应城220kV智能变电站和常规变电站继电保护调试研究和分析.pdf全文 ...
杨楠 苏波 马超 徐锁照
摘 要：随着电网智能化的发展，智能变电站的发展也进入了一个新阶段。与传统的综合自动化变电站相比，智能变电站采用“三层两网”的结构，极大地节约和优化了建设和运维成本，但同时对运维人员的运行维护技能提出了更高的要求。本文通过总结归纳江苏地区220kV智能变电站和常规变电站在运行维护和倒闸操作上的异同，探讨智能变电站的运维方式，为实际工程运维工作提供参考价值。
关键词：智能电网；智能变电站；运维；倒闸操作
中图分类号：TM77 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）07-0143-03
在整个电力系统中，变电站是十分重要的组成部分。近年来，随着我国的电力事业快速发展，智能变电站成为表征我国现代电力产业发展迅猛的重要标志，并且已经逐渐取代了传统的老式变电站，这使得我国的供电服务质量得到了显著的提升[1]。同时，智能电网的发展也离不开智能变电站的安全平稳运行，因此在实际生活中必须确保智能变电站有高质量高标准的运行维护要求。本文通过将智能变电站与传统常规变电站进行对比，对智能变电站与常规变电站在倒闸操作和安全措施布置上的异同点进行分析，同时对智能变电站的运行与维护提出了简要的观点。
1 智能变电站的基本概念和特点
智能变电站实在数字化变电站的基础之上发展而来的，智能变电站是智能电网的的重要组成部分，是实现电网智能化和电网智能调度的重要环节[2]。数字化、网络化、智能化、集成化是智能变电站的主要特點，也是智能变电站区别于常规变电站的关键。
1.1 智能变电站的基本结构
常规变电站中二次回路采用硬接线，功能配置以及功能之间信息或信号的输入输出存在一一对应的关系，可以直接通过二次接线实现变电站站内二次系统的故障监测和分析[3]；而智能变电站采用三层（过程层、间隔层及站控层）二网（站控层网络、过程层网络）式结构，如图1所示。由于二次系统网络化，使二次系统中出现了合并单元、智能组件和智能终端等各种智能装置以及网络传输和交换设备，常规二次回路变为通信网络，信号之间的连接变为虚拟端子和虚拟回路[4]。
过程层包括变压器、断路器、隔离开关、电流、电压互感器等一次设备及其所属的智能终端，合并单元等智能设备，完成二次系统与一次设备相关的功能，包括实时运行电气量的采集、设备运行状态的监测和控制命令的执行等。
间隔层设备一般指由若干个二次子系统组成，主要包括保护装置、故障录波器、测控装置以及监测功能装置组成的二次设备，可以实现使用该间隔数据信息且作用于一次设备的控制功能，在站控层网络失效的情况下仍能独立完成所在间隔的继电保护功能。
站控层包括自动化控制、监视控制系统、对时系统及通信系统等，可以对全站一、二次设备的控制、告警、监视和交互相关数据信息等功能，从而实现详细的数据采集和全过程监视控制、操作回路闭锁、电能量采集、保护数据信息管理等相关功能。
1.2 智能变电站相较于常规变电站的优势
与常规变电站相比，智能变电站的优势主要体现在以下几个方面：
（1）采用光纤作为继电保护自动组昂志测量电流电压的主通道，传输容量大的同时解决了常规变电站中电流、电压精度手PT、CT负载影响的问题，也有利于在线监测设备的使用与运行。
（2）智能变电站采用一体化信息平台，将五防系统、智能告警、后台监控、在线监测等全面继承，不仅节省了设备投资，而且便于各个子系统之间、各个变电站之间及变电站与调度之间的数据交换，便于实现站域及区域控制。
（3）智能变电站将断路器的操作回路、智能终端、在线监测等一、二次设备集成化，不仅节省了设备的占地面积，且使得一、二次设备的信息交换通道长度大为缩短，一定程度上也避免了电场干扰对二次设备的影响。
（4）采用电子式互感器，不仅精度更高，而且不存在磁饱和问题，无论是正常运行还是事故状态都能为继电保护自动装置提供真实反映一次设备运行状态的测量数据。
