李慧琴

摘要：隨著智能變電站的推廣實施，二次設(shè)備運維方面的問題逐漸暴露，如SCD文件管控薄弱，新裝置運行狀態(tài)缺乏監(jiān)視，二次回路不可視，裝置調(diào)試可能給運行設(shè)備帶來較大風(fēng)險等?，F(xiàn)分析了二次設(shè)備運維技術(shù)現(xiàn)狀，提出了站內(nèi)二次設(shè)備統(tǒng)一配置、多環(huán)節(jié)清晰解耦以及在線版本比對的模型文件管控方法，給出了基于網(wǎng)絡(luò)報文記錄分析裝置實現(xiàn)二次設(shè)備在線監(jiān)測和回路可視化的技術(shù)方案，還研究了裝置的離線仿真、在線仿真等調(diào)試技術(shù)。該研究著眼于智能變電站的痛點問題，可顯著降低運行和改擴建過程中的風(fēng)險，解決二次設(shè)備運維困難的問題，為智能變電站發(fā)展進行了有益的探索。

關(guān)鍵詞：智能變電站;二次設(shè)備運維;關(guān)鍵技術(shù)

引言

智能電網(wǎng)是當(dāng)前電網(wǎng)發(fā)展的趨勢，智能變電站作為智能電網(wǎng)的重要組成部分，是智能電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)核心。智能電網(wǎng)通過智能變電站實現(xiàn)了對運行數(shù)據(jù)的采集并執(zhí)行相關(guān)的命令單元，確保智能電網(wǎng)相關(guān)功能的實現(xiàn)。因此，智能變電站的設(shè)計不但需要體現(xiàn)智能電網(wǎng)的主要特征，而且還要能夠體現(xiàn)出智能電網(wǎng)關(guān)鍵設(shè)備的應(yīng)用。本文對智能變電站二次設(shè)備關(guān)鍵技術(shù)進行了探討[1]。

1二次運維現(xiàn)狀

1.1 文件管控

智能變電站自動化系統(tǒng)配置以SCD文件為基礎(chǔ)，在實際工程配置過程中模型文件管控方面存在幾個問題：一是缺乏統(tǒng)一管控的理念和設(shè)備;二是缺乏版本比對工具和方法;三是缺乏二次設(shè)備運行模型的在線校驗工具，存在模型更新后忘記下載或裝置解析出錯的風(fēng)險。

1.2二次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)視

相比常規(guī)變電站來說，智能變電站間隔層和過程層裝置的信號能提供豐富的裝置運行自檢信息，但是二次設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)視研究還不深入，這些信號還沒有被充分利用起來。

1.3運行設(shè)備調(diào)試

二次設(shè)備調(diào)試主要還是沿用常規(guī)變電站的調(diào)試方法，站內(nèi)模型修改后缺乏全面的離線驗證手段，運行狀態(tài)的設(shè)備和調(diào)試狀態(tài)的設(shè)備必須進行物理隔離，裝置間功能無法進行在線驗證。智能變電站設(shè)備均基于IEC61850規(guī)范，使用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型，具備引入新的離線仿真調(diào)試和在線仿真調(diào)試方法的條件[2]。

2二次設(shè)備集成化思路及關(guān)鍵技術(shù)

2.1需求分析

二次設(shè)備整合和集成是實現(xiàn)新一代智能變電站最終目標(biāo)的首要任務(wù)及重要途徑。從技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求的角度來分析，二次設(shè)備按面向間隔配置，每個間隔部署保護、測控、PMU、計量、錄波等裝置，各裝置功能相互獨立，可靠性高，維護方便。但二次裝置硬件配置重復(fù)，全站接線復(fù)雜，信息共享不充分，缺乏全站系統(tǒng)層的協(xié)調(diào)和功能優(yōu)化，整體投資成本較大。隨著計算機技術(shù)發(fā)展及芯片集成化處理能力不斷提高，在保障電網(wǎng)安全運行可靠的前提下，將現(xiàn)有成熟應(yīng)用的功能、設(shè)備進行集成或整合。

