周赟程

(江蘇省電力公司檢修分公司,江蘇常州 213300)

淺談智能變電站及相關(guān)運(yùn)行維護(hù)

周赟程

(江蘇省電力公司檢修分公司,江蘇常州 213300)

隨智能化變電站的普及,介紹了智能化變電站的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),并提供一些在智能變電站的實(shí)際運(yùn)行維護(hù)中發(fā)生的改變。

智能變電站 GOOSE 運(yùn)行維護(hù)

在2009年，國家電網(wǎng)提出了建設(shè)“統(tǒng)一堅(jiān)強(qiáng)的智能電網(wǎng)”這一概念，智能化變電站則是智能電網(wǎng)的重要組成部分和關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，由于智能化新技術(shù)的應(yīng)用，使得變電運(yùn)維人員在智能變電站的運(yùn)行維護(hù)上面臨著一些新的變化和挑戰(zhàn)。

1 智能變電站的基礎(chǔ)知識(shí)

1.1 智能變電站的相關(guān)概念

1.1.1 智能變電站

智能變電站是采用先進(jìn)、可靠、集成、低碳、環(huán)保的智能設(shè)備，以全站信息數(shù)字化、通信平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)化、信息共享標(biāo)準(zhǔn)化為基本要求，自動(dòng)完成信息采集、測量、控制、保護(hù)、計(jì)量和監(jiān)測等基本功能，并可根據(jù)需要支持電網(wǎng)實(shí)時(shí)自動(dòng)控制、智能調(diào)節(jié)、在線分析決策、協(xié)同互動(dòng)等高級(jí)功能的變電站。

與傳統(tǒng)變電站相比，智能變電站具有以下特點(diǎn)：

通訊規(guī)約標(biāo)準(zhǔn)化：全站采用統(tǒng)一的通信規(guī)約IEC61850標(biāo)準(zhǔn)(國際電工委員會(huì)第57技術(shù)委員會(huì)制定的關(guān)于變電站自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)通信的國際標(biāo)準(zhǔn)，以實(shí)現(xiàn)變電站內(nèi)不同智能電子設(shè)備(IED)之間的互操作和信息共享。)實(shí)現(xiàn)站內(nèi)信息交互。

二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化：新增合并單元、智能終端、過程層交換機(jī)等，采用網(wǎng)絡(luò)或點(diǎn)對(duì)點(diǎn)直接跳閘。光纖傳輸取代常規(guī)變電站控制電纜。

一次設(shè)備智能化：新增電子互感器、合并單元、智能終端等過程層設(shè)備。

1.1.2 智能組件

由若干智能電子裝置集合組成，承擔(dān)所在設(shè)備的測量、控制和監(jiān)測等基本功能；在滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求時(shí)，智能組件還可承擔(dān)相關(guān)計(jì)量、保護(hù)等功能?？砂y量、控制、狀態(tài)監(jiān)測、計(jì)量、保護(hù)等全部或部分裝置。

1.1.3 智能終端

一種智能組件。與一次設(shè)備采用電纜連接，與保護(hù)、測控等二次設(shè)備采用光纖連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)一次設(shè)備(如：斷路器、刀閘、主變等)的測量、控制等功能。

1.1.4 合并單元

用以對(duì)來自二次轉(zhuǎn)換器的電流和/或電壓數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)間相關(guān)組合的物理單元。

1.1.5 GOOSE

面向通用對(duì)象的變電站事件(Generic Object Oriented Substation Event，GOOSE)是IEC61850標(biāo)準(zhǔn)中用于滿足變電站自動(dòng)化系統(tǒng)快速報(bào)文需求的機(jī)制。通過 GOOSE報(bào)文格式提高了測控裝置之間數(shù)據(jù)傳送的效率和系統(tǒng)實(shí)時(shí)性指標(biāo)。開關(guān)跳合閘、刀閘分合閘指令，開關(guān)、刀閘位置狀態(tài)，裝置關(guān)聯(lián)閉鎖等都是在GOOSE網(wǎng)絡(luò)中傳偷。

1.1.6 SV

采樣值。基于發(fā)布/訂閱機(jī)制，交換采樣數(shù)據(jù)集中的采樣值的相關(guān)模型對(duì)象和服務(wù)，以及這些模型對(duì)象和服務(wù)到ISO/IEC8802-3幀之間的映射。線路保護(hù)、測量電流，母線電壓，線路電壓等采樣值都是在SV網(wǎng)絡(luò)中傳輸。

1.2 智能變電站結(jié)構(gòu)

智能變電站從邏輯上看 ，采取三層兩網(wǎng)式結(jié)構(gòu)。三層即過程層、間隔層、站控層，兩網(wǎng)即過程層網(wǎng)絡(luò)(包括過程層GOOSE網(wǎng)絡(luò)及過程層SV采樣值網(wǎng)絡(luò))、站控層網(wǎng)絡(luò)。

