关于智能变电站二次安措防误系统的研究_技术交流_机械工业北京电工技术经济研究所

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关于智能变电站二次安措防误系统的研究

作者: ​赵学峰1 顾卫华2  来源:(1、浙江四方格林系统工程有限公司 2、国网浙江海盐县供电有限公司) 时间:2020-11-20

摘要 在智能变电站开展各类工作牵涉到对相关二次设备的高效、可靠隔离,基于此提出构建二次安措防误系统的目标。首先,基于智能变电站的技术特情,探讨了智能站二次安措防误的全方位、多层次需求。其次,基于智能站的安措信息流情况,对二次安措的操作业务流程进行重新设计。再次,就二次安措防误系统的四个主要模块进行阐述,进一步充实研究内容。最后,就系统实现的关键技术点作出详尽分析,以确保各项功能的完美实现。研究可作为智能站运维增效、安全提升的有效参照。

关键词:智能变电站;二次设备;安措;防误

 


 

0   引言

与常规变电站相比,智能变电站的一个显著技术特点是二次回路的数字化[1],即以IEC 61850规约为依托,采用SV报文、GOOSE报文等形式来实现信息采样、保护跳闸、开入开出等关键任务。这样,进行智能变电站各类改、扩建工作时,如何有效布置二次设备的安措成为一个技术难点(主要是压板数量多、不直观,且无“明显电气断点”,容易造成操作上的漏投退和误投退)[2]。实例:20176月,某500 kV变电站因检修不一致对3/2接线形式中间断路器的合并单元误投检修压板,致使外部线路发生故障而出现站内保护拒动。

故而,为提升智能变电站运检工作的安全性,必须变革基于传统变电站的二次安全措施体系。文献[3]通过对智能站二次系统虚回路链接关系的分析,给出二次安措的具体架构和制定步序。文献[4-5]研究了虚回路的可视化,使安措操作更具直观性。应该说,以上研究对于增进智能站二次系统安措操作的事后监视起到了重要作用,但无助于安措中非正常操作的预防。事实上,当前关于智能变电站防误操作的研究仍偏重于一次设备层面[6-7]

基于以上实情,本文设想依托二次设备在线监测来达成二次安措的智能防误。相关技术路线:遵循安全隔离原则,吸纳自动化技术,对安措操作的执行、校验进行有效简化,并具备对二次设备“安全隔离操作票”的安全可靠性的自动验证。

1  需求分析

执行二次安措的背景和可操作元素见图1所示[2]。执行二次安措的目的,就是根据具体背景择定具体二次设备的可操作元素来达成对该设备的安全隔离。显然,要提升二次安措的防误水平,需侧重于安措措施精选与安措可靠实施的保证,基于此,根据文献[3-5],结合工作经验,梳理出如图2所示的防误安措需求。

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二次安措的执行背景及可操作元素集合

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防误安措需求的梳理

2  业务分析

智能变电站一般为“三层两网”型[8]:①二次设备区划为过程层、间隔层和站控层;②信息流动网络区划为间隔层和站控层。处于过程层的设备是缺乏能力与站控层进行通信的,为了收集过程层监测信息,需要在间隔层增加依托GOOSE传输协议的数据采集装置。而间隔层的所有装置,将经由站控层网络与在线监测平台发生信息交互。图3所示为二次安措的信息流示意。

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二次安措信息流示意

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安措监测信息涵盖示意

由图3和图4可知:二次设备在线监测系统全面符合二次设备安措信息的采集、软压板的遥控,故而可依托二次设备在线监测系统实现二次安措的防误。相关流程设计见图5所示。重点步骤说明:①安措监视模块实时监视安措回路中的压板状态,在正常运行环境下,若压板状态改变将即时生成告警,在安措操作前,退出相关回路压板状态监视;②为规避误整定、误修改,需读取定值、压板状态并保存。

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智能变电站二次安措的操作业务流程

3  设计方案

根据前文所述业务流程,对安措防误的四个主要模块进行设计阐述。

(1)整定防误。该模块作用:通过对安措操作前后时点的相关装置的压板、定值比对来规避人为失误。实现途径:①操作前读取各类压板状态和定值,并进行有效备份;②检修工作完成,设备即将投运前,将执行了恢复操作的压板状态和定值与之前的作可视化对比,若出现变化,需给出变更位置及推送告警信息。

