吳海雄 孫殿坤

摘要：隨著電力系統(tǒng)不斷發(fā)展，網架不斷完善，主變的數(shù)量也隨之增多，對主變接地中性點的運行監(jiān)控要求也越來越高，單純使用人工監(jiān)控已經不再滿足調度人員日常的工作要求，而開發(fā)主變中性點智能診斷監(jiān)控模塊可以有效提高調度人員的工作效率，也能減少調度人員在日常工作中的失誤。為解決電力系統(tǒng)中某220 kV變電站可能出現(xiàn)無中性點接地問題，并且避免再次出現(xiàn)220 kV 變電站無中性點接地運行，研究了如何利用調度自動化系統(tǒng)遙信功能對主變中性點地刀位置變化進行監(jiān)視，并且對中性點地刀位置變化與該站正常方式需配置的中性點地刀數(shù)量進行比較，若出現(xiàn)異常變化時，則觸發(fā)智能告警條件。調度員可及時發(fā)現(xiàn)并第一時間掌握電網設備接地系統(tǒng)情況，后續(xù)可及時跟進處理，確保該站的220 kV或110 kV供電片區(qū)不會出現(xiàn)無中性點接地，防止該片區(qū)電網在短路時出現(xiàn)無零序阻抗以及片區(qū)供電的相關問題。

關鍵詞：中性點接地;自動化系統(tǒng)遙信功能;零序阻抗

中圖分類號：TM63文獻標志碼：A文章編號：1009-9492（2021）11-0265-04

Design and Implementation of Intelligent Diagnosis and Monitoring Function for Neutral Point of Main Transformer

Wu Haixiong，Sun Diankun

（Zhuhai Power Supply Bureau， Guangdong Power Grid Co.， Ltd.， Zhuhai， Guangdong 519000， China）

Abstract： With the development of the power system and the improvement of the grid structure， the monitoring of transformers is more and more important. Therefore， the development of intelligent diagnosis and monitoring module for neutral point of main transformer can not only effectively improve the work efficiency of dispatchers， but also reduce the mistakes of dispatchers in the daily work. In order to solve the problem of lack of main transformer neutral point in 220 kV power system and avoid the lack of main transformer neutral point in 220 kV power system， using the remote signaling function of dispatching automation system to monitor the change of neutral point ground knife position of main transformer was studied， and the change of neutral point ground knife position with the number of neutral point ground knives to be configured in the normal mode of the station was compared. If there is abnormal change， the intelligent alarm condition will be triggered， so the dispatcher can find out and master the grounding system of power grid equipment in time， then deal with it in time to ensure that there will be no neutral point grounding in the 220 kV or 110 kV power supply area of the station， so that there will be no zero sequence impedance and power supply in the area.

Key words： neutral ground; SCADA system; zero sequence impedance

0 引言

電力工業(yè)是國民經濟的重要基礎產業(yè)，近年來，我國電力工業(yè)發(fā)展迅速，當前電網的發(fā)展越來越快，而現(xiàn)有電力系統(tǒng)運行人員的數(shù)量難以滿足日益增多的變電站所帶來的更多操作任務[1-2]。在如今的電力系統(tǒng)發(fā)展中，依然存在一些不能及時獲取而導致不能快速跟進處理的問題，并且隨著調控一體化的發(fā)展及推廣，對調度員的要求也隨之增高，日常工作任務也隨之增多。美國電機工程學會第32號標準對中性點接地方式作出了明確的規(guī)定：當在系統(tǒng)或系統(tǒng)的指定部分的所有各點上，不論運行的情況如何，以及連接的發(fā)電機容量多大，零序電抗對正序電抗之比都不大于3，而且零序電阻對正序電抗之比不大于1時，該電力系統(tǒng)或系統(tǒng)的一部分可被認為是中性點有效接地。當電力系統(tǒng)不是全部有效接地，而在系統(tǒng)的一個指定部分的所有各點上，上述要求得到滿足時，可認為該指定部分是有效接地的[3]。這個標準沿用至今，在國際上得到了廣泛的認同[4-5]。在有效接地系統(tǒng)中，其中一部分變壓器的中性點為直接接地，同時為了限制單相接地短路電流和滿足繼電保護的要求，一部分變壓器的中性點是不接地的[6-7]。變壓器中性點的接地方式與電網的運行狀態(tài)有關。根據規(guī)程規(guī)定及系統(tǒng)運行的需要， 110～220 kV 有效接地系統(tǒng)中有大約30%～50%的變壓器中性點采取不接地的運行方式。

