智能变电站二次系统提升安全措施可靠性策略研究

王锋，魏勇，刘星，马晨曦，胡源奇

（1.国网河南省电力公司济源供电公司，河南济源459000；2.许继电气股份有限公司，河南许昌461000）

智能变电站二次系统提升安全措施可靠性策略研究

王锋1，魏勇2，刘星2，马晨曦2，胡源奇2

（1.国网河南省电力公司济源供电公司，河南济源459000；2.许继电气股份有限公司，河南许昌461000）

针对智能变电站数据传输网络化、信息表现虚拟化背景下，二次安全措施较传统变电站综自系统发生较大变化的现状，剖析了目前智能变电站二次安全措施的主要方式，分析了二次安全措施存在的问题，研究了虚端子及回路可视化技术等提高二次系统安全措施可靠性的策略，对智能变电站的运行维护具有一定的参考价值。

智能变电站；二次系统；安全措施；虚端子可视化；虚回路可视化

引言

二次系统安全措施作为隔离运行设备，保障检修或消缺过程安全可靠的重要手段，在变电站运维检修中具有举足轻重的地位。智能变电站是坚强智能电网的重要支撑，保障智能变电站的安全稳定运行，保证检修运维过程的可靠性是智能变电站的重要工作内容。与传统变电站相比，智能变电站的设备具有数据传输网络化、信息表现虚拟化的特点，引入了合并单元、智能终端等新设备，同时装置之间主要由光纤连接。由于二次结构的变化，传统变电站中退硬压板、解连接线等物理断链的安全措施思路在智能变电站已经不适用[1]。智能变电站的光纤回路不宜频繁拔插，主要利用软压板和检修机制进行逻辑隔离，这种隔离措施存在不直观的问题，在检修过程中容易误操作和漏操作，并且逻辑隔离措施对二次设备自身的可靠性要求较高[2-3]。加上目前智能变电站缺乏明确的二次安全措施思路，导致在实际的运维检修过程中出现了许多安全问题。为了保证智能变电站的安全稳定运行，保障现场运行及检修人员的人生安全，研究提升智能变电站二次系统安全措施的关键技术十分迫切和必要。

1 智能变电站二次安全措施业务分析

传统变电站的设备之间主要采用电缆连接，二次安全措施的主要对象是模拟量回路，保护装置跳合闸、启失灵等开出回路以及后台遥控回路等，二次安全措施的执行方式也以退保护硬压板、解控制或跳合闸回路、断开进入装置的电压电流回路等物理断链的方式为主，核心思想是具备“明显电气断点”。智能变电站的交流采样、控制回路以及信号回路主要由数字信息流来进行传输，大幅减少了传统变电站中的光缆与硬压板，其二次安全措施有一部分继承了传统变电站，但是相对于传统变电站，又有很大的不同，具体表现如下：

1.1 物理隔离方式的沿袭

传统变电站中的物理断点隔离的方式在智能变电站中依然有所体现，主要表现为断开光纤、退出智能终端出口硬压板两种方式。相对于传统变电站，智能变电站的二次回路包括硬接线回路及虚端子回路，采用了大量的光缆代替了传统变电站的电缆连接方式。通过断开光纤，可以切断装置之间的信号联系，达到物理隔离的效果。智能变电站的保护装置虽然取消了出口硬压板，但是智能终端上配置有出口硬压板来作为控制回路中的明显电气断点。

1.2 软压板地位的提升

传统变电站的保护装置中也配置有保护功能软压板作为保护投退的逻辑断点，通常的检修过程中主要是对保护出口硬压板进行操作，对软压板关注较少。在智能变电站中，软压板的地位得到了极大提升，除了保护功能软压板之外，智能变电站的保护装置还配置了SV接收软压板、GOOSE接收或发送软压板等，通过对SV及GOOSE软压板进行控制，能够对保护装置的信息发送以及接收进行控制，从而实现二次设备之间的逻辑隔离。

1.3 检修机制的引入

智能变电站与传统变电站最大的区别是引入了检修机制，装置将通过检修压板来向其他设备传递本装置正处于检修状态的信息，投入检修状态后，其他装置与该装置之间存在信息交换，但是不能互相操作，检修状态是二次设备检修中的基本防线。