(2)安措监视。该模块作用:对二次虚回路上各种压板投退顺序的正确性进行监视。实现途径:对安措执行后的回路压板作稳定性监视,若发现变更应即时告警,且告警信息递送二次回路可视化模块。

(3)安措执行。流程设计见图6所示。模块功能概览:①能读取并图形显示操作票;②采用直观方式标识操作票状态(未执行/正在执行/执行完成/暂停/执行失败);③单步执行操作票;④允许人为暂停;⑤支持操作票预演和日志记录。

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安措执行模块的业务流程

(4)智能安措。设计概要:①基于二次安措隔离原则或者安措操作的压板投退规则,获得可靠隔离所必须的操作步骤。②支持自动开票、图形开票、手工填写等各类模式,最大程度体现其适应性。③将“②”中获得的安措工作票与隔离分析下安措操作步骤进行比对,即安措校验,

4  技术重点

4.1  安措隔离分析方案

通常,智能变电站的SCD文件包含如图7所示信息,可有效用于二次虚回路的运维支持。

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智能站SCD文件信息涵盖

首先,基于SCD模型得到一、二次设备关联及二次设备之间虚回路关联模型,以便一次设备停电时能精确确立二次安措执行的对象。

其次,对于需要检修的二次设备,可经由二次虚回路确立与之关联的其他它二次设备,然后依托安措原则分析保证隔离到位的安措操作。

再次,对于各种方式产生的操作票,可借助安措规则分析票中是否涵盖必须的安措操作,以验证票的正确性。

最后,对于无法验证的频度极低的硬件操作(断开光纤、出口硬压板等),需人工分析并完善补充。

4.2  安全隔离分析

按照前文内容,可总结出如图8所示的安措隔离的原则体系。根据该体系,结合智能站的技术实情,形成如图9所示关于安全隔离的分析步骤。

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安措隔离的主要原则

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安全隔离分析步骤

4.3  安措校验规范化

为便于各类操作票的对比校验,按照安措要求和操作习惯,罗列三种措施来对操作票进行规范。

(1)设计如图10所示的安措票简化模板。实际应用时,可视一次设备停电与否,结合一二次设备的关联关系、二次虚回路关联模型等来确立需安全隔离的二次设备。“值变化”列指的是操作票的状态值变化。设备类型对应可操作元素类型。虚回路AppID表征二次虚回路标识。

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10  XX站安措票模板示意

(2)遵循主保护→断路器保护→汇控柜→相关联设备的递次顺序对操作元素进行分组;在每一组内,根据操作任务对安全要求,对操作元素规定不同的先后次序。

5  结束语

基于智能变电站环境下二次安措防误的需求分析,进行二次安措操作业务流程的详细研究,对防误子系统的相关功能模块做出设计,并就关键技术点展开深入探究。

安措防误子系统的建立,能一键式达成智能变电站开展各类运检工程的二次安措的出票,且有效执行正确性检验,一方面使需安全隔离的设备得到可靠隔离,另一方面也大幅提高了运维人员的工作效率,且有助于全面缓解安全焦虑,值得推广。

参考文献

[1]     李德金, 张焕云,   , . 智能变电站介并单元与保护装置闭锁关系分析[J]. 电力安全技术, 2016, 18(2): 60-63.

[2]     HE Jinghan, LIU Lin, LI Wenli, et al. Development and research on integrated protection system based on redundant information analysis[J]. Protection and Control of Modem Power Systems, 2017, 2: 1-13.

[3]     张巧霞, 贾华伟, 叶海明, . 智能变电站虚拟二次回路监视方案设计及应用[J]. 电力系统保护与控制, 2015, 43(10): 123-128.

[4]       , 杜丽艳, 杨庆伟. 智能变电站虚回路可视化方案研究与应用[J]. 电网与清洁能源, 2014, 30(10): 32-33.

[5]     秦红霞, 武芳瑛, 彭世宽, . 智能电网二次设备运维新技术研讨[J]. 电力系统保护与控制, 2015, 43(22): 35-40.

[6]     李功新, 周文俊, 林静怀, . 基于D5000平台的调控操作与防误一体化系统[J]. 电力自动化设备, 2014, 34(7): 168-173.

[7]     孙一民, 刘宏君, 姜健宁, . 智能变电站SCD文件管控策略完备性分析[J]. 电力系统自动化, 2014, 38(16): 105-109.

[8]       ,   , 顾雪平, . 电力系统运行状态的趋势辨识[J]. 电工技术学报, 2015, 30(24): 171-180.

 

(收稿日期:2019-11-19)

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