论文部分内容阅读
摘要：随着数字化变电站的发展，IEC 61850协议的推广，解决了数字化后设备与设备间的互操作性、互换性的一个统一平台协议。数字技术的可靠性，实时性，经济性正在逐步提高。对数字化变电站的现状和存在问题进行了分析和研究，讨论了二次设备维护的必要性和可行性，并提出了二次设备缺陷查找的新方案。
关键词：智能变电站 状态 检修
0 引言
智能变电站是由智能化一次设备（电子式互感器、智能化开关等）和网络化二次设备分层（过程层、间隔层、站控层）构建，建立在IEC61850通信规范基础上，能够实现变电站内智能电气设备间信息共享和互操作的现代化变电站。智能变电站是应用IEC61850进行建模和通信的变电站，智能变电站体现在过程层设备的智能化，整个站内信息的网络化，以及开关设备实现智能化。智能变电站建设，二次设备满足智能变电站的要求。整站网络建立在IEC61850通信技术规范基础上，按分层分布式来实现整站数字化实现变电站内智能电气设备间的信息共享和互操作性。整站的网络架构从整体上分为三层：站控层、间隔层和过程层。智能变电站可以实现站内设备的在线监测，自动化程度较高，满足设备的状态检修技术要求。
1 智能变电站专业巡检项目的确定
为能正确反映装置的状态，设备状态评价应基于收集的信息，由维护人员做出综合判断。鉴于智能电子设备的特点，主要以运行和检验信息为主。常规项目的检查同常规变电站相同，智能变电站除常规项目检查外，还应检查以下项目，才能正确反应装置的状态：①合并单元（MU）应无告警信息，查看菜单项中的激光功率变化情况；②GOOSE交换机信号灯指示正常；③GOOSE网络通讯情况无告警信息；④网络记录仪、录波器、信息子站分析历史数据无异常；⑤户外智能终端箱的防雨、防潮、防冻、防尘等措施应完好。
2 设备状况评价项目的确定
利用收集到的设备各类状态信息，依据相关标准，确定设备状态和发展趋势。设备状态评价应基于收集的信息，由维护人员做出综合判断。鉴于智能电子设备的特点，主要以运行和检验信息为主。依据相关标准，设备状态可划分为正常状态、异常状态、严重状态3类。正常状态：各状态量均符合标准要求，技术性能完好、运行工况稳定，不存在一般及以上等级的缺陷且与运行条件相适应。异常状态：单项重要状态量已发生明显变化，接近或超过标准限值，存在可能影响安全运行的一般缺陷。严重状态：技术性能下降严重，重要状态量至少有1项严重超出标准限值，发生严重缺陷或危急缺陷，运行工况已不能适应运行条件要求。
3 异常处理
由于智能变电站过程层采用光缆作为媒介不同于常规的控制电缆，以此间隔单元任一智能电子设备关闭电源、故障异常处理及更换时，对整站一次及二次系统的影响和注意事项如下所示，维护中应予以特别注意。
间隔单元设备故障处理注意事项：①故障设备：间隔合并单元。注意事项：对双套配置的，退出相应母差保护及本间隔保护，相关联装置出现报警信息。对单套配置的，一次必须停电，并退出母差相应间隔。②故障设备：母线PT 合并单元。注意事项：对从本合并单元引出电压的装置，根据装置原理做出失去电压后的相应处理。③故障设备：线路保护装置。注意事项：对双套配置的，对于配置线路失灵功能的母差保护，当保护装置故障可能导致误开出失灵GOOSE时，退出相应母差保护的失灵功能；反之，不考虑对母差保护失灵功能的影响，相关联装置出现报警信息。对单套配置的，一次必须停电，并退出母差相应线路间隔。④故障设备：母联及分段保护装置。注意事项：仅在充电时考虑，视为无保护状态处理。⑤故障设备：备自投装置。注意事项：退出备自投功能，相关联装置出现报警信息。⑥故障设备：主变保护装置。注意事项：对双套配置的，对于配置主进失灵功能的母差保护，当保护装置故障可能导致误开出失灵GOOSE时，退出相应母差保护的失灵功能；反之，不考虑对母差保护失灵功能的影响，相关联装置出现报警信息。对单套配置的，一次必须停电，并退出母差相应主变间隔。⑦故障设备：母线保护装置。注意事项：对双套配置的，应退出故障母线保护装置防止其对系统造成影响，相关联装置出现报警信息。