黨小宇， 王成念， 李德智

(國網(wǎng)重慶市電力公司檢修分公司, 重慶 400039)

智能變電站自動(dòng)化系統(tǒng)調(diào)試常見問題及解決方法探討

黨小宇， 王成念， 李德智

(國網(wǎng)重慶市電力公司檢修分公司, 重慶 400039)

智能變電站是智能電網(wǎng)的重要組成部分，近年來，智能變電站發(fā)展迅速。完善的自動(dòng)化系統(tǒng)是智能變電站實(shí)現(xiàn)信息化、自動(dòng)化、互動(dòng)化的關(guān)鍵。對多個(gè)220 kV、500 kV智能變電站現(xiàn)場調(diào)試進(jìn)行了總結(jié)，對目前智能變電站自動(dòng)化系統(tǒng)調(diào)試過程中常見問題進(jìn)行探討，提出了解決方法和一些建議，對今后智能變電站開展自動(dòng)化系統(tǒng)調(diào)試工作具有一定的借鑒意義。

智能變電站；自動(dòng)化系統(tǒng)；調(diào)試；問題；解決方法

Abstract: In recent years, mart substations as an important part of the smart grid have developed so rapidly. The perfect automation system is the key to the informatization, automation and interaction of smart substations.On the basis of summing up the experiences of field commissioning of a number of 220 kV and 500 kV smart substations, this paper expounds common issues occurring in the process of commissioning of automation systems at smart substations, and proposes some suggestions and solutions which may have a certain reference significance for future automation system commissioning at smart substations.

Keywords: smart substation; automation system; commissioning; issue; solution

0 引 言

現(xiàn)代電力中通信、自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)等技術(shù)得到了廣泛深入的應(yīng)用，電網(wǎng)的智能化水平得到了極大的提高。隨著電力用戶對供電可靠性和供電質(zhì)量的更高要求，國家電網(wǎng)公司提出了在2009年～2020年建成統(tǒng)一堅(jiān)強(qiáng)的智能電網(wǎng)的發(fā)展目標(biāo)[1]。

1 智能變電站的特點(diǎn)

智能變電站作為智能電網(wǎng)的重要組成部分，為電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供了實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)，為電網(wǎng)的智能調(diào)節(jié)提供了重要的技術(shù)支持[2]。

與常規(guī)變電站相比，智能變電站用大量的光纜取代了電纜傳遞實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，數(shù)字采樣方式代替了傳統(tǒng)的模擬采樣方式，數(shù)據(jù)的可靠性和抗干擾性大幅提高，二次接線也大幅簡化。

2 自動(dòng)化系統(tǒng)調(diào)試常見問題及解決方法

智能變電站二次系統(tǒng)在完成出廠驗(yàn)收、集成聯(lián)調(diào)后，還需完成設(shè)備單體調(diào)試、設(shè)備聯(lián)調(diào)，和帶負(fù)荷試驗(yàn)。其中設(shè)備聯(lián)調(diào)主要有以下幾個(gè)環(huán)節(jié)：

(1)模擬量聯(lián)調(diào)試驗(yàn)。對合并單元、保護(hù)裝置、測控裝置、故障錄波裝置、網(wǎng)絡(luò)報(bào)文分析裝置采集的量測值的正確性進(jìn)行檢查。

(2)開關(guān)量聯(lián)調(diào)試驗(yàn)。檢查間隔層的保護(hù)、測控裝置等與智能終端的通信是否正常，檢查智能終端采集的開關(guān)量的正確性，以及響應(yīng)性能是否滿足要求。

(3)間隔層設(shè)備聯(lián)調(diào)試驗(yàn)。檢查間隔層設(shè)備之間閉鎖、啟動(dòng)失靈等功能是否正常。

(4)監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)調(diào)試驗(yàn)。檢查一、二次設(shè)備遙信、遙測、遙控、遙調(diào)功能是否正常。

(5)與調(diào)度主站聯(lián)調(diào)。檢查遠(yuǎn)動(dòng)通信裝置與各級(jí)調(diào)度主站通信是否正常，遙信、遙測、遙控、遙調(diào)功能是否正常[3]。

通過參加多個(gè)220千伏、500千伏智能變電站調(diào)試，對智能變電站自動(dòng)化系統(tǒng)調(diào)試過程進(jìn)行了總結(jié)，對智能變電站在遙信、遙控調(diào)試中出現(xiàn)的常見問題提出了相應(yīng)的解決方法。