2 智能变电站二次安全措施存在的问题

智能变电站相对于传统变电站，二次安全措施发生了很大的变化。目前对智能变电站的研究主要集中在技术层面，对二次安全措施的关注较少，而实际上现有的二次安全措施存在许多需要探讨和研究的问题，分类如下：

1）由于传统安全措施思路的影响，智能变电站的二次安全措施在实际执行过程中对光纤的拔插较多。但是相比于硬接线，光纤回路容易损坏或污染，导致光回路损耗加大或者不通，同时由于一根光纤中传递大量信号，断开光纤数量较多时，容易破坏网络结构，达不到针对性检修的效果，影响检修质量。事实上，物理隔离的方式在智能变电站中并不能起到很好的效果。因此在智能变电站的检修及消缺过程中，拔插光纤，制造明显物理断点的传统二次安全措施思路需要进行一定的转变。

2）智能变电站的保护系统有直采直跳和直采网跳等不同的配置模式，对应的二次安全措施的执行方式并不相同，同时不同厂家的设备在设计上本身也存在一定的区别，需要针对实际情况采取针对性的二次安全措施；加之智能变电站二次安全措施方面缺乏相应的规范化规程，运行人员对新型的二次设备熟悉程度又比较有限，在二次安全措施的执行过程中容易出现误操作的情况。

3）软压板及检修机制是智能变电站二次隔离技术中的重要环节，也是智能变电站与传统变电站的重要区别。智能变电站的二次安全措施主要利用软压板和检修压板来实现，依赖装置内部逻辑，操作比较便捷，但是由于运行人员通常不会接触装置内置逻辑，如果存在装置内部定义有误、检修机制不正确或者检修压板虚接等情况，将不易被发现，导致二次安全措施的可靠性降低；

4）智能变电站的二次安全措施执行时主要以软压板和检修压板为主，不存在明显的电气断点，在进行二次隔离时，运行人员无法直观地获取二次安全措施的执行情况，容易导致安全措施的漏执行或者误执行，影响检修工作的安全可靠性。某220 kV智能变电站主变跳闸事故分析，其原因是检修完毕后保护装置中主变中压侧SV接收软压板未投，对于该站主变保护装置来说，主变中压侧SV接收软压板退出时，装置采样正常显示，且不参与差动保护的逻辑计算，运行人员在操作过程中未能及时发现问题，导致主变跳闸。寻找直观的二次安全措施执行方式是目前智能变电站二次安全措施技术研究的重要课题。

3 提升智能变电站二次系统安全措施可靠性策略

针对以上问题，可以从以下几个方面对智能变电站的二次安全措施思路进行研究。

3.1 调试和首检保证装置的可靠性

相对于传统变电站，智能变电站的二次隔离措施偏向于投退软压板和利用检修机制等非物理隔离的方式，但是前提是必须充分保障装置内部定义完全正确、检修机制完善、检修压板不存在虚接的情况。这就需要在调试和首检过程中做到以物理断链方式为主，严格进行装置的单体调试工作，充分验证装置内部逻辑以及检修机制的可靠性。在之后的定检或消缺的过程中以非物理断链方式为主，通过对软压板和检修压板进行设置来实现二次隔离，减少拔插光纤等物理隔离的方式。

3.2 制定合理的二次安全措施思路

提高智能变电站二次安全措施可靠性重点是根据智能变电站的实际情况制定合理的安全措施思路，将传统的二次安全措施因地制宜进行更新。结合相关规程规范及工作实际，认为智能变电站的二次安全措施整体上应该遵循双重化、顺序化的工作思路。对于已投运的智能变电站，检修过程中应以非物理断链方式为主，逐步培养“重虚”的操作思路，对于非物理隔离措施，应该至少由两种不同的隔离方式来完成，在检修过程中，投入待检修设备的检修压板进行隔离的同时，也应退出待检修设备的软压板，断开与其他重要设备间的联系，例如保护装置的检修过程中，投入检修压板的同时，应在相应的保护装置上退出跳闸出口软压板，确保二次安全措施的可靠性。由于智能变电站装置之间闭锁逻辑的存在，智能变电站的安全措施执行应该具备顺序化的特点，否则容易导致保护误动或者误闭锁，例如对母线上某一线路间隔进行停电检修时，若直接断开此线路间隔的光纤链路，容易造成母线差动保护闭锁。智能变电站的设备或者间隔的二次检修应该根据实际的变电站保护配置情况制定合理的二次安全措施执行步骤，在二次安全措施的执行和恢复过程中都必须严格执行顺序化的操作流程，并对每一步的安全措施进行确认。

