焦嵐軼，范軍太，衛(wèi) 偉

（國網(wǎng)晉城供電公司， 山西晉城 048000）

0 引言

隨著電力系統(tǒng)智能化的發(fā)展，智能變電站得到了廣泛推廣，變電站已逐漸實現(xiàn)無人值守。 與傳統(tǒng)變電站相比，智能變電站的繼保設(shè)備運維工作對運檢人員的技術(shù)水平提出了更高的要求，而變電站的運維檢修模式發(fā)展滯后，亟須開展對遠(yuǎn)程運維管控平臺的研究，以幫助運檢人員快速發(fā)現(xiàn)問題、分析事故、解決缺陷。針對這些問題，國內(nèi)外相關(guān)專家學(xué)者展開了深入研究。文獻[1]從變電站遠(yuǎn)程運維的角度出發(fā)， 設(shè)計了基于智能變電站的遠(yuǎn)程運維平臺，該平臺可以實現(xiàn)遠(yuǎn)程巡視功能；文獻[2]基于數(shù)據(jù)化運維的理念，設(shè)計了基于大數(shù)據(jù)的智能運行管控平臺，該平臺根據(jù)大數(shù)據(jù)技術(shù)實現(xiàn)了電網(wǎng)故障的快速診斷功能；文獻[3]通過軟件實現(xiàn)了一種電力系統(tǒng)繼電保護設(shè)備死機的監(jiān)測方法，該方法可以自動監(jiān)測這一頻發(fā)故障，有效地增加了運檢人員故障解決的效率。 本文從遠(yuǎn)程運維的思路出發(fā)，設(shè)計了繼電保護遠(yuǎn)程運維管控平臺，該平臺可以減少現(xiàn)場巡檢次數(shù)，提高工作效率，降低運維成本。

1 繼電保護運行管控存在的問題

電力系統(tǒng)中元件發(fā)生短路或異常情況時，繼電保護設(shè)備可以根據(jù)故障時刻的電氣量進行邏輯分析并對一次設(shè)備發(fā)出控制命令，從而快速切除電網(wǎng)中的故障部分。繼電保護設(shè)備的作用是保障電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行，對其進行運檢十分重要。 實際工作中，繼電保護設(shè)備的運檢工作還存在以下問題。

a） 變電站遠(yuǎn)程運維問題。 目前變電站已逐漸實現(xiàn)站內(nèi)無人值守，這給運檢人員帶來了“距離遠(yuǎn)、監(jiān)控難、響應(yīng)慢”的問題，降低了運檢人員的工作效率，一定程度上增加了運維成本。

b） 變電站遠(yuǎn)程管控問題。目前，站內(nèi)繼電保護設(shè)備的軟硬件不斷完善成熟，絕大多數(shù)情況下都能保證穩(wěn)定可靠運行，但繼電保護設(shè)備需長時間不間斷運行， 偶爾也會出現(xiàn)應(yīng)用軟件或系統(tǒng)崩潰問題。目前該故障的解決辦法是運檢人員直接到站內(nèi)對故障設(shè)備進行重啟電源操作，缺乏遠(yuǎn)程管控手段來快速恢復(fù)設(shè)備的正常運行。

2 遠(yuǎn)程運維管控技術(shù)架構(gòu)

由于電網(wǎng)內(nèi)部的子站一般對接多個部門，而各部門通常又要管理多個子站， 因此在設(shè)計架構(gòu)時必須考慮這一實際需求。為此，本文設(shè)計了如圖1 所示的遠(yuǎn)程運維管控平臺。圖1 中的主站1 至主站M 分別對應(yīng)的是M 個部門，例如地調(diào)、省調(diào)等，而子站1至子站N 則分別對應(yīng)N 個廠站。主站和子站之間的通信方式多樣，根據(jù)不同的通信鏈路情況進行調(diào)整，比如可以用數(shù)據(jù)網(wǎng)、 通信專網(wǎng)和電話撥號等多種方式，具有較大的靈活性。

圖1 遠(yuǎn)程運維管控整體架構(gòu)示意圖

2.1 主站系統(tǒng)架構(gòu)

主站是指該系統(tǒng)位于調(diào)度端的部分，主要為調(diào)度、繼保等部門提供服務(wù)。 服務(wù)器分為數(shù)據(jù)服務(wù)器和通信服務(wù)器，數(shù)據(jù)服務(wù)器選擇雙機熱備份的作業(yè)方式，特點是不間斷工作；通信服務(wù)器的作用是進行主站和子站之間的通信，同樣也選取了雙機熱備份的作業(yè)方式。 主站部分還包括Web 服務(wù)器和故障處理分析工作站等， 前者的功能是提供信息發(fā)布，后者的功能是供繼保、調(diào)度等管理部門監(jiān)控和故障分析。 圖2 為主站架構(gòu)示意圖。 本文涉及的主站是繼電保護工作站，該工作站通過交換機接收各個子站的數(shù)據(jù)。