2.1 變電站的信號(hào)回路調(diào)試常見問題及解決方法

2.1.1開關(guān)的位置信號(hào)

某500 kV智能變電站開關(guān)的位置信號(hào)取自智能終端操作回路跳合閘繼電器的輔助接點(diǎn)。變電站正常運(yùn)行過程中，跳合閘繼電器的輔助接點(diǎn)正確動(dòng)作，位置信號(hào)正確發(fā)出，可以正常反應(yīng)開關(guān)的運(yùn)行情況。

在調(diào)試過程中，發(fā)現(xiàn)當(dāng)某一開關(guān)操作電源斷開時(shí)，由于操作回路失電，導(dǎo)致跳合閘繼電器失電，繼電器的輔助接點(diǎn)不能正確動(dòng)作，位置信號(hào)不能正確發(fā)出，不能反映開關(guān)當(dāng)前的位置。

在母線倒閘操作過程中，需斷開母聯(lián)開關(guān)的操作電源，防止母聯(lián)開關(guān)偷跳造成帶負(fù)荷拉刀閘。如果開關(guān)的遙信信號(hào)取自智能終端操作回路跳合閘繼電器的輔助接點(diǎn)，操作電源斷開后，母聯(lián)開關(guān)的遙信位置顯示不正確，將會(huì)影響調(diào)度監(jiān)控人員對開關(guān)位置的監(jiān)視和運(yùn)維人員的正常操作。

如果將開關(guān)的位置信號(hào)取自智能終端信號(hào)回路，信號(hào)回路由信號(hào)電源供電，則可以有效避免上述情況。斷開開關(guān)的操作電源，不會(huì)影響信號(hào)回路，開關(guān)的遙信位置顯示正確，母線倒閘操作或其它需要將開關(guān)置死連接位置的操作不會(huì)受到影響。

2.1.2220kV間隔B套智能終端虛回路信號(hào)

智能終端通過GOOSE網(wǎng)把虛回路信號(hào)傳送給測控裝置，測控裝置將收集到的信號(hào)傳送到站控層。站控層監(jiān)控系統(tǒng)后臺(tái)機(jī)根據(jù)配置文件解析這些信號(hào)并通過告警窗以可視化的方式展示出來[4]。

智能變電站220 kV間隔測控裝置通過過程層A網(wǎng)與A套智能終端通信，實(shí)現(xiàn)遙信、遙控功能，B套智能終端看似無用，現(xiàn)場一般把B套智能終端的虛回路信號(hào)全部接入220 kV公用測控裝置。

變電站正常運(yùn)行時(shí)，220 kV間隔B套智能終端的虛回路信號(hào)可以通過公用測控裝置正常發(fā)出。220 kV間隔停電作檢修維護(hù)工作時(shí)，如果要模擬B套智能終端虛回路信號(hào)，則必須斷開220 kV公用測控裝置的GOOSE光纖，將校驗(yàn)儀接入該測控裝置，模擬發(fā)出B套智能終端虛回路信號(hào)，在后臺(tái)機(jī)的告警窗中展示出來。

220 kV公用測控裝置除了采集該停電回路的B套智能終端虛回路信號(hào)外，還采集了其它公用信號(hào)，斷開公用測控裝置的GOOSE光纖，則會(huì)影響其它公用信號(hào)的采集，導(dǎo)致其它公用信號(hào)無法正常發(fā)出。

如果將220 kV間隔B套智能終端虛回路信號(hào)全部連至本間隔測控裝置，220 kV間隔停電檢修時(shí)，如果要模擬B套智能終端的虛回路信號(hào)，只需斷開本間隔測控裝置的GOOSE光纖，將校驗(yàn)儀接入該裝置即可，不會(huì)影響其它信號(hào)的正常發(fā)出。

2.1.3110kV智合裝置告警信號(hào)

某220 kV智能變電站110 kV間隔采用的是智能終端、合并單元合一的智合裝置，智合裝置可以發(fā)出裝置直流電源消失等硬接點(diǎn)信號(hào)。此類硬接點(diǎn)信號(hào)在裝置斷電時(shí)不能通過GOOSE網(wǎng)發(fā)出，所以必須接入測控裝置遙信板，通過測控裝置發(fā)出告警信號(hào)。110 kV智合裝置布置在110 kVGIS室110 kV間隔的智能匯控柜內(nèi)，采用在匯控柜柜頂鋪設(shè)信號(hào)小母線的方式，將每個(gè)智合裝置的電源消失信號(hào)接入信號(hào)小母線，形成110 kV間隔總的智合裝置電源消失信號(hào)，再接入保護(hù)室110 kV公用測控裝置。

