智能变电站设备检修的二次安全控制措施分析

2022-09-22薛雷平

科技创新导报 2022年17期

薛雷平

（上海新能凯博实业有限公司上海 201416）

在当前基带局域网技术与智能设备技术不断发展的背景下，我国的自动化变电站正朝着智能化、数字化的方向发展。现阶段，为保证智能变电站的工作质量能够切实满足人们的需要，定期开展设备检修，并通过开展二次安全控制的方式，提升设备运转的可靠性，成为了一项极为必要的工作。

1 智能变电设备检修的二次安全控制概述

在智能变电站的改造升级、维护换件过程中，为保证智能设备的使用安全，需要在进行设备二次安全控制时严格按照我国电力工程操作规章制度进行检修操作。相较于传统变电站安全控制措施应用时可以利用保护、测控、端子箱等硬件设备短接回路的方式完成硬压板的打开、电联回路的断开操作，智能变电站检修过程中，需要通过控制柜中电缆回路、插拔光纤等方式实现设备的二次隔离，进而为后续检修工作的开展创设一个相对安全的环境。现阶段，为保证二次检测工作安全控制工作的有效性，在正式检修前，需要明确智能设备的特征、检修工作的意义与原则。

1.1 智能变电站设备特征

1.1.1 光纤通信

现阶段，智能变电站数据信息传输主要依靠光纤通道，为了判断变电站的设备运转状态，工作人员可以通过对光纤信息传输的状态、数据信息能否正常被接收等方式，初步判断变电站智能设备的工作状态，进而提升后续变电站检修工作的效率，避免智能变电站因信息传输不够通畅而出现安全事故。

1.1.2 数字化

当前，智能变电站所应用的设备、系统大多为智能化、数字化设备，在实际应用过程中，变电站各类智能数据信息往往需要借助网络各个模块进行传输，进而在变电站内建设一张信息网络。现阶段，在开展设备检修工作时，为避免检修工作对其他设备运转产生不利的影响，可以用软压板控制数字通道的通断，然后对隔层内的设备进行检修维护，保证变电站其余设备能够正常运转的同时，提升变电站系统整体的运转效率［1］。

1.1.3 检修体制

现阶段，在智能变电站设备检修过程中，不仅可以借助光纤、数字通道、软压板等部件，还可以借助硬压板的投入与推出实现设备状态的自我检测，通过这种方式，可以实现变电站智能设备自我管理效果的提升，对存在问题的设备进行有效的隔离与屏蔽，可有效地降低安全隐患。

1.2 二次安全控制的意义

智能变电站是一种应用通信网络化、通信协议统一化、设备智能化等技术手段，统一采集信息数据传输到数据中心，并将集中处理的电力资源传输至处理区域。在当前电网规模不断扩大的背景下，智能变电站的应用可以为电网自动控制、智能调节等功能的实施提供有效支持。但需要注意的是，为切实满足智能变电站的运转需要，变电站内需要以先进的智能设备作为支撑，受电网运行方式越发复杂、电气设备操作频率不断增加等因素的影响，智能设备出现故障的可能性不断增加。现阶段，为保证智能变电供电的稳定性，定期开展智能设备检修成为了一项极为必要的工作。当前，智能变电站的智能设备大多为两层设备，即一次设备较传统变电站多了智能化模块，二次设备增加了网络化模块，这种情况的出现在提升设备智能化、自动化程度的同时，还使得设备结构与设备检修工作更为复杂。受限于变电站的工作需要，在开展智能设备检修工作时，需要在保证设备正常运行的基础上进行设备的检修与维护。因此，在进行智能设备的检修维护过程中，需要通过电缆、软压板等设备对数据进行隔离，以便切实提升二次安全控制的质量，为智能设备的正常运转提供有效的支持［2］。

1.3 智能变电站设备检修原则

在当前智能变电站设备检修过程中，为保证二次安全控制措施的顺利落实，需要兼顾物理与数字隔离，以便保证智能设备检修工作的效果能够满足预期的目的。一般情况下，变电站智能设备的二次检修需要在一次设备停运后才能进行，然后由工作人员依据设备的运行异常度，确定设备检修隔离的范围大小。例如，若收发双侧的压板回路设备需要进行双侧同步操作，单侧压板设备需要压板处于推出的状态，在对设备进行检修时，若设备存在异常，那么不仅需要对该设备进行安全隔离，还要对其相邻设备进行安全措施操作，实现异常设备的进一步隔离，即在发现设备存在异常时，需要对可能会对变电站整体造成影响的部分进行数字与物理隔离，保证被检修的设备无法与外界相接触，从而在提升设备检修安全的同时，降低设备对变电站整体运转安全性造成不利影响。