圖2 主站架構(gòu)示意圖

2.2 子站系統(tǒng)架構(gòu)

子站是指該系統(tǒng)中位于廠站端的部分，它用于連接變電站內(nèi)的各個繼電保護設(shè)備，能夠?qū)⒀b置數(shù)據(jù)快速、準(zhǔn)確地交給主站進行分析處理，因此其接入能力和穩(wěn)定運行能力至關(guān)重要。接入能力是指子站可以同時從不同版本、不同型號甚至不同廠家的設(shè)備上采集數(shù)據(jù)，這就使得子站需要具備多種通信方式與各個設(shè)備進行連接。在站內(nèi)設(shè)置管理機可以有效地解決這一難題，管理機用于對多種通信規(guī)約進行轉(zhuǎn)換， 同時對得到的數(shù)據(jù)進行采集和過濾，最后打包傳輸有效數(shù)據(jù)。 管理機的過濾功能，使得與故障無關(guān)的數(shù)據(jù)被濾除， 減少了通道中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，一定程度上提高了數(shù)據(jù)傳輸能力。 管理機還具備存儲功能，能夠在設(shè)備故障時仍能調(diào)取站內(nèi)啟動裝置的數(shù)據(jù)信息，有利于進行故障分析。

3 電源管理模塊

二次設(shè)備在運行過程中偶爾會出現(xiàn)系統(tǒng)崩潰的問題，為了快速恢復(fù)設(shè)備的正常運行，本文設(shè)計了一套遠(yuǎn)程電源管理模塊，該模塊可以通過遠(yuǎn)程重啟電源來完成設(shè)備系統(tǒng)和應(yīng)用軟件的重啟。

3.1 電源控制模塊架構(gòu)

電源控制模塊架構(gòu)如圖3 所示。 圖3 中，工作站與故障信息分站服務(wù)器相連接，然后通過103 通信規(guī)約對變電站的故障信息子站進行通信，從而對站內(nèi)設(shè)備的電源進行控制。

圖3 電源控制系統(tǒng)架構(gòu)

3.2 硬件設(shè)計

電源管理模塊的硬件設(shè)計如圖4 所示，由1 個直流繼電器、1 個交流轉(zhuǎn)直流電源、1 個串口繼電器和1 個串轉(zhuǎn)網(wǎng)服務(wù)器組成。需將電源管理裝置硬件部分部署在子站，將直流繼電器的常閉觸點串接在被控設(shè)備電源上，通過控制直流繼電器常閉觸點的分合來控制設(shè)備電源的通斷，以達到復(fù)位被控設(shè)備系統(tǒng)的目的。

圖4 電源控制原理圖

控制繼電器的常閉觸點串聯(lián)在220 V 電源中，控制分合時會產(chǎn)生拉弧現(xiàn)象，因此必須保證繼電器的長期穩(wěn)定性，防止相互干擾。具體實施方法，分子站以日志形式記錄控制繼電器的投運時間和動作次數(shù)， 對投運時間大于1 年或動作次數(shù)超過1 000次的分站給出告警提示，更換控制繼電器以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。 具體投運年限、動作次數(shù)可根據(jù)控制繼電器的性能參數(shù)和實驗驗證而定。

3.3 軟件設(shè)計

電源管理模塊的軟件主程序流程如圖5 所示，主要有完成定時召喚設(shè)備系統(tǒng)信息、監(jiān)測設(shè)備系統(tǒng)是否崩潰和重啟設(shè)備電源3 部分。

圖5 主程序流程圖

4 應(yīng)用驗證

在2020 年7 月到11 月的5 起裝置崩潰故障中，國網(wǎng)晉城供電公司使用了繼電保護遠(yuǎn)程運維管控平臺來處理故障，與改進前的故障處理情況進行對比，得到的應(yīng)用效果如表1 所示。

表1 應(yīng)用效果對比

相比于傳統(tǒng)運檢方式，運檢人員進行解決裝置死機問題的時間由原來的1～4 h 縮減到3 min 左右，運檢效率大幅度提高。 本文設(shè)計的繼電保護遠(yuǎn)程運維管控平臺，為繼電保護遠(yuǎn)程運檢工作提供了支撐平臺，根據(jù)本文設(shè)計開發(fā)的系統(tǒng)已經(jīng)成功運用在國網(wǎng)晉城供電公司。

5 結(jié)束語

基于遠(yuǎn)程運維的理念，本文開發(fā)了繼電保護遠(yuǎn)程運維管控平臺，并引入了遠(yuǎn)程電源管理模塊。 應(yīng)用實踐表明，遠(yuǎn)程運維管控平臺的應(yīng)用為運檢人員提供了便捷有效的運維手段， 提高了運檢效率，可幫助運檢人員及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺陷，快速響應(yīng)，保障用戶的安全用電、放心用電，盡可能消除因突發(fā)停電給用戶帶來的損失，將產(chǎn)生顯著的社會效益。