对单套配置的，母线将失去保护。⑧故障设备：主变过负荷联切装置。注意事项：主变过负荷时将失去联切功能，相关联装置出现报警信息。⑨故障设备：低周低压保护装置。注意事项：系统将失去低频低压减载功能，相关联装置出现报警信息。■故障设备：间隔交换机。注意事项：影响本间隔GOOSE链路，应视失去本间隔保护处理。■故障设备：公用交换机。注意事项：根据交换机所处网络位置以及网络结构确定其影响范围。可能影响母差保护、变压器保护、过负荷联切等公用设备。■故障设备：线路智能终端。注意事项：双套配置时，考虑与本智能终端相关联设备的影响。单套配置的，正常运行时考虑母差、联切装置、自投、低周减载及本保护不能执行本间隔动作的影响。■故障设备：母联智能终端。注意事项：单套配置的，在充电保护投入时视为控断处理，正常运行时考虑主变联跳母联（分段）、备自投母联（分段）不能执行的影响。双套配置时，考虑与本智能终端相关联设备（如主变保护、备自投等）的影响。■故障设备：主进智能终端。注意事项：单套配置时，正常运行时考虑主变保护跳本侧、母差跳本侧主进不能执行的影响。双套配置时，考虑与本智能终端相关联设备的影响。■故障设备：主变本体智能终端。注意事项：影响通过本智能终端的遥控、遥调、遥信功能。■故障设备：PT智能终端。注意事项：影响通过本智能终端的遥控、遥信功能。■故障设备：GOOSE光纤通道。注意事项：影响通过该GOOSE链路连接的相关联设备的运行。■故障设备：交流光纤通道。注意事项：影响通过该交流光纤连接的相关联设备的运行。
4 采样通道及GOOSE通道试验方法
4.1 采样数据通道异常试验 对PT采集器、电流采集器、PT合并器的光纤输入，分别进行插拔、临界接触、频繁中断等光纤异常试验，保护告警灯亮，报“本侧采样数据异常”事件。装置只对接收数据进行判断，装置内部定值和压板控制。判断原理，靠通道数据零漂判断，无零漂表示某一部分光纤断裂。对保护与间隔合并器的通信光纤进行插拔、临界接触、频繁中断等光纖异常试验，保护告警灯亮，报“本侧采样通信中断”事件。
4.2 GOOSE通道中断试验 如果配置有GOOSE接收功能，拔下保护的GOOSE接收光纤，保护告警灯亮，报“GOOSE接收中断”事件。 拔下保护装置的发送光纤，也报保护告警灯亮，报“GOOSE接收中断”事件。
交换机分全双工和半双工模式，采用全双工模式，交换机对接收的数据进行判断，交换机上的GOOSE输入输出端口，如果输入端口没有数据输入到交换机，交换机认为此光口出问题，将屏蔽此光口的输入输出数据，保护装置报本次采样数据异常，本侧光纤通道中断。
交换机和智能单元的输入输出模式是：当智能终端的输入端口出现问题（即交换机的输出端口），智能单元将把带有数据出错的数据帧发送到交换机，由交换机返回到保护装置，因此交换机能够接收到智能单元发送到交换机的数据，所以交换机不会报警，也不会屏蔽这对交换机光端口。应由保护装置判断为智能单元采样异常。
保护装置的光纤通道中断和采样数据异常报警，报警灯在数据或通道没有恢复之前不应该能够被复归掉。另外，保护装置内不应该设置，判断采样数据异常和纤通道中断的控制字，应当都判。
5 结语
智能变电站技术的应用是电力系统发展的需要，可大大减少二次设备和电缆的数量，克服目前常规保护状态监测存在的困难。通过实际运行经验证明智能变电站二次设备的巡检和测试项目是合理的、有效的，发现了智能变电站二次设备运行中存在的一些问题并提出了解决方案，为智能变电站二次设备维护提供了有利的参考意见。
参考文献：
[1]谭文恕.变电站通信网络和系统协议IEC61850介绍，电网技术[J].2001，25（9）：8-11.
[2]高翔.数字化变电站应用技术.北京：中国电力出版社，2008，1（1）：1-5.
[3]许晓慧.智能电网导论.北京：中国电力出版社，2009.
[4]高翔，张沛超.数字化变电站的主要特征和关键技术[J].电网技术，2006，30（23）：67-87.