2 智能变电设备检修二次安全控制的风险

2.1 SCD文件风险

在当前的智能变电站运转过程中，SCD 文件中包含着全站智能设备的配置信息，并且在后续设备配置信息导出的过程中，都需要SCD文件的帮助，这就使得在智能变电站设备检修工作中变电站的SCD文件有着极为重要的意义。但需要注意的是，大部分SCD 文件缺乏必要的校核，文件管理更多依赖厂家配置，并且受变电站方面对SCD 文件重要性认识不足的影响，SCD文件管理工作较为混乱，同时，在智能变电站设备调试过程中，部分厂家存在对SCD 文件内容随意增删的现象。由于当前部分智能变电站在对智能设备进行二次安全控制的过程中往往需要参照SCD文件中的数据信息，若SCD文件存在解析错误或者文件本身存在谬误，那么智能变电站二次安全控制工作质量将无法切实满足人们的工作需要，继而对智能设备的正常运转产生阻碍。

2.2 二次虚拟回路不可视风险

相较于传统变电站，智能变电站的一个典型特点是二次回路的虚拟化，这一情况的存在使得当前智能设备检修过程中工作人员的检修重点从保护各电流电压回路、开入开出回路转变为保护通过光纤进行传输的信息流回路。相较于传统设备回路较为清晰的情况，智能设备的每个电缆回路都有着一两根光纤，在检修过程中，回路的分辨难度较高，增大了工作人员的检修难度。同时，相较于传统设备保护装置的硬压板，智能设备除检修压板这一部分使用硬压板外，设备的其他部分保护装置均为软压板。基于此，在开展二次安全控制措施分析时，压板投退的执行与确认不够直观，使得工作人员检修难度有所上涨，进而增加人为失误的可能性。

2.3 安措执行风险

相较于传统变电站，当前的智能变电站中不仅添加了合并单元、智能终端这类的过程层设备，还增加了大量交换机，使得当前的变电站设备管控网络成为了由过程层与站控层共同组成的网络，这使得当前的智能变电站智能设备的二次安全措施与常规变电站间出现了较大的差别。

一方面，传统设备与智能设备之间的安措执行顺序存在着较大的差别。当前智能变电站中的合并单元大多与多个保护设备相连接，在执行安全措施时，为保证其他设备能够正常工作，需要令措施的执行顺序出现一定的改变。现阶段，在电网供电过程中，出现过多次因为安全措施执行顺序不当导致保护误动、拒动的现象，给电力资源的稳定供应造成了一定的负面影响。因此，为避免因保护误动情况出现给电力供应工作造成不利影响，在执行安全措施时，压板的退出顺序为：先SV软压板，再GOOSE软压板；先接收软压板，再发送软压板；先智能终端出口硬压板，再投入装置检修压板。在恢复安全措施时，可以按照上述顺序的倒序进行操作。

另一方面，智能变电站的安措执行对象与传统变电站存在一定的差别。当前智能变电站的安全措施包括：智能终端保护跳闸、保护闸出口硬压板；保护装置功能软压板、控制器；保护装置GOOSE发送软压板、接收软压板；保护装置SV接收软压板；装置检修压板等。对智能变电站的执行安全措施进行分析后，可以发现，在检修过程中，工作人员需要进行大量与压板相关的操作，并且压板的操作顺序有着一定的要求，若工作人员在操作过程中出现失误，那么不可避免地会给设备的工作状态带来一定的影响［3］。

