智能变电站检修及数据异常处理机制与验证研究

智能变电站检修及数据异常处理机制与验证研究

刘丽轻孙金宝李炎坤董雪闫海波

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摘要：智能变电站通过把一次系统智能化、二次系统智能化以及物理设备虚拟化，并把三者统一于数字化的数学模型中，采用合乎标准的网络通信平台，实现数据资源的共享，从而实现变电站设计安全稳定经济可靠的目标。在本文中，笔者从智能变电站检修处理机制入手，分析了智能变电站检修及数据的异常处理。

关键词：智能变电站；数据异常处理；验证研究

智能变电站将一、二次系统智能化，将物理设备虚拟化，通过数字化统一建模，采用标准化的网络通信平台，实现信息共享和互操作，以满足安全、稳定、可靠、经济运行的要求。智能变电站二次设备的采样值(SV)及事件(GOOSE)等信息均以数字量的方式通过光缆传输，取代了传统的二次回路，导致检修压板的功能发生根本变化，其主要作用是在被检修设备与运行设备的隔离，再者，采样值以数字量传输，运行中完全有可能发生数据异常现象。智能变电站现场调试中要通过试验来验证检修及数据异常处理机制，以便充分掌握检修压板的投退要求及发生数据异常时的处理方法。

1.智能变电站的检修处理机制

在传统的变电站中，在变电站保护和安全装置上，通常会设置检修压板，这种检修压板是在设置检修装备时安装的，其作用主要是防止装置动作报告、警告信息等一些软文信号发送到监控中心，从而给系统的正常监视造成干扰。

但是智能变电站的检修压板的作用从根本上发生了变化，它的作用主要是控制SV以及GOOSE报文的检修标志位，从而直接影响装置口是不是发生动作。IEC61850《工程继电保护应用模型》对变电站检修处理机制的原则进行了如下

规定，具体来说有以下几点：

①变电站设置的“检修”压板不能离地操作，如果压板投入使用，即表示装置处于检修的状态，其会通过LED状态灯自动向监控中心发送报文，从而提从检修人员装置处于检修状态。

②如果智能的IED装置处于检修状态，那么所有SV，以及MMS报文中的TEST，应当调到1。

③监控后台接收到的SV，GOOSE报文中的test位与装置自身的检修压板状态做比较，如果两者的状态一致，则表示为有效，此时刻进行相关的处理或者动作，如果二者的状态不一致，那么接收端的装置应当继续计算和显示SV的相关量。

④对于变电站的测控装置，如果装置检修压板或者是接收到的GOOSE报文中的test位是1的话，那么上传到MMS报文中的品质q的test位置也应当是1，而且监控中心中的报文内容也不应当显示在简报窗口当中，也不应发出警告，但应及时刷新画面，从而确保画面的状态与实际状态相吻合。

2.检修处理机制验证试验研究

在试验现场的调试中，一项断然不可少的内容是逻辑验证的试验，只有通过相应的试验验证，才能够确保在设备检修时检修压板的可靠、投退的正确性以及运行设备的完全隔离。不过当前，不同的厂家在检修处理机制的实现方面有着不同的设计，因此就有可能出现不同的试验结果，且这些结果需要逐一验证。在下文中，笔者以220kV双母线接线变电站母差保护为例，具体说明检修处理机制试验的实验项目和试验方法。

对于母差的保护，直接采取的是各个间隔合并单元上送的电流以及PT合并单元上送出的电压，通过智能终端直接跳到各个间隔的断路器，以及采集各个间隔的刀闸位置信号。

智能变电站的检修处理机制涉及到的内容有母线的保护、智能终端以及间隔合并单元（MU）、PT合并单元的检修等，这些都需要逐一进行验证，投入线路X、PT间隔投入压板进行验证试验。试验项目如图1所示。

通过表1所示的信息，我们可以总结出智能变电站母差保护检修处理机制：

①如果合并单元和保护装置投入检修，那么保护装置可以动作，而相关的保护不动作。

②当合并单元与保护装置投入检修，保护装置动作，而如果发送的跳闸GOOSE检修状态和智能终端的检修状态不同，那么智能终端不动作。

③母线TV合并投入检修，而其他的设备和装置不投入检修，就自动开放复合电压闭锁。

图1智能变电站母差保护检修处理机制验证试验示意表

3.智能变电站数据异常处理机制

智能变电站中采样值数据发生异常将直接影响到保护及自动装置的逻辑计算，与采样值相关的异常包括数据无效、数据失步、通道延时异常、误退SV接收压板等。虽然各厂家在数据异常的处理机制不完全相同，但总的原则是最大程度保留不受影响的保护逻辑，不能由于数据异常导致保护误动及拒动。通过比较国内较为成熟继电保护厂家的数据异常处理机制，总结为以下几点:

①相电流通道数据异常:闭锁变压器纵差、线路光纤差动、母线差动保护;母联电流通道数据无效不闭锁母差保护且母差自动置互联；某间隔通道数据无效闭锁相应间隔的失灵保护，其他间隔的失灵保护不受影响。

②零序电流通道数据异常:对于变压器零序保护而言，仅闭锁该侧整定为外接零序的零序过流保护段；间隙电流数据无效时，仅该侧闭锁间隙零序过流保护。

③电压通道数据异常:退出线路距离保护，退出线路零序过流方向元件并自动投入TV断线过流；退出变压器方向过流、过压保护及该侧复压元件；开放母差保护该段母线电压闭锁。

④在有流的情况下误退出SV接收压板，保护装置正常接收SV，同时发出异常报文。

⑤数据失步只是针对网采方式，在直采方式下的数据失步不影响保护功能。

4.数据异常处理机制的验证试验

采样值数据异常可能会直接影响保护装置的稳定工作，如果较为严重，很有可能造成误动或者是拒动，由于各个厂家对数据异常所采取的方式不尽相同，因此必须通过试验逐一进行验证，只有这样才能够在发生数据异常时采取相应的措施使系统恢复到正常的状态。

一些数字化的测试仪器，比如SV，其品质因素位置以及修改通道延时的功能，能够用这样的方法来模拟试验验证，不过最好的方式还是通过相关的场景设置，来模拟数据发生异常时的现象，通过这样的方式来验证继电保护的处理机制。

结语：

当前，中国的经济社会发展已经进入转型时期，对电网系统的安全稳定运行提出了新的要求。随着数字技术和网络信息技术的发展，作为电网系统节点变电站，正朝着智能化的方向发展。但智能化的变电站常出现各种故障，从而给电网的正常运行造成不利影响。笔者结合自身经验，在本文中系统探讨了智能变电站检修及数据异常处理机制，以及其验证研究。

参考文献：

[1]刘伟良，李刚，李辉，等.智能变电站检修及数据异常处理机制与试验验证[J].湖南电力，2013（7）.

[2]李宾皑，曾平.智能变电站运行、检修安全策略研究[J].华东电力，2012（9）.