[5]杨奇逊.变电站综合自动化技术发展趋势.电力系统自动化，1997，21（10）：7-9.
作者简介：
王韶华（1969-），男，山西阳泉人，毕业于华北工学院，工程师，多年从事电力生产与管理工作。
关键词：智能变电站 状态 检修
0 引言
智能变电站是由智能化一次设备（电子式互感器、智能化开关等）和网络化二次设备分层（过程层、间隔层、站控层）构建，建立在IEC61850通信规范基础上，能够实现变电站内智能电气设备间信息共享和互操作的现代化变电站。智能变电站是应用IEC61850进行建模和通信的变电站，智能变电站体现在过程层设备的智能化，整个站内信息的网络化，以及开关设备实现智能化。智能变电站建设，二次设备满足智能变电站的要求。整站网络建立在IEC61850通信技术规范基础上，按分层分布式来实现整站数字化实现变电站内智能电气设备间的信息共享和互操作性。整站的网络架构从整体上分为三层：站控层、间隔层和过程层。智能变电站可以实现站内设备的在线监测，自动化程度较高，满足设备的状态检修技术要求。
1 智能变电站专业巡检项目的确定
为能正确反映装置的状态，设备状态评价应基于收集的信息，由维护人员做出综合判断。鉴于智能电子设备的特点，主要以运行和检验信息为主。常规项目的检查同常规变电站相同，智能变电站除常规项目检查外，还应检查以下项目，才能正确反应装置的状态：①合并单元（MU）应无告警信息，查看菜单项中的激光功率变化情况；②GOOSE交换机信号灯指示正常；③GOOSE网络通讯情况无告警信息；④网络记录仪、录波器、信息子站分析历史数据无异常；⑤户外智能终端箱的防雨、防潮、防冻、防尘等措施应完好。
2 设备状况评价项目的确定
利用收集到的设备各类状态信息，依据相关标准，确定设备状态和发展趋势。设备状态评价应基于收集的信息，由维护人员做出综合判断。鉴于智能电子设备的特点，主要以运行和检验信息为主。依据相关标准，设备状态可划分为正常状态、异常状态、严重状态3类。正常状态：各状态量均符合标准要求，技术性能完好、运行工况稳定，不存在一般及以上等级的缺陷且与运行条件相适应。异常状态：单项重要状态量已发生明显变化，接近或超过标准限值，存在可能影响安全运行的一般缺陷。严重状态：技术性能下降严重，重要状态量至少有1项严重超出标准限值，发生严重缺陷或危急缺陷，运行工况已不能适应运行条件要求。
3 异常处理
由于智能变电站过程层采用光缆作为媒介不同于常规的控制电缆，以此间隔单元任一智能电子设备关闭电源、故障异常处理及更换时，对整站一次及二次系统的影响和注意事项如下所示，维护中应予以特别注意。
间隔单元设备故障处理注意事项：①故障设备：间隔合并单元。注意事项：对双套配置的，退出相应母差保护及本间隔保护，相关联装置出现报警信息。对单套配置的，一次必须停电，并退出母差相应间隔。②故障设备：母线PT 合并单元。注意事项：对从本合并单元引出电压的装置，根据装置原理做出失去电压后的相应处理。③故障设备：线路保护装置。注意事项：对双套配置的，对于配置线路失灵功能的母差保护，当保护装置故障可能导致误开出失灵GOOSE时，退出相应母差保护的失灵功能；反之，不考虑对母差保护失灵功能的影响，相关联装置出现报警信息。对单套配置的，一次必须停电，并退出母差相应线路间隔。④故障设备：母联及分段保护装置。注意事项：仅在充电时考虑，视为无保护状态处理。⑤故障设备：备自投装置。注意事项：退出备自投功能，相关联装置出现报警信息。⑥故障设备：主变保护装置。注意事项：对双套配置的，对于配置主进失灵功能的母差保护，当保护装置故障可能导致误开出失灵GOOSE时，退出相应母差保护的失灵功能；反之，不考虑对母差保护失灵功能的影响，相关联装置出现报警信息。对单套配置的，一次必须停电，并退出母差相应主变间隔。⑦故障设备：母线保护装置。注意事项：对双套配置的，应退出故障母线保护装置防止其对系统造成影响，相关联装置出现报警信息。对单套配置的，母线将失去保护。⑧故障设备：主变过负荷联切装置。注意事项：主变过负荷时将失去联切功能，相关联装置出现报警信息。