張藝淵, 顏育奇, 曾志宏, 易孝峰
(國網漳州供電公司, 福建 漳州 363000)
近年來隨著經濟增長,漳州地區(qū)負荷增長十分迅速,新投產的變電站大都是智能變電站,截止2019年漳州地區(qū)一共有110 kV級以上電壓等級智能變電站41座。隨著智能變電站比重越來越大,站內智能二次設備數量也逐級遞增,二次設備工作人員的檢修工作量也逐漸變大。同時,電網供電可靠性要求不斷提高,對變電站停電檢修時間要求越來越高。在智能變電站停電檢修中,二次智能設備數量多,回路相對常規(guī)變電站不直觀[1],保護邏輯復雜,需要檢驗的項目多,是停電檢修時間長的主要原因[2]。
智能變電站二次設備的特有邏輯校驗指調試時智能二次設備的檢修狀態(tài)、光纖狀態(tài)等改變對智能二次設備電壓、電流采樣或開入量的影響[3]。現有研究中針對智能變電站特有邏輯校驗方法的研究很少[4]。
本文介紹一種智能變電站二次設備特有邏輯校驗軟件,對智能變電站二次設備按照特有邏輯校驗項目進行分類,采用問答表和循環(huán)判斷法進行設計,適用于各種類型的智能化設備,軟件界面簡潔,操作方便,檢修人員只需按照軟件的步驟進行試驗,輸入試驗結果,就能完整地進行智能設備特有邏輯校驗。最后,軟件具備自動填寫表格,生成福建電網標準格式的試驗報告功能。
針對智能設備特有邏輯校驗項目,依據《國網福建電力調控中心關于下發(fā)福建電網變電站繼電保護及綜自系統(tǒng)檢驗作業(yè)指導書的通知(調繼〔2017〕164號)》文,進行分類總結,按照檢驗項目分類,所有智能二次設備可分為三大類,按檢驗項目分類智能二次設備如表1所示。
一次智能變電站檢修中,需檢驗項目繁多,如智能設備特有邏輯調試、保護裝置調試、出口及防跳試驗等。5次例檢各項調試項目時間所占比例如圖1所示,110 kV恒蒼變全站綜合檢修不同類型智能設備調試時間統(tǒng)計如表2所示。
表1 按檢驗項目分類智能二次設備
表2 110 kV恒蒼變全站綜合檢修不同類型智能設備調試時間統(tǒng)計
經過檢修結果得出三點結論:① 智能變電站檢修特有邏輯校驗是智能檢修設備調試時間長的關鍵原因之一;② 各種類型的智能設備檢修都需要進行特有邏輯的校驗,且特有邏輯的校驗在各類智能設備的檢修時間占比很大;③ 特有邏輯的校驗項目多,同一個項目需進行多次校驗,是特有邏輯校驗時間長的原因之一。
根據檢修情況結果分析,得出影響特有邏輯校驗時間長的原因有三點:①調試設備種類多,調試項目不清晰,經常缺項漏項;②同一設備調試項目多,重復率高;③現場記錄調試報告內容多,檢修結束后需花很多時間整理成正式報告。
本軟件主要通過歸類、簡潔、一鍵式導出三要素設計:
(1)對所有智能設備根據特有邏輯校驗項目進行重新歸類。
(2)設計一種簡單易上手的調試方式保證不會缺項漏項。
(3)調試時能夠實時記錄調試結果,并且判斷結果正確性;特有邏輯調試結束后自動生成標準格式的試驗報告。
軟件使用流程如圖2所示。
按照特有邏輯檢驗項目分類,將智能二次設備分為三大類。以功能最復雜的保護裝置、測控裝置、保測一體、合智一體的GOOSE檢修邏輯為例。根據本裝置和對側裝置的檢修位不同,一共有4種情況8種狀態(tài)。GOOSE檢修情況分析如表3所示。
標準作業(yè)指導書對試驗結果有硬性要求,項目小組采取循環(huán)判斷方式設計特有邏輯輔助調試策略。軟件根據對側裝置數量生成一個循環(huán)判斷N次的問答表(對每一臺對側裝置生成一個問答表),問答表中將4種情況的8種狀態(tài)依次進行檢驗和判斷,保證不會缺項漏項。
在檢修時,檢修人員根據試驗結果在問答表中勾選選項。當選項結果錯誤時軟件彈窗提示“試驗錯誤,請檢查試驗狀態(tài)”。選擇正確時,軟件后臺會記錄試驗結果,從而保證試驗結果實時記錄和結果的正確性。
