與一次設備配合。

13)檢查結束:檢查接線,確認端子緊固,恢復安全措施,核對定值,檢查現場后結束改造工作。

由上可見,10 kV保測裝置綜自改造工序繁雜,全過程涉及施工、繼保、運行、自動化、二次運維、計量和調度等人員,但受停電窗口限制,安裝和調試驗收工作均集中在較短的停電時間內,從而使得現場工作壓力增大,一旦出現突發狀況極可能造成停電延期。

因此,亟須結合新技術、新方法實現業務流程再造,主要針對無需與一次設備配合(即無需停電)的工作進行優化整合前置,從而對傳統10 kV保測裝置改造業務流程進行優化,破解安裝調試工作均集中在停電時間的困局。

2 改造業務流程優化方案

針對10 kV保測裝置綜自改造傳統業務流程存在將大量的工作集中于較短的停電時間的問題,本文提出了改造業務流程優化方案,將部分無需與一次設備配合的調試工作通過可靠有效的新技術、新方法前置到一次設備停電前,即提前完成上文所提及的工序流程中的單機調試驗收、信號回路調試驗收、遙信遙測調試驗收和錄波調試驗收,同時可優化遙控調試驗收,使改造工作開展更為順利。

2.1 基于調試車的停電前置調試

按照工序分析,傳統業務流程的調試工作需在間隔停電且面板安裝完成后方可開始,無法提前開展調試工作。為解決上述問題,本文研制了一種針對10 kV保測裝置綜自改造進行調試驗收的調試車,該調試車可快速接入或退出10 kV保測裝置。10 kV保測裝置基于調試車開展停電前置調試,無需等停電期間完成配線再進行調試,可在停電前連接裝置進行單機調試驗收、信號回路調試驗收、遙信遙測調試驗收和錄波調試驗收,節省大量的調試時間,確保停電期間不再進行相關驗收,停電后僅開展一次設備相連的二次回路驗收。

調試車構造如圖1所示,在調試驗收車內配備直流模塊、通信模塊、自適應背板接口元件和標準化端子排。直流模塊用于提供裝置電源、信號電源和控制電源,通信模塊為裝置提供站控層網絡接口,自適應背板接口元件可自適應接入主流廠家10 kV保測裝置的電源、交流采樣、開入和開出背板插件,標準化端子排連接自適應背板接口元件和外部接線,便于調試人員進行采樣、開入、開出等二次回路調試驗收,無需進行人工配線。

圖1 10 kV保測裝置調試驗收車

因調試車配件具備通用性、適配性和靈活性等特點,不同廠家的10 kV保測裝置可以快速固定于調試驗收車上,同時接入站控層網絡,進行簡單的插拔式連接完成裝置模擬量插件、開入插件和開出插件與調試車外部端子的連接,無需人工拆接線即可滿足調試驗收的條件,批量完成全站10 kV保測裝置涉及的單機功能、自動化系統和智能錄波系統的驗收。

調試車確保10 kV保測裝置綜自改造調試驗收前置,解決了10 kV保測裝置只能在一次設備停電期間才可以完成調試驗收的困局,同時降低了停電調試風險。將驗收工作前置至非停電階段,可實現全站10 kV保測裝置功能批量驗收,可根據調試人員工作時間靈活安排驗收時段進行流水線調試驗收。

2.2 模擬主站“三遙”驗收

模擬主站為主站將“三遙”(遙信、遙測和遙控)數據庫配置至空閑的服務器,可完全替代主站。驗收完成后,可將最新數據庫配置導入實際運行的主站系統,無需重復驗收,該服務器可移動至變電站內,并接入站內網絡與設備連接。

綜自改造“三遙”傳統驗收方法是,在一次設備停電期間同步進行主廠站端“三遙”數據庫配置及驗收工作。傳統驗收手段存在問題較多,大規模開展綜自改造的情況下弊端更為明顯。為實現調控一體化,“三遙”數據庫配置量明顯增大,數目與變電站內間隔量相關,結構最為簡單的110 kV變電站至少在1 000項以上,而220 kV變電站多達5 000項以上,主站和廠站端均在停電期間進行數據庫配置則導致配置不斷增加、刪除、修改,一旦配置有誤則需重新修改并重新驗收,嚴重影響停電期間調試驗收進度。因此本文提出建立模擬主站進行“三遙”驗收的優化方法,即提前完成上文所提及的工序流程的遙信、遙測調試驗收。