⑨故障设备：低周低压保护装置。注意事项：系统将失去低频低压减载功能，相关联装置出现报警信息。■故障设备：间隔交换机。注意事项：影响本间隔GOOSE链路，应视失去本间隔保护处理。■故障设备：公用交换机。注意事项：根据交换机所处网络位置以及网络结构确定其影响范围。可能影响母差保护、变压器保护、过负荷联切等公用设备。■故障设备：线路智能终端。注意事项：双套配置时，考虑与本智能终端相关联设备的影响。单套配置的，正常运行时考虑母差、联切装置、自投、低周减载及本保护不能执行本间隔动作的影响。■故障设备：母联智能终端。注意事项：单套配置的，在充电保护投入时视为控断处理，正常运行时考虑主变联跳母联（分段）、备自投母联（分段）不能执行的影响。双套配置时，考虑与本智能终端相关联设备（如主变保护、备自投等）的影响。■故障设备：主进智能终端。注意事项：单套配置时，正常运行时考虑主变保护跳本侧、母差跳本侧主进不能执行的影响。双套配置时，考虑与本智能终端相关联设备的影响。■故障设备：主变本体智能终端。注意事项：影响通过本智能终端的遥控、遥调、遥信功能。■故障设备：PT智能终端。注意事项：影响通过本智能终端的遥控、遥信功能。■故障设备：GOOSE光纤通道。注意事项：影响通过该GOOSE链路连接的相关联设备的运行。■故障设备：交流光纤通道。注意事项：影响通过该交流光纤连接的相关联设备的运行。
4 采样通道及GOOSE通道试验方法
4.1 采样数据通道异常试验 对PT采集器、电流采集器、PT合并器的光纤输入，分别进行插拔、临界接触、频繁中断等光纤异常试验，保护告警灯亮，报“本侧采样数据异常”事件。装置只对接收数据进行判断，装置内部定值和压板控制。判断原理，靠通道数据零漂判断，无零漂表示某一部分光纤断裂。对保护与间隔合并器的通信光纤进行插拔、临界接触、频繁中断等光纖异常试验，保护告警灯亮，报“本侧采样通信中断”事件。
4.2 GOOSE通道中断试验 如果配置有GOOSE接收功能，拔下保护的GOOSE接收光纤，保护告警灯亮，报“GOOSE接收中断”事件。 拔下保护装置的发送光纤，也报保护告警灯亮，报“GOOSE接收中断”事件。
交换机分全双工和半双工模式，采用全双工模式，交换机对接收的数据进行判断，交换机上的GOOSE输入输出端口，如果输入端口没有数据输入到交换机，交换机认为此光口出问题，将屏蔽此光口的输入输出数据，保护装置报本次采样数据异常，本侧光纤通道中断。
交换机和智能单元的输入输出模式是：当智能终端的输入端口出现问题（即交换机的输出端口），智能单元将把带有数据出错的数据帧发送到交换机，由交换机返回到保护装置，因此交换机能够接收到智能单元发送到交换机的数据，所以交换机不会报警，也不会屏蔽这对交换机光端口。应由保护装置判断为智能单元采样异常。
保护装置的光纤通道中断和采样数据异常报警，报警灯在数据或通道没有恢复之前不应该能够被复归掉。另外，保护装置内不应该设置，判断采样数据异常和纤通道中断的控制字，应当都判。
5 结语
智能变电站技术的应用是电力系统发展的需要，可大大减少二次设备和电缆的数量，克服目前常规保护状态监测存在的困难。通过实际运行经验证明智能变电站二次设备的巡检和测试项目是合理的、有效的，发现了智能变电站二次设备运行中存在的一些问题并提出了解决方案，为智能变电站二次设备维护提供了有利的参考意见。
参考文献：
[1]谭文恕.变电站通信网络和系统协议IEC61850介绍，电网技术[J].2001，25（9）：8-11.
[2]高翔.数字化变电站应用技术.北京：中国电力出版社，2008，1（1）：1-5.
[3]许晓慧.智能电网导论.北京：中国电力出版社，2009.
[4]高翔，张沛超.数字化变电站的主要特征和关键技术[J].电网技术，2006，30（23）：67-87.
[5]杨奇逊.变电站综合自动化技术发展趋势.电力系统自动化，1997，21（10）：7-9.
作者简介：
王韶华（1969-），男，山西阳泉人，毕业于华北工学院，工程师，多年从事电力生产与管理工作。