由于問答表采用循環(huán)判斷方式,只要未校驗完所有對側裝置,當前問答表下方按鈕都顯示“下一個設備”,到對側最后1臺裝置校驗時,表最下方按鈕變成“完成,返回主菜單并生成校驗報告”,自動生成報告。
由于是現場使用的軟件,力求不同技能熟練度的檢修人員都能熟練使用,軟件界面應當越簡潔易上手越好。故選用Java語言進行編寫軟件,開發(fā)和編譯簡單易上手,軟件界面簡潔清晰,運行對系統(tǒng)配置要求很低,可以封包成執(zhí)行文件在任何一臺普通的電腦上使用[5]。
現狀調查針對2018年漳州地區(qū)近5次智能變電站檢修數據進行統(tǒng)計,漳州地區(qū)近5次智能變電站檢修特有邏輯校驗項目數據統(tǒng)計如表4所示。從表4可分析得出,5次例檢智能設備特有邏輯校驗中,平均單套智能設備特有邏輯校驗時間達到15.18 min,而最優(yōu)僅需11.33 min。
根據式(1)計算,誤差率達到25.36%,優(yōu)化空間很大。如果能將時間誤差率縮小,就能達到減少特有邏輯檢驗時間的效果。
設定使用軟件后的性能評價目標:將平均單套智能設備的特有邏輯校驗時間減少到12 min以內。
智能設備例檢誤差率:
(1)
表4 漳州地區(qū)近5次智能變電站檢修特有邏輯校驗項目數據統(tǒng)計
式中:Tmean——5次例檢平均單套設備特有邏輯校驗時間;
Tbest——5次例檢最優(yōu)單套設備特有邏輯校驗時間。
分別在4月、11月和12月選取3個智能變電站進行特有邏輯校驗測試,分別對應軟件使用前、軟件調試階段和軟件完成階段。并在12月的青陽變2號主變例檢中,使用智能設備特有邏輯輔助軟件校驗效果進行測試,4月、11月和12月特有邏輯校驗結果統(tǒng)計結果如圖3所示。性能指標達成情況如圖4所示。
青陽變2號主變例檢各項調試時間統(tǒng)計情況如圖5所示。從圖5可以看出,特有邏輯校驗時間僅占20.00%,已經不再是影響智能設備調試時間長的最大因素,使用輔助軟件前后對比效果顯著。
結論:配合輔助軟件進行智能設備特有邏輯校驗后,效果良好,完全達到了項目預期的效果,目標圓滿完成,并且使用了輔助軟件后特有邏輯校驗不再是影響智能設備調試時間長的最大因素。
單套智能設備特有邏輯平均校驗時間減少了(15.18-10.12) min=5.06 min。在智能變電站智能設備檢修時,設備越多效益越大,以青陽變2號主變例檢及三側開關為例,一共有25套智能設備,能夠節(jié)約126.5 min的停電檢修時間。按一條110 kV線路每小時9 MW傳輸功率,平均售電電價0.5元/kWh計算,一次例檢可以產生9 487.5元的效益。如果每年安排20次例檢,一年可以產生18.98萬元的效益。
同時班組成員在例檢結束后,填寫試驗報告僅需復制生成的標準格式表格即可。按照以前文字記錄再錄入電腦一份報告按5 min來計算,單次例檢就可以節(jié)約班組成員125 min的時間,減少了班組成員的工作時間。按照每年平均每個人需要寫100篇報告來算,共可以節(jié)約500 min時間。
本文介紹的智能變電站二次設備特有邏輯校驗軟件適用于110 kV智能變電站、220 kV智能變電站的二次設備特有邏輯校驗工作,提高檢修單位的檢修水平,高效進行智能化設備的特有邏輯校驗,減少電網停電時間,提高系統(tǒng)運行穩(wěn)定性,保證供電的可靠性。
此軟件已在二次檢修班組中得到推廣應用,后續(xù)在220 kV銀塘變、220 kV油田變、220 kV格林變、110 kV霞寨變、110 kV陳岱變等智能變電站二次設備停電檢修中得到驗證推廣,據不完全統(tǒng)計,已創(chuàng)造效益15萬余元。