(1)過程層：過程層是一次設(shè)備與二次設(shè)備的結(jié)合面，主要由電子式互感器、合并單元、智能單元等自動(dòng)化設(shè)備構(gòu)成，主要完成與一次設(shè)備相關(guān)的功能，如開關(guān)量、模擬量的采集以及控制命令的執(zhí)行等。其中合并單元、智能終端、過程層交換機(jī)都是雙重化配置，站控層交換機(jī)有A網(wǎng)和B網(wǎng)。

(2)間隔層：間隔層主要包括變電站的保護(hù)、測控、計(jì)量等二次設(shè)備，主要任務(wù)是利用本間隔的數(shù)據(jù)完成對(duì)本間隔設(shè)備的監(jiān)測和保護(hù)判斷。

(3)站控層：站控層主要包括變電站監(jiān)控系統(tǒng)、遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)、繼電保護(hù)故障信息系統(tǒng)等，其作用是完成對(duì)本站內(nèi)間隔層設(shè)備及一次設(shè)備的控制，并完成與遠(yuǎn)方控制中心、工程師站及人機(jī)界面的通信功能。其中重要設(shè)備如監(jiān)控主機(jī)、遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)、服務(wù)器等也是雙重化配置。

2 智能變電站給運(yùn)維帶來的轉(zhuǎn)變

智能變電站中設(shè)備之間連接介質(zhì)由光纜或雙絞線替代了傳統(tǒng)的電纜，電磁信號(hào)被轉(zhuǎn)換成了數(shù)字信號(hào)，二次回路成為了“虛回路”。相比較傳統(tǒng)變電站而言，其運(yùn)行維護(hù)必然帶來一些改變。

2.1 二次設(shè)備巡視重點(diǎn)發(fā)生改變

智能組件的網(wǎng)絡(luò)化應(yīng)用，使智能組件在繼電保護(hù)中占據(jù)著比傳統(tǒng)保護(hù)裝置更重要的位置。一個(gè)智能組件采集的電流、電壓信息或者開關(guān)、刀閘信息可以同時(shí)給線路保護(hù)(主變保護(hù))、母線保護(hù) 、測控裝置所使用，一旦發(fā)生異常或故障，會(huì)影響到多個(gè)裝置的正常運(yùn)行，比如，母線電壓互感器合并單元異?；蚬收蠒r(shí)，必須按照母線電壓互感器異?；蚬收咸幚?。因此，加強(qiáng)二次設(shè)備巡視，特別是智能組件以及GOOSE通道、SV通道的巡視尤為重要。

2.2 保護(hù)壓板發(fā)生改變

傳統(tǒng)保護(hù)屏上的保護(hù)“硬壓板”被后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)界面上的“軟壓板”所取代，全站只保留了裝置的一塊檢修硬壓板及智能終端的跳合閘硬壓板。傳統(tǒng)投退壓板時(shí)，運(yùn)行人員需要在保護(hù)屏上進(jìn)行操作，現(xiàn)在只需在后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)上用鼠標(biāo)完成全部操作。特別是智能終端的跳合閘硬壓板，除了裝置異常處理、事故檢查等情況外，禁止通過投退跳合閘來投退保護(hù)。

2.3 交換機(jī)的重要程度不斷提高

傳統(tǒng)變電站的繼電保護(hù)裝置功能的實(shí)現(xiàn)均采用“點(diǎn)對(duì)點(diǎn)”的方式，各保護(hù)裝置之間、保護(hù)裝置與操作箱之間均是通過二次電纜連接，是一一對(duì)應(yīng)的。而二次設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)化，雖然大大減少傳統(tǒng)的二次電纜，但是對(duì)于網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的依賴性也同步增加，特別是對(duì)于一些網(wǎng)采網(wǎng)跳的裝置，一旦交換機(jī)發(fā)生異?；蚬收?，會(huì)直接導(dǎo)致裝置失去作用。

2.4 智能終端柜的環(huán)境控制

隨著智能組件的就地化，智能終端柜內(nèi)的環(huán)境控制變得十分重要。每個(gè)裝置均在運(yùn)行過程中散發(fā)熱量，再加上柜外太陽光的照射，因此柜內(nèi)的溫濕度決定了設(shè)備能否正常運(yùn)行，其可靠性直接影響著變電站安全穩(wěn)定運(yùn)行。就目前使用的傳統(tǒng)柜體而言，散熱效果較差，對(duì)智能組件的穩(wěn)定運(yùn)行造成威脅。因此，需要運(yùn)行人員加強(qiáng)對(duì)智能終端柜熱交換機(jī)的巡視。

3 結(jié)語

智能電網(wǎng)是當(dāng)今世界電力乃至能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展變革的最新動(dòng)向，代表著未來發(fā)展的方向和社會(huì)的進(jìn)步，智能化變電站作為智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)和重要節(jié)點(diǎn)，我們必須熟練掌握智能化變電站運(yùn)維的關(guān)鍵技術(shù)，總結(jié)實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，提高運(yùn)維水平，確保智能電網(wǎng)變電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行。