2.2關(guān)鍵技術(shù)

新型二次設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)有以下幾個方面。

（1） 集成化二次設(shè)備硬件平臺化技術(shù)。采用通用一體化硬件平臺和插件式功能板件設(shè)計，達到“插件易更換，裝置易互換”的應(yīng)用效果;采用模塊化的多CPU硬件架構(gòu)+高速內(nèi)部總線統(tǒng)一高效的數(shù)據(jù)采樣、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存貯、數(shù)據(jù)傳輸處理。（2）二次設(shè)備功能模塊化和配置組態(tài)技術(shù)。通過裝置支撐軟件提供接口，將應(yīng)用功能與硬件平臺解耦;選配不同的插件和功能模塊組建合適的應(yīng)用裝置;應(yīng)用功能模塊支持可視化編程和配置組態(tài);具有結(jié)構(gòu)清晰、集成度高、擴展性好、適應(yīng)性強等特點。（3）二次設(shè)備運行狀態(tài)采集和監(jiān)視技術(shù)。由自檢信息擴展至物理板件、通信端口以及邏輯鏈路等監(jiān)測;采用嵌入式采集方式;為二次設(shè)備可視化運維、健康評估和狀態(tài)檢修提供數(shù)據(jù)支持。（4）時間同步狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)。閉環(huán)時間同步狀態(tài)管理，監(jiān)測量包括對時間狀態(tài)測量數(shù)據(jù)和設(shè)備狀態(tài)自檢數(shù)據(jù)，采用SNTP基于乒乓原理問答機制進行時間同步狀態(tài)監(jiān)測;以告警直傳上送時間同步狀態(tài)給調(diào)度[3]。

3二次設(shè)備模塊化設(shè)計

二次設(shè)備采用模塊化設(shè)計，解決傳統(tǒng)建設(shè)模式存在的現(xiàn)場施工量大、施工周期長、建設(shè)質(zhì)量難以掌控、二次設(shè)備接線工作量大的問題。

3.1模塊化設(shè)計方案

3.1.1組合二次設(shè)備的模塊式設(shè)計

結(jié)合變電站標(biāo)準(zhǔn)配送式理念，針對組合式二次設(shè)備的特點，在現(xiàn)有硬件系統(tǒng)及生產(chǎn)工藝不需大改的基礎(chǔ)上，設(shè)計組合式二次柜體，集成多個功能模塊設(shè)備（后臺、服務(wù)器、電源等），在廠家生產(chǎn)、拼裝、調(diào)試后，以整體形式發(fā)往現(xiàn)場，減少現(xiàn)場施工量及施工周期。組合柜內(nèi)采用固定模塊式設(shè)計，方便后期更換及運維。

3.1.2組合二次設(shè)備的即插即用

由廠家在柜內(nèi)設(shè)置集中接線區(qū)，將柜間裝置的輸入輸出信號及電源在集中接線區(qū)進行航空插頭配置，通過與柜外的預(yù)制光纜和預(yù)制電纜直接連接，達到與系統(tǒng)溝通的功能。組合柜與外部預(yù)制線纜在現(xiàn)場可進行快速對接，實現(xiàn)即插即用[4]。

