崔強(qiáng)

(南瑞集團(tuán)有限公司(國(guó)網(wǎng)電力科學(xué)研究院有限公司)，江蘇 南京 211106)

1 引言

電力網(wǎng)絡(luò)作為一種高集成、高密度的自動(dòng)化系統(tǒng)[1]具備大容量、多種類(lèi)、高電壓等級(jí)、分布地域廣、交直流混合、構(gòu)成元件多以及保護(hù)動(dòng)作快的特點(diǎn)，是一個(gè)非線性、超高維、時(shí)變微分動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)[2]。電力在我們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉?。但是電網(wǎng)的復(fù)雜性給其運(yùn)行管理帶來(lái)了很多的困難，故障操作將影響電網(wǎng)的正常運(yùn)行，甚至造成部分電網(wǎng)直接甩負(fù)荷，導(dǎo)致停電，甚至可能導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的停運(yùn)。因此，保障電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行對(duì)于社會(huì)穩(wěn)定、及其安全運(yùn)作具有深遠(yuǎn)意義。而電網(wǎng)安穩(wěn)裝置(安穩(wěn)系統(tǒng))作為保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要防線，有必要對(duì)其操作中存在的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估與分析，并提出響應(yīng)的解決手段或是管控措施，用以防止各種突發(fā)性事故對(duì)電網(wǎng)造成的不利影響，從而維持電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

2 安穩(wěn)裝置特點(diǎn)

目前，可將電力系統(tǒng)的運(yùn)行方式分為三種不同的狀態(tài)，分別為:(1)普通狀態(tài):正常工作；(2)預(yù)警狀態(tài):運(yùn)作停機(jī)與；(3)恢復(fù)穩(wěn)定狀態(tài):復(fù)原過(guò)程。這三種狀態(tài)的關(guān)系可用圖1來(lái)表示。

圖1 電力系統(tǒng)工作狀態(tài)及其轉(zhuǎn)換關(guān)系

若對(duì)的正常工作的電力系統(tǒng)發(fā)出擾動(dòng)信號(hào)，此時(shí)電力系統(tǒng)的正常工作狀態(tài)將很可能轉(zhuǎn)變?yōu)榫o急預(yù)警狀態(tài)，此時(shí)安全穩(wěn)定裝置將產(chǎn)生報(bào)警，并主動(dòng)針對(duì)擾動(dòng)信號(hào)與電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)工作狀態(tài)進(jìn)行恢復(fù)穩(wěn)定的準(zhǔn)備工作。這種恢復(fù)過(guò)程中將伴隨著系統(tǒng)工作點(diǎn)的調(diào)整過(guò)程。通常也將這種調(diào)控能力稱(chēng)作安穩(wěn)裝置的調(diào)控能力。

同時(shí)，在未來(lái)以智能電力系統(tǒng)為核心構(gòu)建的電網(wǎng)中，智能變電站同樣是以安穩(wěn)系統(tǒng)為核心而構(gòu)建。并且，智能變電站的基本特征就在于通信裝置與設(shè)備的智能化網(wǎng)絡(luò)一體化，從而進(jìn)行協(xié)同運(yùn)行管理[3]。但是，即使當(dāng)今安穩(wěn)裝置的發(fā)展方向一直朝著穩(wěn)定與智能的目標(biāo)前行，但在安穩(wěn)裝置操作過(guò)程中仍然不可避免的存在風(fēng)險(xiǎn)。例如，安穩(wěn)裝置的誤動(dòng)作、安穩(wěn)裝置在預(yù)警狀態(tài)下不動(dòng)作，或是安穩(wěn)裝置調(diào)控功能故障。針對(duì)上述三種問(wèn)題，研究者們有必要開(kāi)展針對(duì)電力系統(tǒng)安穩(wěn)裝置在操作過(guò)程中存在的風(fēng)險(xiǎn)分析的研究，并針對(duì)存在的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)進(jìn)行評(píng)估，進(jìn)而提出有效的管控措施與預(yù)防方案，為電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供進(jìn)一步的保障，同時(shí)也為安全穩(wěn)定裝置的評(píng)價(jià)方案與評(píng)價(jià)策略建立體系。實(shí)現(xiàn)安穩(wěn)裝置的進(jìn)一步優(yōu)化。