1.3 智能变电站运维操作的特点
传统的变电站已经不能满足现代电力企业的需求，而新型的智能变电站正以其独特的特性正在逐渐的取代传统变电站的地位。但是，在实际的运行过程中，智能变电站的倒闸操作等运维工作对运维人员也是全新的挑战，相较于传统的常规变电站，智能变电站的倒闸操作自动化程度、计算机技术更高[5]，因此，运维人员除了对智能变电站的设备及结构有一定的了解，更有必要对常规变电站与智能变电站的倒闸操作进行总结与归纳，为智能变电站的运维工作打下坚实的基础。
2 智能变电站与常规变电站倒闸操作的异同
目前220kV的常规变电站种类，有“四统一”标准下的变电站，也有“六统一”下的变电站，随着电网技术的发展，六统一变电站、智能化变电站的日益增多，这就给运维人员提出了更高的技术要求。如何针对不同类型的变电站正确进行倒闸操作已经成为了一个重要的课题，本节针对220kV针对四统一、六统一及智能变电站这三类不同变电站中的典型操作进行对比总结。
2.1 220kV母线及压变停复役操作操作的异同
针对220kV母线停复役操作，四统一变电站目前配置单套母差保护，而六统一变电站和智能变电站则配置双套母差保护；四统一变电站母联分列压板在母联开关检修的状态下投入，而六统一和智能站分列压板则是由母联开关状态决定。
在现有的操作票中，四统一和六统一站在分开母联开关操作电源均需将PT二次并列，而由于智能变电站采用合并单元进行采集，采集的电压信号经转换后是数字量，因此不需PT二次并列，而部分六统一变电站中保护用电压采的仍然是母线电压，因此还需要PT二次并列；母线复役充电时，四统一保护用的是母差保护自带的短充电保护，六统一保护要求用母联保护的充电保护，而智能站中母差保护已经不再有充电功能，统一使用母联保护的充电过流保护。
四统一和六统一站在停一台压变时需要将压变二次并列，为停压变的母线提供电压，而智能站两条母线压变的电压均接入压变智能柜合并单元，因此在压变智能柜上有一个“强制使用正/副母线电压”小开关，如停正母压变，则切至强制使用副母线电压，如副母压变停电，则切至强制使用正母线电压。此外，这三类变电站母线压变端子箱内设置的二次空开数量也有所区别。
2.2 220kV主变停复役操作的异同
在主变一次设备及主变保护停送电操作上区别主要表现在以下几个方面：四统一站的四统一变电站母联分列压板在母联开关检修的状态下投入，正常时不进行操作，而六统一和智能站分列压板则是由母联开关状态决定——在合上母联开关之后应投入分列压板（或软压板），在拉开母联开关之前投入分列压板。
在主变保护停用的倒闸操作中（以主变A保护为例），四统一站需要退A保护电量保护出口压板，退本套保护至断路器保护失灵开入压板；六统一站操作需退A保护电量保护出口压板，退本套保护至母差保护失灵开入压板；智能变电站的主变A保护停用应退出主变A保护电量保护出口软压板，退本套保护至母差保护失灵开入软压板，并在保护装置上进行检查。
2.3 220kV线路及线路保护停复役操作的异同
四统一、六统一及智能站在220kV线路停复役时一次设备的操作基本一样，区别就在于合上4地刀之后需要拉开的压变二次空开数目。如表1所示。
在线路保护重合闸的配置方面，四统一变电站、六统一变电站、智能变电站之间也有较大的区别。四统一站中，只投一套线路保护的重合闸，停用另一套线路保护的重合闸，两套重合闸有相互启动和相互闭锁回路；而六统一站，每一套线路保护均投入重合闸功能，两套重合闸无相互启动和相互闭锁回路，取消重合闸方式转换开关，每套保护只设置停用重合闸功能压板，投入时，任何故障保护三跳闭重。此外，六统一站的631保护没有失灵启动母差压板，在装有操作箱的保护屏上有“第一组三跳启动失灵”、“第二组三跳启动失灵”压板。