調度自動化班組搭建模擬主站平臺系統,系統導入主站配置,模擬主站與實際調度自動化系統完全獨立且不影響在運變電站數據庫配置。主站停電前在調試倉內搭建模擬主站平臺系統導入改造后全站的數據庫配置,變電站端遠動機完成站內遠動全站數據庫配置,確認通信連接正常后,進行遙信、遙測、遙控等整體驗收。通過模擬主站提前確認主站和變電站遠動數據庫正確,完成遠動信號、遙測以及遙控出口核對,避免停電期間進行數據庫比對和查錯復檢等工作,停電期間主站僅需導入模擬主站相關數據庫配置,即可完成已驗證的數據遷移,節省停電期間數據核對時間,大大提升“三遙”驗收效率。

2.3 遙控分模塊驗收

為避免遙控誤出口至運行間隔,傳統遙控驗收在一次設備停電期間,需廠站運行人員轉換全站遙控把手至就地位置,且全程有人值班配合驗收,驗收完成后需恢復全站遙控把手至遠方位置。全站遙控把手至少35個以上,多則60個以上,操作全程耗費時間長,消耗人工時間成本大,需要2名運行人員進行接近1 h的操作。因此,本文通過遙控分模塊驗收實現遙控驗收優化,從技術上消除遙控誤出口的風險,無需進行全站遙控把手切換,即優化上文所提及的工序流程的遙控調試驗收。

根據自動化遙控原理可知,調度主站或站端后臺進行遙控斷路器軟壓板等操作時,實際遙控對象均為10 kV保側裝置的出口接點或裝置軟壓板,上述對象遙控時均需要完成遙控預置和遙控執行,不滿足遙控條件則遙控預置失敗,無法進入遙控執行階段。根據調查研究,10 kV保測裝置均可顯示預置報文和執行報文。

如圖2所示,停電前完成后臺機至10 kV保測裝置遙控驗證,驗證遙控預置報文正確性和遙控執行接點出口的正確性。遙控選擇后確認裝置顯示遙控預置報文的預置對象和預置操作是否與遙控選擇一致,進行遙控執行時測量遙控出口接點是否與遙控選擇一致。逐一完成遙控驗證后,可從技術原理上避免停電期間遙控誤出口,無需進行遙控把手狀態切換這一較為低效的控制手段來確保遙控過程的安全性。停電期間操作人員確認預置報文無誤,可完成“遠動機或后臺—10 kV保測裝置—機構”的全回路出口驗收確認,全過程無需切換遙控把手狀態。

圖2 遙控分模塊驗收原理圖

3 應用效果

本文提及的10 kV保測裝置綜自改造業務流程優化已在中山地區變電站開展試點應用,以220 kV某變電站為例進行分析,220 kV某變電站10 kV共3段母線,分別為10 kV 1 M、10 kV 2 M和10 kV 3 M母線,共36個線路間隔、10個電容間隔和3個接地變間隔,停電前期在調試人力資源充裕的時間完成停電前調試驗收。按照本文改造業務流程,可在停電前期完成以上間隔在上文所述工序中的單機調試驗收、信號回路調試驗收、遙信和遙測調試驗收和錄波調試驗收,優化上文所述工序中的遙控調試驗收。

根據現場總結,每項調試驗收工作時間為單機調試0.5 h、信號驗收1 h、遠動驗收0.5 h、智能錄波驗收0.5 h、1個間隔約節省2.5 h。另外,需要2名運行人員轉換全站遙控把手至就地位置,且全程轉換有人值班配合,驗收時間至少2 h,優化后約節省1.5 h用于操作配合和工作票流程的時間。按照優化業務流程進行集中調試驗收,調試驗收過程具有持續性和連貫性,出現問題可當場解決,杜絕遺留問題。經過業務流程優化后,無需在停電期間開展裝置配置和數據庫校驗等工作,停電工作有效時長可縮短4 h以上。

4 結束語

10 kV保測裝置綜自改造工序繁多,采用本文改造業務流程優化方案可大大節省停電驗收時間,可提前確認裝置軟件和硬件功能正確性以及數據庫配置正確,尤其是能夠提前發現問題。同時,該優化方案可批量實現裝置驗收,提升了作業效率,破解了大量的工作集中在較短停電時間的困局。