對于110 kV ，220 kV變壓器，概括起來有如下的規(guī)定：（1） 對220 kV變壓器，當變電所只有一臺變壓器，則中性點應直接接地，有兩臺及以上變壓器時，應至少保證一臺變壓器中性點直接接地;（2）對 110 kV 變壓器，對電廠或低壓側有電源的變電站，只有一臺變壓器，則變壓器中性點直接接地運行，有接于母線的兩臺主變壓器，則宜保持一臺變壓器中性點直接接地運行[8-10]。若某220 kV或110 kV片區(qū)無主變中性點接地運行，則會出現(xiàn)該片區(qū)在短路時出現(xiàn)無零序阻抗以及片區(qū)供電的相關問題，影響相關保護動作，降低供電可靠性。利用智能監(jiān)控技術提高生產應用的工作效率及減少工作失誤已經成為電力系統(tǒng)發(fā)展的趨勢，并且利用智能監(jiān)控系統(tǒng)對電網中的變電站變壓器中性點運行狀態(tài)進行實時監(jiān)控，對出現(xiàn)異常運行的中性點進行定位、診斷與分析，不僅可以大大降低故障時對電力系統(tǒng)的影響，而且可以顯著提高整個電網運行可靠性。目前在 EMS系統(tǒng)中還未有針對主變中性點智能診斷監(jiān)控的模塊的研發(fā)與上線應用。本文基于上述提到的問題研發(fā)了一種220 kV 變電站主變變高中性點223000接地刀閘的智能監(jiān)控模塊，用于提高調度人員對主變中性點運行監(jiān)控的工作效率，同時借助于此技術的研發(fā)，能夠減少或者避免由于人工不能及時跟進從而引起的事故，進而影響保護裝置的動作。

1 項目背景

2020年11月7日某局某220 kV 變電站正常運行的220 kV主變變高中性點223000接地刀閘出現(xiàn)自動分開，該站220 kV系統(tǒng)長達11 h無接地系統(tǒng)，嚴重影響該片區(qū)電網的零序阻抗，若此時該片區(qū)出現(xiàn)220 kV 單相接地故障，將影響保護的正常動作。為避免再次出現(xiàn)220 kV 變電站無中性點接地，研究利用調度自動化系統(tǒng)遙信功能對主變中性點地刀位置變化進行監(jiān)視[11]，并對中性點地刀位置變化與該站正常方式需配置的中性點地刀數(shù)量進行比較，若變化出現(xiàn)異常時智能告警，讓調度員及時掌握電網設備接地系統(tǒng)情況，并及時跟進處理，確保該站的220 kV或110 kV供電片區(qū)不會出現(xiàn)無中性點接地。

2 技術原理

利用母線、主變中性點的拓撲追蹤，智能判斷出該中性點是否符合運行。自動生成光字牌及告警報文同時發(fā)出音響，讓調控員不需專門查看各站主變中性點是否符合運行要求，通過報文知道中性點配置出現(xiàn)異常。

拓撲追蹤各站當前220 kV或110 kV母線運行方式，分析該站母線是并列運行還是分列運行，若是并列運行則只需一臺主變的中性點接地，如圖1所示，若是分列運行則根據分列母線的個數(shù)對應匹配相同數(shù)量的運行主變中性點接地。通過對運行母線及主變中性點接地位置的拓撲關系分析比較，若出現(xiàn)異常，則自動生成光字牌和報警報文。

條件如下。

（1） 220 kV母線或110 kV母線有壓。

（2） 220 kV/110 kV母線并列，只需一個中性點，如是分列，各分列母線（含4段各兩段并列或每獨立的一段母線）對應一個中性點，如圖2所示，某站220 kV#1、#5母線并列只需一臺主變中性點接地，220 kV#2、#6母線也是只需一個中性點，條件上需分析4段母線的組合。

（3） 報文格式： XXX 站220 kVXX母線上無主變中生點接地。

（4） 光字牌增加“主變中性點”間隔。

主要邏輯判據（以變高側母線為例進行說明，變中側邏輯判據與變高側一致）：判斷220 kV變電站變高側母線是否有壓，如果母線全部無壓，則結束邏輯判斷。檢測220 kV 變電站母線變高側有壓的母線數(shù)量為 n 條，主變變高側中性點接地數(shù)量 m 個，220 kV母聯(lián)開關在分位數(shù)量f個。判斷 n=2是否成立，若 n=2，則進入220 kV 雙母情況判斷，若 n=2不成立，則進入4段母線情況判斷，隨后根據母聯(lián)開關的合位及分位數(shù)量，將母線分為各種情況考慮，如不滿足一段母線只能有一個中性點在合位即報警[12]，若一段母線同時有兩個中性點在合位也觸發(fā)報警。圖3所示為220 kV變高側母線邏輯判斷流程。