智能变电站与传统变电站不同，保护硬压板大幅度减少，上述压板均为后台软压板，按照规定，软压板必须在监控后台操作。根据标准双重化原则，智能变电站的A套保护与B套保护完全独立[6]。对于智能终端，在接收本套线路保护装置发出的跳闸及闭重信号的同时，也通过电缆连线接收另外一套智能终端的闭重信号，形成内部“闭重”标志，继而发至另一套智能终端。双重标准配置的GOOSE网络之间无任何联系，仅仅通过智能终端实现闭重，符合互相独立的配置原则。
3 智能变电站与常规变电站在二次安措布置上的异同
以220kV线路间隔为例，为保障智能变电站的运行安全，当线路间隔停运检修时，应采取可靠的措施使检修间隔所有设备（包括过程设备、间隔层设备、站控层设备）与运行设备实现隔离，防止检修过程中检修设备调试、传动及高压试验时对运行设备的正常运行造成影响。
在常规变电站中采取的隔离措施主要有退出继电保护装置相关出口压板、拆除与运行设备联系的二次接线、打开输入运行设备的电流回路的短路片等[7]。然而由于智能变电站采用光纤数字通道来进行保护装置、测控装置、合并单元等设备之间的信息采集与交互，因此与常规变电站采用的二次安措布置有所区别，应当进行注意与区分。
（1）应采取防止认为断开检修设备与运行设备相连的光纤通道。智能站中的智能设备均具备光纤通道的检测功能，而光纤通道中断时往往会闭锁相应的智能设备，因此不能采用断开检修设备与运行设备光纤通道的方法来隔离检修设备与运行设备的联系[8]。在间隔停运检修时，应及时退出母线保护中该间隔的开入采集GOOSE压板“XX间隔GOOSE接收压板”和电流采集控制压板“XX间隔SV投入压板”以屏蔽母线保护对停运间隔的采样，防止停运间隔一次设备检修传动或保护通流试验时对运行中的母线保护造成影响。
（2）应采取防止断路器失灵保护误动的措施。为了防止在保护装置传动试验时，线路保护的断路器失灵开出动作影响配置于母线保护中的断路器失灵保护，应退出线路保护装置中的失灵启动GOOSE出口压板，如果確实需要检查线路保护装置的断路器失灵开出功能，可以采用GOOSE出口检查或短时退出母线差动保护出口烟板观察开入变为的方法。
（3）应采取防止母线差动保护误动的措施。为了防止电流互感器在通流或高压绝缘试验过程中影响母线差动保护，应退出母线差动保护中停运间隔的电流采样通道控制压板，屏蔽停电间隔的SV电流采样。
（4）应采取防止变电站监控系统运行的措施。为了防止在设备调试实验时线路间隔层设备、过程层设备向监控系统发送告警信息，影响变电站正常运行监控，应在站控层监控系统投入停运线路的检修状态，屏蔽检修设备的告警信息。为防止投入调试设备的检修压板对设备的功能调试造成影响，不能采用投入调试设备的检修压板的方法来屏蔽检修设备的告警信息。
4 结语
本文通过对比智能变电站与常规变电站上的异同，总结出220kV智能变电站倒闸操作和二次安措布置上的注意事项。随着经济社会发展和电力技术的进步，智能变电站的结构与配置也在不断优化和改进之中，因此智能变电站的运行维护操作也不是一成不变的，这就需要运维人员根据现场实际情况，随时调整运维方式，不断的对比、总结与归纳智能变电站的运维工作，保证电网的安全稳定运行。
参考文献
[1]万学飞.智能变电站关键技术及其构成分析[J].中国新技术新产品，2016，（2）：16.
[2]马永刚，徐思华.智能化变电站运行维护问题的探讨[J].中国新技术新产品，2016，（2）：19.
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[4]马涛，武万才，冯毅.智能变电站继电保护设备的运行和维护[J].电气技术，2015，（6）：130-131+134.
[5]岳颜.从运维人员的角度浅析智能变电站与常规变电站的关键区别[J].科技创新与应用，2015，（33）：168-169.
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[8]侯伟宏，裘愉涛，吴振杰，吴靖.智能变电站继电保护GOOSE回路安全措施研究[J].中国电力，2014，47（9）：143-148.