3 安穩(wěn)裝置存在的風(fēng)險(xiǎn)及其管控策略

目前，實(shí)際電力系統(tǒng)中以觀察到多種在安穩(wěn)裝置操作過(guò)程中存在的風(fēng)險(xiǎn)及其管控策略[4]。例如:

(1)電流互感器線圈上存在的風(fēng)險(xiǎn)

電流互感器在安裝裝置中起著至關(guān)重要的作用，如圖2所示為一安穩(wěn)裝置線路中3電流互感器配置的接線示意圖。當(dāng)電流互感器一二次側(cè)回路出現(xiàn)開(kāi)路故障時(shí)，由于此處安穩(wěn)裝置里連接的CT數(shù)量較多，此時(shí)人員誤操作很容易引發(fā)互感器回路開(kāi)路，從而導(dǎo)致工作人員操作時(shí)觸電而引發(fā)人身安全或者是設(shè)備的安全。而針對(duì)這類(lèi)問(wèn)題目前采取的措施主要有，在安穩(wěn)裝置中設(shè)置的CT采用安穩(wěn)裝置和其他間隔線圈公用一組互感器回路。當(dāng)其他線圈投入工作時(shí)，開(kāi)展相應(yīng)的安全隔離措施，當(dāng)完成對(duì)應(yīng)工作后，操作人員需要仔細(xì)檢查所有互感器回路的運(yùn)行情況，從而避免電流互感器回路開(kāi)路的風(fēng)險(xiǎn)產(chǎn)生。另外，在運(yùn)行過(guò)程中同樣可能存在CT回路主絕緣因擊穿而導(dǎo)致絕緣失效的故障，此時(shí)很可能導(dǎo)致安穩(wěn)裝置核心控制電路板件被損毀，進(jìn)而導(dǎo)致安穩(wěn)裝置對(duì)產(chǎn)生的故障無(wú)法動(dòng)作的的情況。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)勘查與對(duì)損毀設(shè)備的檢修，目前已發(fā)現(xiàn):當(dāng)輸電線路停電檢修過(guò)程中，若主控板件的電流連接片沒(méi)有正常打開(kāi)，當(dāng)施工人員進(jìn)行絕緣性能檢查時(shí)，若錯(cuò)誤的將搖表所加的電流計(jì)算入安穩(wěn)裝置進(jìn)而導(dǎo)致安穩(wěn)裝置潮流計(jì)算的結(jié)果，這樣將會(huì)使得安穩(wěn)裝置失靈，甚至產(chǎn)生誤動(dòng)。而針對(duì)這類(lèi)問(wèn)題，研究者們認(rèn)為，對(duì)于停電間隔，必須退出該間隔的運(yùn)行壓板并且同時(shí)打開(kāi)該間隔的電流連接片。這將可以規(guī)避停電檢修工作對(duì)安穩(wěn)裝置產(chǎn)生的影響。