3.2更換式檢修方案

為了適應(yīng)現(xiàn)場快速檢修響應(yīng)的需求，在檢修片區(qū)樞紐站或地市級檢修公司設(shè)置檢修中心。在檢修中心設(shè)置備用裝置庫，當(dāng)現(xiàn)場就地化二次設(shè)備檢修和故障更換時，在檢修中心對備用裝置配置和測試后發(fā)往現(xiàn)場，現(xiàn)場經(jīng)整組傳動后即可投運，現(xiàn)場作業(yè)時間大幅縮短。更換式檢修方案主要涉及裝置標(biāo)準(zhǔn)化接口、配置文件備份技術(shù)、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測等關(guān)鍵技術(shù)。就地化二次設(shè)備采用標(biāo)準(zhǔn)化接口，實現(xiàn)各個廠家同種類型設(shè)備的互換，提升了安裝效率。標(biāo)準(zhǔn)化航插接口實現(xiàn)“即插即用”，現(xiàn)場作業(yè)簡單高效，減少了停電時間，提高了工作安全性;設(shè)備接線采用航空插頭預(yù)制，安裝簡單，設(shè)備檢修和故障更換時的安裝時間大幅縮短，避免了誤操作;基于標(biāo)準(zhǔn)化接口采用自動測試技術(shù)可提高設(shè)備調(diào)試效率。

就地化保護采用保護智能管理單元進行配置管理。就地化保護投運后通過智能管理單元對保護設(shè)備相關(guān)的參數(shù)進行備份。備份文件包括CID、CCD、工程參數(shù)、定值等。智能管理單元發(fā)送啟動備份命令，裝置應(yīng)答后啟動備份，將需備份的所有內(nèi)容形成一個數(shù)據(jù)文件后，上送備份文件生成報告，智能管理單元以MMS文件服務(wù)召喚備份數(shù)據(jù)文件。

采用無液晶的就地化二次設(shè)備后，保護裝置的狀態(tài)監(jiān)測功能集中在就地化保護智能管理單元完成，自動化裝置的狀態(tài)監(jiān)測功能集中在監(jiān)控后臺完成。二次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)接收裝置保護動作、告警信息、狀態(tài)變位和監(jiān)測信息，在線分析采集的各種數(shù)據(jù)信息，對收集到的數(shù)據(jù)進行過濾、分類、存儲等，最終實現(xiàn)實時監(jiān)視分析二次設(shè)備及保護信息專網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)通信狀態(tài)。二次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)能以直觀的方式將智能變電站保護系統(tǒng)的運行狀況反映給變電站運檢人員和調(diào)度人員，為智能變電站二次系統(tǒng)的日常運維、異常處理及電網(wǎng)事故智能分析提供決策依據(jù)[5]。

結(jié)束語

綜上所述，智能變電站二次設(shè)備模塊化集成的設(shè)計技術(shù)可以以模塊化劃分，模塊化組合的二次設(shè)備方案體現(xiàn)了模塊組合設(shè)計、工廠化安裝和整體運輸?shù)奶攸c，除了降低工地和接線任務(wù)量，需要大幅度提高建設(shè)效率。二次設(shè)備模塊化設(shè)計屬于智能變電站模塊化建設(shè)的發(fā)展趨勢，設(shè)計原則建議根據(jù)變電站的一次設(shè)備型式、布置和建設(shè)模式。隨著智能變電站自動化系統(tǒng)的發(fā)展不斷完善，對二次設(shè)備集成度要求越來越高，面向間隔的功能將逐漸就地化處理并與一次設(shè)備間進集成，最終實現(xiàn)真正意義上的“智能設(shè)備”。

參考文獻：

[1]莊研，李成棟，胡紹謙.智能變電站二次設(shè)備運維管控技術(shù)研究與實現(xiàn)[J].機電信息，2019（18）：22-24.

[2]曹寶玉.智能變電站二次設(shè)備運維關(guān)鍵技術(shù)研究[D].湖北工業(yè)大學(xué)，2017.

[3]石敏.新一代智能變電站集成化二次設(shè)備關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用研究[D].華北電力大學(xué)（北京），2016.

[4]潘勇，袁滌非，梅玉成，季東方，顧錦書.室內(nèi)智能變電站組合式二次設(shè)備方案及關(guān)鍵技術(shù)研究[J].華電技術(shù)，2014，36（04）：30-33+78.

[5]曾劍鋒.智能變電站二次設(shè)備關(guān)鍵技術(shù)探析[J].中國電業(yè)（技術(shù)版），2014（01）：44-46.