智能变电站软压板集中管控系统的研究与应用

郑晓琼，王鹏辉，戚 矛，柴宏博

(1.国网安徽省电力公司检修公司，安徽 合肥 230061；2.安徽明生电力发展投资集团公司，安徽 合肥 230061)

智能变电站软压板集中管控系统的研究与应用

郑晓琼1，王鹏辉2，戚 矛1，柴宏博1

(1.国网安徽省电力公司检修公司，安徽 合肥 230061；2.安徽明生电力发展投资集团公司，安徽 合肥 230061)

阐述了智能变电站软压板集中管控系统的结构和主要功能，介绍了该管控系统在500 kV长临河变电站投入运行后的情况，包括现阶段智能变电站软压板管理存在的问题以及该系统的结构、主要功能、存在问题和解决措施等，为坚强型智能电网提供了技术保障。

超高压电网；智能变电站；软压板；管控系统

0 引言

随着智能电网技术的推广与应用，超高压电网中新投运的变电站基本都是智能变电站，其保护装置大幅减少了传统变电站保护装置使用的硬压板，广泛采用软压板。因软压板置于保护装置内部，不如硬压板直观明了，近年来已发生多起因软压板误投退和漏投退造成的事故。如2015-10-19，国网甘肃电力330 kV永登变电站330 kV永武一线发生异物短路A相接地故障，永武一线2套保护闭锁，引起故障扩大，造成永登变电站全停。该起事故的原因是，其某一断路器合并单元“装置检修”压板投入时，未将永武一线2套保护装置中“开关SV接收”软压板退出，造成线路双套保护闭锁。如何在智能变电站保护装置的软压板管理上采取相应措施，从源头上杜绝因软压板误投退或漏投退造成的保护误动作事故，是亟待解决的问题。

1 现阶段软压板管理存在的问题

在对超高压电网智能变电站软压板实际使用情况调研时，发现软压板管理主要有以下几个问题。

(1) 保护装置部分软压板未接入后台保护压板库，如SV电流、电压接收软压板、部分GOOSE接收和发送软压板、部分功能压板等。

(2) 软压板告警信号没有具体注明其影响。在重要信号，诸如保护闭锁类信号发出后，因无法知道其可能产生的后果而容易被忽略。

(3) 各保护装置厂家软压板名称基于模型文件实现了相关信息描述的定义，但现阶段还没有完善的针对软压板信息描述的运行规范，经常出现不同厂家的保护软压板命名存在差异，在后续运行及维护操作时易造成误操作。

(4) 保护装置本装置软压板和相关装置软压板之间无闭锁或连锁逻辑。在软压板操作时可能发生因操作顺序错误而造成的事故，以及在相关压板误投退或漏投退时无告警而造成的事故。

(5) 在一次设备运行时，投入的相关保护软压板之间未设定联、闭锁逻辑关系。当相关保护软压板状态不对应时，运维人员仅仅检查单台保护软压板状态信息是无法发现此类问题的。

很显然，目前使用的智能变电站软压板存在诸多安全隐患，于是考虑在现有的智能变电站网络与数据交互平台的基础上，利用互联网技术与电网自动化技术的融合，构建一套智能变电站软压板集中管控系统，来实现全站软压板相关运行状态的实时监测与逻辑校核，从源头上做好软压板安全管控，遏制软压板误投退、漏投退事故的发生。

2 智能变电站软压板集中管控系统结构

智能变电站软压板集中管控系统分为硬件平台和软件数据库系统2个部分。硬件平台主要包括设备软压板集中管控装置和监控工程师站；软件系统主要包括通信管理接入软件(实现设备软压板信息的采集、数据的计算与校核、数据的远传与终端显示，运行在Linux环境)和终端管理软件(提供数据访问平台，运行在Windows环境)。智能变电站软压板集中管控系统结构如图1所示。

智能变电站软压板集中管控系统部署的功能模块主要有数据存储服务模块、数据计算与分析服务模块、数据采集服务模块、数据展现服务模块。

2.1 数据存储服务模块

数据存储服务模块主要包括软压板实时数据库(RDB)、软压板关系数据库(MYSQL)。该模块实现对全站的继电保护设备软压板信息管理细节进行流程化与周期化，采用实时数据库与关系数据库相结合的数据存储方式，将实时数据与历史数据分类存储处理，以提高系统效率，并在保证数据实时性的同时确保系统历史数据的正确性和稳定性。

2.2 数据计算与分析服务模块

数据计算与分析服务模块主要包括全站设备软压板运行工作状态校核模块软件(I-RYBCHECK)、全站设备软压板检修工作状态校核模块软件(I-PROC-CHECK)、文件入库软件(I-FILTER)、数据入库软件(I-DATA)、命令接收软件(I-SERV)。该模块主要实现对全站继电保护实时软压板数据进行校核，对全站继电保护是否进入检修状态进行判断，对设备软压板校核任务信息进行回收与异常处理，以确保系统数据的实时性与有效性，同时将结果提交到系统数据库。系统数据库将当天的继电保护设备软压板数据以当天年月日为数据存储文件名称，按“电力系统暂态数据交换格式”进行数据存储。

2.3 数据采集服务模块

该模块包括数据通信采集软件nari850系列，主要功能是通过基于IEC61850保护信息系统通信规范的通信规约与站内设备进行数据交互，完成系统对继电保护设备的软压板信息采集。

2.4 数据展现服务模块

该模块主要包括数据维护软件SCL_TOOLS、拓扑软件R_DRAW、监控软件R_SHOW、校核规则配置软件(RYB_CFG)，主要功能是将设备软压板校核信息及时反馈给客户端应用软件，包括监控画面的刷新与核心数据的查询和显示。