圖2 3電流互感器配置接線示意圖

另外，當(dāng)線路中電流互感器回路變更后極性不正確，也會(huì)導(dǎo)致安穩(wěn)裝置的誤動(dòng)作或是不動(dòng)作。具體的，當(dāng)CT線路進(jìn)行線路拆接，更換組別，調(diào)整線圈匝數(shù)比等操作時(shí)，這些過(guò)程中極易發(fā)生電流互感器回路的極性反接的問(wèn)題。這樣將會(huì)直接影響安穩(wěn)裝置對(duì)電網(wǎng)潮流計(jì)算結(jié)果的影響，錯(cuò)誤的潮流計(jì)算結(jié)果將導(dǎo)致安穩(wěn)裝置無(wú)法對(duì)電力系統(tǒng)當(dāng)前工作狀態(tài)做出準(zhǔn)確的判斷，從而使得安穩(wěn)裝置操作不當(dāng)，無(wú)法起到精準(zhǔn)快速恢復(fù)電力系統(tǒng)正常工作的作用。針對(duì)這種問(wèn)題，運(yùn)行單位經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)得出方案，此時(shí)應(yīng)當(dāng)認(rèn)真核實(shí)電流互感器回路的極性是否發(fā)生錯(cuò)誤，接通電源后，可利用帶負(fù)荷測(cè)試，進(jìn)一步檢查接入的安穩(wěn)裝置工作示數(shù)是否顯示正常，從而有效排除因極性反接導(dǎo)致的安穩(wěn)裝置風(fēng)險(xiǎn)因素。在電流互感器這個(gè)方面，也有極個(gè)別的案例表明，當(dāng)電流互感器回路的實(shí)際匝數(shù)比和實(shí)際裝置參數(shù)設(shè)定的變比不一致時(shí)，也會(huì)導(dǎo)致安穩(wěn)裝置的動(dòng)作不正確。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題開(kāi)展分析我們發(fā)現(xiàn)，電流互感器的變比是安穩(wěn)裝置在進(jìn)行潮流計(jì)算是的一個(gè)重要參數(shù)。因此，最終安穩(wěn)裝置的潮流參數(shù)計(jì)算正確與否將與互感器的變比參數(shù)直接相關(guān)。故而，錯(cuò)誤的潮流計(jì)算將導(dǎo)致安穩(wěn)裝置無(wú)法正確判斷與識(shí)別線路中的故障，從而導(dǎo)致誤動(dòng)作，對(duì)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定工作產(chǎn)生風(fēng)險(xiǎn)。而針對(duì)這類(lèi)問(wèn)題，則需要工作人員在日常的設(shè)備驗(yàn)收，定期檢測(cè)與巡檢中，必須仔細(xì)核對(duì)接入安穩(wěn)裝置中的實(shí)際電流互感器的匝數(shù)比，一旦該匝數(shù)比發(fā)生變更，則需要對(duì)安穩(wěn)裝置隊(duì)形間隔中的電流互感器的匝數(shù)比做出相對(duì)應(yīng)的調(diào)整。

(2)安穩(wěn)裝置中壓板操作存在的風(fēng)險(xiǎn)

當(dāng)線路中允切壓板與跳閘的出口壓板無(wú)法對(duì)應(yīng)時(shí)，將導(dǎo)致安穩(wěn)裝置的誤動(dòng)作。具體的，在安穩(wěn)裝置中一般存在有較多的允切壓板與出口壓板，一旦兩種壓板不一致或是無(wú)法一一對(duì)應(yīng)時(shí)，裝置應(yīng)切除的負(fù)荷將和實(shí)際切除負(fù)荷不一致，這將影響安穩(wěn)裝置的正常運(yùn)行。因此，在針對(duì)安穩(wěn)裝置的定期檢查或是驗(yàn)收交付的過(guò)程中，應(yīng)該仔細(xì)核對(duì)裝置中各個(gè)壓板是否正確對(duì)應(yīng)，以及對(duì)應(yīng)標(biāo)簽是否正確，從而避免因壓板不對(duì)應(yīng)導(dǎo)致的安穩(wěn)裝置誤動(dòng)作風(fēng)險(xiǎn)。