3 智能变电设备检修的二次安全控制系统

智能变电站作为建设智能电网的重要组成部分，相较于常规变电站，智能变电站添加了合并单元智能终端为过程设备，在实际使用过程中，电缆传输的信号从模拟量信号转化为数字量信号，并且可以通过光纤传输至间隔层、站控层的设备。在这种情况下，二次设备间的电气连接转变为通信连接，物理回路变为逻辑回路，这种将存在实体的模拟量电缆转变为没有实体的信息流虚回路，大大增加了二次设备检修工作的风险。现阶段，为切实降低设备检修工作中的风险，明确检修工作过程中可能出现的风险，并构建针对性的检修模块，在保证检修工作质量的基础上，降低人工检修工作的工作量成为了一项极为必要的工作。本文主要通过利用将风险控制系统应用到智能设备的二次安全检修工作当中的方式，在保证设备状态检查工作质量的同时，降低安全风险出现的可能性［4］。

3.1 风险识别模块

在当前的智能变电站设备监测工作中，风险识别模块主要负责辨别检修工作的任务、对智能变电站的结构形式进行识别、对SCD 文件正确与否进行校核。例如，风险识别模块在应用过程中，可以对变电站常用的常规互感器进行识别，了解变电站使用的是合并单元模式还是电子式的互感器，并且对单元模式加以合并，决定保护设备在工作时用的是双重化模式还是单套装置。在检修过程中，风险识别模块可以以具体的工作任务为基础，分辨智能变电站形式的不同，然后结合SCD 文件对检修工作过程中的任务风险点加以明确，然后依据工作任务量评估的风险信息，明确本次检修工作的停电范围，降低检修工作的影响［5］。

3.2 风险分析模块

现阶段，风险分析模块在实际使用过程中主要采用可视化手段，将被检修设备与其他设备间的联系直观地展现出来，便于工作人员分辨停电区域与不停电区域设备间的联系。然后对检修设备的检修位置进行模拟展示，并且对设备回路进行安全控制后，对设备、回路运行的影响进行模拟，以便在后续检修工作开展时，工作人员可以针对不同的检修风险点，应用不同的检修安全技术措施。

3.3 自动化安全措施模块

自动化安全措施模块主要由安措票自动生成与安措执行步骤自动监视两部分构成。其中，安措票自动生成主要是在风险分析模块的基础上，分析被检修设备与其他设备间的关联，然后结合安措规则，制定最为合适的安措票；安措执行步骤自动监视则是在工作人员执行安措票的过程中，将操作步骤与安措票进行比对，若发现操作存在漏项、执行顺序错误等问题，及时发出警报，为保证安全控制措施的顺利落实提供有效的支持。

4 智能变电设备检修二次安全控制技术应用

4.1 关键技术

4.1.1 检修风险评估

智能变电站检修时，面临的主要风险为保护误动、拒动，现阶段，为实现上述两种风险的有效管控，需要在明确风险影响因子的基础上，对风险信息进行评估。在对应用智能变电站设备检修安全控制技术风险因子进行评估时，可以通过解析SCD文件与分析其中关联关系的方式，明确二次设备检修工作所造成的影响，然后依据检修工作的难易度与工作量，对工作时间进行估算。

4.1.2 SCD文件可视化

考虑到SCD文件在当前智能变电站二次安全控制措施应用过程中的重要性，为切实降低因SCD文件内容错误所造成的检修风险，可以在SCD文件优化前，先将各个阶段的SCD文件修改版本进行存储备份，并且在进行二次设备关联性展示时，用不同颜色对新增设备、原有设备、新增回路、原有回路等信息进行标注，便于工作人员的分辨，为后续检修工作的顺利开展提供支持。

4.1.3 安措自动化

考虑到当前安全控制措施实施的效果与其实施顺序之间存在着直接的联系，现阶段，为切实降低安全控制措施的执行风险，在构建二次安全控制系统时，可以通过构建安措执行票、按错恢复票，将执行顺序与恢复顺序分开标注的方式，明确两项操作的具体次序，降低人为操作失误出现的可能性。

4.2 技术应用

某220kV 智能变电站在智能系统优化过程中，依据自身的实际情况，研制并应用了智能变电站设备检修二次安全风险控制系统。系统在实际应用过程中，首先，可以实现对变电站SCD 文件修改历史进行可视化展示，并对SCD 文件正确与否进行校验；其次，对待测设备与其他设备之间的关联性进行自动化的分析；再次，能够自动建立安措票数据库，实现安措票的自动构建与存储；最后，为降低人为操作失误造成的不利影响，系统可以对安措执行步骤进行自动监视，切实保证变电站设备工作的稳定性与安全性［6］。