此種采集方式只需從110 kVGIS室至保護(hù)室施放一根長電纜，即可采集110 kV間隔總的智合裝置電源消失信號(hào)，可以節(jié)約大量的電纜。但是，采用這種方式后，調(diào)度監(jiān)控只能監(jiān)視110 kV間隔總的智合裝置告警信號(hào)，不能監(jiān)視每個(gè)回路的裝置告警信號(hào)。對于無人值班變電站，如果一個(gè)智合裝置告警，那么調(diào)度監(jiān)控將會(huì)收到110 kV間隔總的智合裝置告警信號(hào)，但無法確定是哪一個(gè)裝置在告警，必須通過運(yùn)維人員去變電站現(xiàn)場確認(rèn)。運(yùn)維人員到達(dá)現(xiàn)場后，也只能通過查看每一個(gè)智合裝置的運(yùn)行狀態(tài)才能確認(rèn)是哪一個(gè)裝置在告警。這樣不僅使調(diào)度監(jiān)控不能有效監(jiān)視每一個(gè)智合裝置的運(yùn)行情況，同時(shí)也延長了運(yùn)維人員故障定位的時(shí)間，存在一定的安全隱患。

如果采用單獨(dú)采集110 kV間隔每個(gè)智合裝置告警信號(hào)的方式則可以解決上述問題。從110 kV間隔每個(gè)智能匯控柜鋪設(shè)一根至保護(hù)室110 kV公用測控裝置的電纜，將每個(gè)智合裝置的電源消失信號(hào)接入公用測控裝置。任一裝置告警時(shí)，調(diào)度監(jiān)控都能收到該裝置的告警信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對110 kV智合裝置的有效監(jiān)視，大大縮短故障定位時(shí)間。

2.1.4間隔事故信號(hào)

調(diào)試人員在某220 kV智能變電站對220 kV開關(guān)進(jìn)行遙控調(diào)試時(shí)，發(fā)現(xiàn)遙控執(zhí)行成功后該間隔B套智能終端發(fā)出間隔事故信號(hào)，而A套智能終端未發(fā)出此信號(hào)。

間隔事故信號(hào)是由智能終端內(nèi)KKJ(合后位置繼電器)的常開接點(diǎn)和TWJ(跳閘位置繼電器)的常開接點(diǎn)串聯(lián)而成。如圖1所示。

圖1 間隔事故信號(hào)原理圖

TWJ繼電器是跳閘位置繼電器，當(dāng)開關(guān)在分位時(shí)，其常開接點(diǎn)閉合；當(dāng)開關(guān)在合位時(shí)，其常開接點(diǎn)打開。

KKJ繼電器是一個(gè)雙圈磁保持的雙位置繼電器，即有一個(gè)動(dòng)作線圈和一個(gè)復(fù)歸線圈。當(dāng)動(dòng)作線圈加上一個(gè)動(dòng)作電壓后，KKJ的常開接點(diǎn)閉合。此時(shí)如果動(dòng)作線圈失電，其常開接點(diǎn)也會(huì)保持閉合狀態(tài)，直到復(fù)歸線圈加上一個(gè)動(dòng)作電壓后，其常開接點(diǎn)才會(huì)返回，變?yōu)榇蜷_狀態(tài)。如果此時(shí)復(fù)歸線圈失電，其常開接點(diǎn)也會(huì)保持打開狀態(tài)。

手合或遙控合閘時(shí)，KKJ繼電器的動(dòng)作線圈動(dòng)作，其常開接點(diǎn)閉合；手分或遙控分閘時(shí)，KKJ繼電器的復(fù)歸線圈動(dòng)作，其常開接點(diǎn)打開。如圖2所示。

圖2 KKJ繼電器動(dòng)作原理圖

當(dāng)手分或遙控分閘開關(guān)時(shí)，KKJ常開接點(diǎn)打開，TWJ常開接點(diǎn)閉合，根據(jù)圖1所示原理，間隔事故信號(hào)不會(huì)發(fā)出。

當(dāng)保護(hù)跳閘或開關(guān)偷跳時(shí)，KKJ復(fù)歸線圈不動(dòng)作，KKJ的常開接點(diǎn)仍然保持閉合狀態(tài)。此時(shí)由于開關(guān)在分位，TWJ的常開接點(diǎn)閉合，根據(jù)圖1所示原理，間隔事故信號(hào)發(fā)出。