另外，針對(duì)運(yùn)行壓板在操作中產(chǎn)生誤投或者是漏退時(shí)也會(huì)導(dǎo)致安穩(wěn)裝置的誤動(dòng)作。針對(duì)這類(lèi)問(wèn)題，在安穩(wěn)裝置的間隔中，當(dāng)有設(shè)計(jì)到投運(yùn)或是退出運(yùn)行壓板的操作發(fā)生時(shí)，應(yīng)將嚴(yán)格按照規(guī)則處理，仔細(xì)核對(duì)，逐條進(jìn)行既定事項(xiàng)。再者，當(dāng)安穩(wěn)裝置的壓板操作順序不正確時(shí)也會(huì)產(chǎn)生安穩(wěn)裝置誤動(dòng)或是不動(dòng)作的情況。工作人員在現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)展線路停電操作時(shí)，若沒(méi)有正確的針對(duì)壓板進(jìn)行投退操作將直接影響安穩(wěn)裝置對(duì)潮流計(jì)算的計(jì)算結(jié)果。當(dāng)停電作業(yè)時(shí)，先停豎線線路，再退運(yùn)行壓板或是重新上電操作，在這兩個(gè)前后操作之間發(fā)生故障時(shí)，安穩(wěn)裝置有可能將斷電的這段時(shí)間間隔算入調(diào)控方案中，進(jìn)而影響潮流計(jì)算結(jié)果，從而對(duì)運(yùn)行線路的安全問(wèn)題產(chǎn)生誤動(dòng)作。因此，針對(duì)上述問(wèn)題，研究人員提出，在安穩(wěn)裝置的元件運(yùn)行的壓板操作必須遵循一定的原則，即先退再投的順序。在某次設(shè)備的停電操作前，應(yīng)該先退出相應(yīng)元器件在運(yùn)行中的壓板，之后再線路或是設(shè)備再次上電后，再進(jìn)行壓板的投入操作。

近年來(lái)，在壓板動(dòng)作方面也存在由于系統(tǒng)的檢測(cè)信息不準(zhǔn)確，導(dǎo)致壓板誤投，從而干擾調(diào)度運(yùn)行監(jiān)控從而影響安穩(wěn)裝置動(dòng)作的問(wèn)題。例如，若產(chǎn)生當(dāng)安穩(wěn)裝置運(yùn)行過(guò)程中系統(tǒng)檢測(cè)誤將壓板信息錯(cuò)誤發(fā)送給安穩(wěn)裝置，將很有可能導(dǎo)致安穩(wěn)裝置無(wú)法對(duì)線路潮流做出準(zhǔn)確的計(jì)算，進(jìn)而無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)工作狀態(tài)的準(zhǔn)確判斷，從而產(chǎn)生對(duì)故障信息誤動(dòng)作或是不動(dòng)作的情況。在這種情況下，需要運(yùn)行工作人員嚴(yán)格執(zhí)行應(yīng)有的人工巡查工作，并按照調(diào)度命令執(zhí)行有關(guān)壓板投退步驟在內(nèi)的所有相關(guān)操作，從而避免上述誤動(dòng)作情況的產(chǎn)生。

4 結(jié)論

電力系統(tǒng)的發(fā)展提升了電力網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)維成本。因此，為保障整個(gè)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行就需要先進(jìn)可靠的安全穩(wěn)定系統(tǒng)以及安穩(wěn)控制策略。安穩(wěn)裝置作為電力系統(tǒng)安全工作的有效防線，有必要針對(duì)其工作中存在的風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行評(píng)估與預(yù)防，進(jìn)而研發(fā)出響應(yīng)管控措施。本文針對(duì)電流互感器回路操作風(fēng)險(xiǎn)與安穩(wěn)裝置壓板操作風(fēng)險(xiǎn)這兩類(lèi)經(jīng)典風(fēng)險(xiǎn)類(lèi)型開(kāi)展討論，進(jìn)一步的解釋了各風(fēng)險(xiǎn)因素的產(chǎn)生原因以及需要注意的問(wèn)題，對(duì)相關(guān)工作人員以及電網(wǎng)公司的進(jìn)一步研究具備一定的參考價(jià)值。