3.3 利用现有后台实现安全措施可视化

智能变电站的二次安全措施主要通过投退检修压板、投退软压板和拔插光纤来实现，检修压板及软压板状态通常只能分别在装置面板或者后台的子页面获取。由于不存在明显的电气断点，在进行二次隔离时，难免存在信息不够直观，容易出现漏投退或者误投退的情况。为了进一步提高二次安全措施的可靠性，应该考虑实现智能变电站二次安全措施的可视化[4]。可视化的思路是在智能变电站后台搭建二次安全措施监控系统，对智能变电站重要的SV及GOOSE虚回路进行实时在线监测，以图形的方式实现二次安全措施的可视化，利用现有的后台信号搭建可视化二次安全措施界面，无需对现有的系统进行升级，同时能够有效避免误投退、漏投退等情况，进一步保证二次检修的安全可靠性。

4 结语

本文分析了目前智能变电站的二次安全措施方式以及存在的问题，提出了适用于智能变电站的提升二次系统安全措施可靠性的策略：1）在调试及首检过程中采用物理断链方式，充分确保装置可靠性，定检及消缺时则尽量利用软压板和检修机制来进行二次隔离，避免对光纤和网络的损伤；2）二次安全措施的执行应遵循双重化和顺序化的操作思路，确保操作过程的可靠性；3）利用现有的后台信号搭建智能变电站二次安全措施可视化界面，解决智能变电站二次安全措施不够直观的问题。

本文研究成果对于提升智能变电站运行可靠性有重要的实践意义。

[1]彭少博.220 kV智能变电站检修二次安全措施优化研究[J].电力系统保护与控制,2014,42(23):143-148.

[2]蓝海涛.智能变电站继电保护二次安全措施标准化的研究[J].电力安全技术,2014,16(2):12-16.

[3]茌旭.智能变电站二次检修过程实施安全措施的分析[J].电气技术,2014(12):147-149.

[4]孙志鹏.智能变电站安全措施技术及可视化研究[J].电工技术, 2014(4):19-22.

（编辑：贾娟）

Research on Method Used to Improve Reliability of Smart Substation Secondary System

W ang Feng1,Wei Yong2,Liu Xing2,Ma Chenxi2,Hu Yuanqi2
(1.Henan Electric Power Com pany Jiyuan Branch,Jiyuan Henan 459000; 2.Xuji Electric Co.,Ltd.,Xuchang Henan 461000)

This paper analyzes the main method of anti-mistake used in smart substation secondary system,and also focus on the questionswhich is not solved yet.And research on some key technologies such as visualization of virtual terminals and virtual loops of secondary system which is used to improve the reliability of secondary system.so this paper has some reference value tomaintenance operation of smart substation.

smartsubstation；secondary system；anti-mistakemeasure；visualization of virtual terminal；visualization of virtual loop

TM63

A

2095-0748(2016)20-0053-03

10.16525/j.cnki.14-1362/n.2016.20.23

2016-10-13

王锋（1980—），男，河南济源人，本科，工程师，主要从事智能变电站运维和管理工作；魏勇（1973—），男，河南周口人，研究生，高级工程师，主要从事智能变电站二次系统智能化产品研发工作；刘星（1973—），男，山东菏泽人，研究生，高级工程师，主要从事智能变电站二次系统智能化产品研发工作；马晨曦（1975—），男，河南周口人，本科，工程师，主要从事智能变电站二次系统智能化产品技术服务工作；胡源奇（1980—），女，河南济源人，本科，工程师，主要从事智能变电站二次系统智能化产品研发工作。