所以當(dāng)遙控操作220 kV開關(guān)時(shí)，該間隔A、B套智能終端均不應(yīng)發(fā)出間隔事故信號(hào)。

進(jìn)一步分析可知，220 kV回路智能終端配置雙套，即A、B套，遙控回路配置在A套智能終端里，B套智能終端未配置。由于測控裝置配置單套，所以測控裝置與A套智能終端通信，發(fā)送遙控命令，實(shí)現(xiàn)遙控操作開關(guān)的功能。當(dāng)測控裝置對A套智能終端發(fā)出遙控分開關(guān)命令后，A套智能終端遙控操作成功，裝置內(nèi)部KKJ繼電器復(fù)歸線圈動(dòng)作，其常開接點(diǎn)打開；由于開關(guān)在分位，TWJ的常開接點(diǎn)閉合，根據(jù)圖1所示原理，遙信回路不導(dǎo)通，間隔事故信號(hào)不會(huì)發(fā)出。但B套智能終端未收到遙控分開關(guān)命令，它的KKJ繼電器復(fù)歸線圈不動(dòng)作，其常開接點(diǎn)仍然保持閉合狀態(tài)，由于此時(shí)開關(guān)已在分位，TWJ的常開接點(diǎn)閉合，根據(jù)圖1所示原理，遙信回路導(dǎo)通，間隔事故信號(hào)發(fā)出。

針對上述情況，220 kV回路的間隔事故信號(hào)必須取自A套智能終端，不能從B套智能終端上取，以避免手分或遙控分開關(guān)時(shí)誤發(fā)間隔事故信號(hào)，影響運(yùn)維人員和調(diào)度監(jiān)控人員的判斷。

2.2 變電站開關(guān)刀閘遙控調(diào)試常見問題及解決方法

2.2.1220kV開關(guān)和110kV開關(guān)遙控回路

某220 kV智能變電站220 kV間隔和110 kV間隔的智能終端采用同一廠家的設(shè)備。該站220 kV間隔智能終端遙控回路如圖3所示。

圖3 遙控回路原理圖

遙控回路除了串有遙控繼電器輔助接點(diǎn)、遙控壓板外，還串入了跳/合閘回路監(jiān)視的光耦輸出。當(dāng)光耦輸出為“1”，同時(shí)遙控壓板為投入狀態(tài)時(shí)，才能進(jìn)行遙控操作。

該智能終端的跳/合閘回路監(jiān)視原理如圖4所示。

圖4 跳/合閘回路監(jiān)視原理圖

當(dāng)保護(hù)跳/合閘壓板投入時(shí)，跳/合閘回路導(dǎo)通，光耦輸出為“1”。

由圖3、圖4可以看出，220 kV開關(guān)能否進(jìn)行遙控操作除了與智能終端上的遙控壓板投入狀態(tài)有關(guān)，還與智能終端保護(hù)跳/合閘出口壓板的投入狀態(tài)有關(guān)。要進(jìn)行遙控操作，必須投入保護(hù)跳/合閘壓板使跳/合閘回路監(jiān)視的光耦輸出為“1”，同時(shí)還需投入遙控壓板。

該站110 kV間隔仍然采用同一廠家的智能終端，但110 kV開關(guān)的遙控回路沒有串入跳/合閘回路監(jiān)視的光耦輸出，遙控操作時(shí)只需投入遙控壓板即可。

同一變電站220 kV、110 kV間隔的智能終端遙控回路完全不同，容易使運(yùn)維、檢修人員對智能終端的遙控壓板、跳/合閘出口壓板的投入狀態(tài)產(chǎn)生混淆，不利于日常運(yùn)維和檢修工作的開展。建議保護(hù)廠家將智能終端遙控回路按照統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，遙控回路只與遙控壓板有關(guān)，使運(yùn)維、檢修人員較易熟悉、掌握智能終端壓板的運(yùn)行狀態(tài)，便于日常運(yùn)維、檢修人員工作。

2.2.2開關(guān)、刀閘遙控功能試驗(yàn)

在自動(dòng)化的日常檢修、維護(hù)工作中，有時(shí)需要對后臺(tái)機(jī)、測控裝置、遠(yuǎn)動(dòng)通信裝置進(jìn)行程序升級(jí)等工作。程序升級(jí)后，必須重新驗(yàn)證遙信、遙測、遙控功能是否正常。