3 軟件運行、安裝條件及部署要求

軟件要求運行在麒麟操作系統(tǒng)，底層是經過安全加固的操作系統(tǒng)。軟件的安裝部署主要有以下步驟。

（1） 網絡調研及業(yè)務系統(tǒng)信息收集：對安裝單位網絡環(huán)境及網絡資產運行情況進行調研，收集信息。

（2）服務器申請：根據調研結果，提出服務器資源申請，所申請的服務器應屬于OCS主站系統(tǒng)服務器節(jié)點。

（3）應用軟件部署：在 OCS主站系統(tǒng)所申請的服務器上部署 E8000V3平臺， ORACLE 11 g 數(shù)據庫客戶端，在數(shù)據庫中增加各級計算點，用于判斷母線分列或并列狀態(tài)下中性點接地數(shù)量的情況來判斷是否正常運行，以及增加告警生成的邏輯判斷功能。首先，開工前自動化值班員檢查確認系統(tǒng)功能正常，包括 SCADA、AVC、 PAS、前置功能等，若有不正常，則本次程序部署工作暫停，待處理正常后繼續(xù)開展;第二，工作負責人檢查 pas1、pas2節(jié)點的運行情況，確保 pas 節(jié)點運行工況正常;第三，部署程序在 pas1、pas2上部署后，需要重啟pasServer、pasNasEngine進程，重啟完成后觀察2 h，再更新部署客戶端節(jié)點。具體步驟如下所示。

①在 pas1上備份原程序，執(zhí)行：

cd /df8003/bin/

cp -p pasbypasstest pasbypasstest_202108xx

cp -p pasNasEngine pasNasEngine_202108xx

cd /df8003/lib

cp -p libpasbypass.so libpasbypass.so_20210825 cp -p libpasNasEg.so libpasNasEg.so_20210825

cp -plibpasNasEgClient.solibpasNasEgClient.so_20210825

cp -p libpasNasEgIo.so libpasNasEgIo.so_20210825

cp -p libpasNasExec.so libpasNasExec.so_20210825 cp -p libpasNasReq.so libpasNasReq.so_20210825

②執(zhí)行dbusql，插入記錄，insert into t1603_pas_ctrlparavalues （242，′ ALM_TF_MED? MODE′， 0， 1）;commit。

③更新 pas2節(jié)點程序，將新程序拷貝至 pas2節(jié)點，在 pas2上執(zhí)行：

scp -rp z1wh1：/df8003/home/zs/pas/bin/*/df8003/bin scp -rp z1wh1：/df8003/home/zs/pas/lib/*/df8003/lib 并重啟 pas2的pasServer，pasNasEngine。

④ pas2上正常后，更新pas1的進程，在pas1上執(zhí)行：scp -rp z1wh1：/df8003/home/zs/pas/bin/*/df8003/binscp -rp z1wh1：/df8003/home/zs/pas/lib/*/df8003/lib ⑤重啟 pas1的pasServer，pasNasEngine。

⑥打開繪圖包，畫表格控件，表名后面填：tfmed? mode，這樣就能在調度員界面上顯示/df8003/dat/pas/ tfmedmode.txt的內容了。

⑦在 g3_mmi上看表格是否正常顯示，告警窗是否有中性點異常告警。

⑧對管理員和用戶進行培訓。

（4）系統(tǒng)初始化：對部署增加的相關計算點，告警信息進行初始化。

（5）聯(lián)調測試：側重點在于場版本的 pas程序模塊間接口的正確性、各模塊間的控制流和數(shù)據流是否按照設計實現(xiàn)其功能、以及集成后整體功能的正確性。所以聯(lián)調測試在軟件開發(fā)中是必不可少的一個環(huán)節(jié)。聯(lián)調測試工作內容基本為：聯(lián)調測試介于白盒、黑盒之間，可以稱為灰盒測試。為保證各功能的可用性，安排測試人員對各功能、性能進行測試。測試在母線不同分列或者并列情況下，根據中性點接地數(shù)量進行判斷是否符合正常運行狀態(tài)，并且是否能在非正常運行狀態(tài)下給出告警。

4 結束語

為了針對某局出現(xiàn)的某220 kV 變電站正常運行的220 kV 主變變高中性點223000接地刀閘出現(xiàn)自動分開，該站220 kV系統(tǒng)長達11 h無接地系統(tǒng)，嚴重影響該片區(qū)電網的零序阻抗的情況，研究利用調度自動化系統(tǒng)遙信功能對主變中性點地刀位置變化進行監(jiān)視，并對中性點地刀位置變化與該站正常方式需配置的中性點地刀數(shù)量進行比較，若變化出現(xiàn)異常時發(fā)出智能告警，調度員可及時掌握電網設備接地系統(tǒng)情況，并及時跟進處理，確保該站的220 kV或110 kV供電片區(qū)不會出現(xiàn)無中性點接地。通過軟件的開發(fā)和部署，并且設置了告警報文和告警聲作為手段，及時提醒工作人員有異常狀態(tài)存在。該方法可有效預防系統(tǒng)接地系統(tǒng)出現(xiàn)故障和人工處理不及時所引起的問題。該項目通過對故障問題進行精準處理，能有效提升相關工作人員的工作效率并減少工作人員工作中的失誤，使工作人員更高效率地完成工作任務。

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第一作者簡介：吳海雄（1975-），男，廣東河源人，大學本科，高級工程師，高級技師，研究領域為電網調度控制。

（編輯：王智圣）