3 软压板集中管控系统主要功能

软压板集中管控系统的主要功能如图2所示。

3.1 运行监视

图1 智能变电站软压板集中管控系统结构

系统主界面可显示变电站任意设备主保护的运行状态。设备状态的显示方式有2种：一种是基于保护装置状态的监控；另一种是基于软压板状态的监控。对于保护状态的监控，用2种不同颜色(如红色和绿色)代表设备投入和设备退出。系统将实时校核设备软压板状态的正确性，当设备软压板的投退状态发生变化或收到异常告警信息时，系统通过智能识别与分析，判断出当前设备是在投运状态还是退出状态，并实时进行显示与预警。

设备软压板状态的监控主要是对任意间隔智能设备软压板投退状态进行监控，系统以红色表示软压板投入，以绿色表示软压板退出。当设备的软压板投退状态发生变化时，系统通过软压板状态库进行分析，若当前的软压板状态与软压板状态库不一致，则及时给出预警信息，并且系统将相应软压板的历史操作序列在界面上显示。

图2 软压板集中管控系统功能

3.2 软压板逻辑管理

软压板逻辑管理包括检修过程建模和信息归档2部分。

检修过程建模是对相关设备检修时的软压板投退过程进行建模，即预先对相关一、二次设备的软压板操作序列进行预演并形成顺控序列。每一步压板操作过程均在系统中实时显示，当出现与操作流程不一致时，系统给出相应的告警信息，并在画面中同时显示相关联装置软压板投退数据和运行数据。

信息归档是按不同设备、不同类型、不同规则对智能设备软压板投退相关的所有信息进行归档管理，以便于运行管理和分析查询。

3.3 软压板逻辑校核

系统根据预先建立的软压板逻辑校验规则、保护的当前工作状态和保护软压板投退状态，对当前系统中各种继电保护软压板进行周期性校核监测与判断。在出现异常投退时，以醒目(如画面闪动、音响提示)的方式提示系统的告警信息，同时对产生事件的设备进行定位。系统周期性地对全站设备软压板状态进行记录，并在发生故障时实时记录故障发生前后设备软压板的投退状态，实现全站设备软压板的连续性监测。另外，也可以根据现场需要进行手工校核。

3.4 数据处理

数据处理功能包括保护专家系统分析和历史事件统计查询。

在系统日常运行过程中，专家系统根据接收到的事件信息和故障数据进行设备运行状态分析并给出相应结论和提示信息，指导用户进行下一步的设备运行维护工作。

在单个保护设备发出异常告警信息时，能够及时分析判断相关联保护设备的运行状态，并分析相关保护设备发生闭锁或误动、拒动的可能性。在给出设备状态异常的同时，给出分析判断的依据，供用户参考。

历史事件统计查询主要是指该系统可以提供全站软压板历史投退信息的查询、统计功能，包括按厂站、电力一次设备、二次设备等设备参数信息以及相关的告警事件等数据。

3.5 软压板系统可视化发布

考虑到智能化变电站无人化发展的趋势，系统通过引入标准电力系统暂态数据交换通用格式，对全站软压板信息进行一体化建模，实现全站软压板信息的统一采集、统一处理、统一保存。基于移动互联网实现了相关数据的多平台发布，现阶段系统支持PC端、平板以及智能手机3种数据的统一建模发布。系统可视化发布功能充分考虑了国家统一发布的《电力二次系统安全防护方案》的要求，经过电力系统专用物理隔离装置进行不同级别安全区的隔离，只允许数据从高级别的安全区向低级别的安全区单向传输。

4 软压板集中管控系统的应用问题

智能变电站内保护软压板告警信息类型多、大、信息含义不规范是现阶段智能变电站设备运检工作的难点之一。如何规范智能设备的告警输出，高效识别告警信息的真实含义，合理应用海量的设备告警信息是该系统构建之初的研究核心。现阶段系统中虽然已经构建了大量的信息采集、计算与分析方法，但是需要长期的运行监测与算法优化才能够真正实现系统设计阶段制定的目标，使设备告警信息真正为设备状态评估提供有效支撑。

5 结束语

智能变电站软压板集中管控系统在500 kV长临河变电站的应用取得了较好效果，提高了500 kV长临河变电站安全风险管控水平，实现了关键风险点的全方位管控，特别是对智能变电站关键风险点——保护软压板存在的误、漏投退风险实现了有效管控。同时，该系统通过将软压板管控信息实时传递至远方检修中心和运维主站，实现远方运检中心与厂站端的数据交互；综合应用互联网信息处理技术，实现了区域电网设备软压板运行管理的网络化，提高了智能变电站的设备运行管理水平。

1 王大军，张 东，安运志.基于保护软压板远方投切应用技术的探讨[J].科技视界，2016，6(24)：237-239.

2 黄少熊，胡世骏，黄太贵，等.智能站软压板状态正确性校验的研究[J].电网与清洁能源，2016，32(6)：95-100.

3 杨小东，费仲民.变电站保护软压板的安全管理[J].电力安全技术，2014，16(5)：55-56.

2017-06-15。

郑晓琼(1980—)，高级工程师、高级技师，主要从事变电运维工作，email：780915@163.cpm。

王鹏辉(1978—)，男，工程师，主要从事电力工程管理工作。

戚 矛(1965—)，男，高级工程师，主要从事继电保护工作。

柴宏博(1990—)，男，工程师，主要从事变电运维工作。