對于常規(guī)變電站，遙信、遙測功能測試可通過觀察后臺(tái)機(jī)、調(diào)度主站主接線圖上顯示的開關(guān)、刀閘位置信號(hào)、有無功、電流遙測值等跟現(xiàn)場運(yùn)行設(shè)備是否一致來判斷遙信、遙測功能是否正常。由于全站運(yùn)行間隔申請全部停電幾乎不可能，所以通常對開關(guān)、刀閘進(jìn)行遙控功能試驗(yàn)，即退出開關(guān)、刀閘的遙控壓板，觀察是否有遙控繼電器動(dòng)作信號(hào)，以此判斷后臺(tái)機(jī)、測控裝置、遠(yuǎn)動(dòng)通信裝置的遙控功能是否正常。

對于智能變電站，遙控二次回路全部在智能終端，而智能終端因國網(wǎng)“六統(tǒng)一”[5]的相關(guān)要求，無遙控繼電器動(dòng)作信號(hào)，所以無法通過此信號(hào)來判斷本回路遙控功能是否正常。目前在智能變電站做開關(guān)、刀閘遙控功能試驗(yàn)時(shí)，通常采用在網(wǎng)絡(luò)報(bào)文分析儀上觀察測控裝置是否發(fā)出遙控報(bào)文的方式，來判斷測控裝置遙控功能是否正常，但這一方式無法測試智能終端收到遙控報(bào)文后對遙控報(bào)文的解析及執(zhí)行情況，所以存在一定的局限性。建議智能終端在滿足國網(wǎng)“六統(tǒng)一”的相關(guān)要求時(shí)，增加開關(guān)、刀閘遙控繼電器動(dòng)作信號(hào)。自動(dòng)化檢修、維護(hù)工作中如需修改后臺(tái)機(jī)、測控裝置、遠(yuǎn)動(dòng)通信裝置程序，則可在程序修改后進(jìn)行開關(guān)、刀閘遙控功能試驗(yàn)，檢查遙控繼電器動(dòng)作信號(hào)是否發(fā)出，以此判斷遙控功能是否正常。

3 結(jié)束語

本文對目前智能變電站在遙信、遙控調(diào)試中遇到的問題進(jìn)行了總結(jié)、分析，并提出了相應(yīng)的解決方法及建議。近年來，智能電網(wǎng)發(fā)展迅速，新建智能變電站數(shù)量越來越多，智能變電站運(yùn)行是否正常是電網(wǎng)建設(shè)關(guān)注的核心問題之一。根據(jù)智能變電站日常運(yùn)維、檢修的相關(guān)要求，在自動(dòng)化調(diào)試過程中不斷總結(jié)，完善自動(dòng)化相關(guān)功能，對今后智能變電站開展自動(dòng)化調(diào)試、驗(yàn)收等工作具有一定的借鑒意義。

[1] 李瑞生, 李燕斌,周逢權(quán).智能變電站功能架構(gòu)及設(shè)計(jì)原則[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制,2010,38(21):24-27.

[2] 曹楠,李剛,王冬青.智能變電站關(guān)鍵技術(shù)及其構(gòu)建方式的探討[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制,2011,39(5):63-68.

[3] 姜振超,劉明忠.智能變電站二次設(shè)備系統(tǒng)級(jí)調(diào)試方法探討[J].四川電力技術(shù),2012,35(2):1-3,8.

[4] 張巧霞,賈華偉,葉海明,等.智能變電站虛擬二次回路監(jiān)視方案設(shè)計(jì)及應(yīng)用[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制,2015,43(10):123-128.

[5] 國家電網(wǎng)公司.Q/GDW1161-2014線路保護(hù)及輔助裝置標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國電力出版社，2015.

A Discussion on Common Issues and Solutions of Automation System Commissioning at Smart Substations

Dang Xiaoyu, Wang Chengnian, Li Dezhi

(State Grid Chongqing Electric Power Co. Maintenance Branch, Chongqing 400039, China)

10.3969/j.issn.1000-3886.2017.03.028

TM762

A

1000-3886(2017)03-0093-03

定稿日期: 2016-10-23

黨小宇(1983-)，女，重慶人，本科，工程師，從事電力系統(tǒng)自動(dòng)化運(yùn)維檢修管理工作。 王成念(1982-)，男，重慶人，本科，助理工程師，從事電力系統(tǒng)自動(dòng)化運(yùn)維檢修工作。 李德智(1984-)，男，重慶人，碩士，工程師，從事電力系統(tǒng)自動(dòng)化運(yùn)維檢修管理工作。