智能变电站培训教学初探

智能变电站培训教学初探

郭飞云

国网福建省电力有限公司管理培训中心福建福州350009

摘要：本文从变电运行教学的角度分析了智能变电站与常规变电站的区别，解析了智能变电站特有的几种典型事故案例。

关键词：智能变电站教学事故案例

智能变电站是未来变电站发展的趋势，也是智能化电网的一项重要组成内容。目前，国内已有多个省市开展了智能变电站建设的试点工作。智能变电站在二次设备上的巨大变革给变电运行工作提出了新的挑战，也给变电运行教学工作提出了新的要求。经过多年的教学实践，对于常规综自变电站运行教学已经比较成熟，但对于智能变电站运维人员的培训还处在摸索阶段。

一、智能变电站与常规综自站的区别

智能变电站作为一种全新的运行模式，与传统的变电站无论在一次设备上还是二次设备上都有着巨大的差别。

1.智能变电站应用IEC61850标准，改变了常规综自站金属电缆模拟通信方式，采用数字通信技术，建立光纤通信网络，实现信息分层和信息传输的网络化，利用网络进行信息的传递和控制。

智能变电站分站控层、间隔层、过程层三层，站控层层间及间隔层之间的通讯网称MMS网，间隔层层间及过程层之间的通讯网称GOOSE网。在教学过程中应强调智能变电站三层两网结构，帮助学员建立网络的概念，完成从常规变电站硬结点到智能变电站软报文的概念转变。智能变电站三层两网结构如图1所示：

图1.智能变电站三层两网结构示意图

2.智能变电站采用智能化的一次设备，包括电子式互感器、合并单元、智能操作箱等，二次回路数量大幅减少。

智能变电站通过电子式互感器和合并单元实现实时运行电气量采集；通过智能操作箱实现运行设备状态采集和操作控制命令执行。智能变电站各个智能设备和保护、监控之间采用发布者、订阅者通信结构，实现GOOSE报文传输。

以220kV线路单元为例，其GOOSE联系图如图2所示：

图2.220kV线路单元GOOSE联系图

3.智能变电站增加了一体化五防、程序化控制等高级应用功能。

目前，常规综自站都是采用独立的微机五防系统，无法实现多层的防误闭锁，智能变电站的一体化五防误闭锁软件在逻辑意义上与自动化系统融为一体，采用与自动化系统一体化的模式。一体化五防系统由站控层防误和间隔层防误两层构成，站控层防误包括防误闭锁软件系统、电脑钥匙及锁具，间隔层防误是由测控装置的软件逻辑闭锁来完成。

常规变电站的电气设备操作普遍采用人工方式，且每步操作都需人工写票、执行、检查，操作效率低下。程序化操作是一种由操作人员从当地后台或监控中心发出一条操作指令，该指令可以按照程序预先设定好的控制逻辑去操作多个控制对象，同时进行各种控制和防误闭锁逻辑判断，以确定某个操作任务是否能执行，并实时反馈各种过程信息。智能变电站有稳定可靠的自动化系统、性能优良的一次设备（电动化）、完备的防误操作功能，这给实现程序化操作提供了现实的技术支撑。

二、智能变电站运行教学典型事故案例解析

变电站运行人员应在熟悉常规综自站的运行规定及事故处理的前提下，参加智能变电站运维技术的培训。教学过程中应重点讲解智能变电站运行中特有的典型事故案例。以下讲解案例均以220kV智能仿真变电站为例（220kV双母线运行，110kV双母线运行，10kV单母分段运行）：

1.检修压板

常规变电站检修压板的作用是为了防止在保护装置试验时有关报告向监控系统发送相关信息，干扰调度系统的正常运行，在装置检修时将检修压板投入；误投检修压板，只会导致保护动作软报文不会上传给监控后台，并不影响保护的正确动作。智能变电站检修压板投入时，远方不可投退压板、不可修改定值、不可切换定值区，且装置上送带有Test的品质位报文。

案例1：220kV先建I路261线路接I母正常运行，902保护和603保护正常投入，投入先建I路261线路两套合并单元的检修压板。

现象：报文显示先建I路261线路合并单元告警、902保护告警、603保护告警、母差保护告警、261间隔采样数据无效、间隔检修状态异常。查看261线路保护和合并单元，902保护保护显示报警灯亮，电流电压采样无效，合并单元显示报警灯亮、检修灯亮；603保护保护显示报警灯亮，电流电压采样无效，合并单元显示报警灯亮、检修灯亮。查看母差保护，显示报警灯亮，支路5间隔检修状态异常，数据采样无效，查看母差差流，I母母差有差流。

此时，发生先建I路261线路区内故障。

现象：全站失压。

分析：由于合并单元的检修压板投入，采样数据无效，线路保护闭锁，母差保护闭锁，此时，线路故障，本站保护无法动作，线路对侧保护动作，全站失压。这个案例体现了检修压板在智能变电站的重要性。

2.GOOSE链路

智能变电站数据采集和控制输出都是通过GOOSE报文信息来实现，具体有直采直跳、网采直跳、直采网跳、网采网跳四种方式。目前按国网要求，大部分智能变电站还是采用直采直跳的方式。

图3.GOOSE组网示意图图4.直采直跳GOOSE网示意图

案例2：220kV先建I路261线路接I母正常运行，902保护和603保护正常投入，拔掉先建I路261间隔汇控柜内261线路第一套智能操作箱与902保护相连的直跳GOOSE链路，模仿先建I路261线路保护直跳GOOSEA网断链。

现象：报文显示先建I路261线路第一套操作箱告警，先建I路261线路第一套操作箱接收先建I路261线路保护一直跳口GOOSE通讯中断，先建I路261线路902保护装置告警，先建I路261线路902保护接收本线路第一套智能终端直跳口GOOSE通讯中断。

查看220kV直跳GOOSE网络通讯图：先建I路261操作箱一与先建I路261保护一之间收发通讯中断。

查看先建I路261线路间隔第一套智能操作箱显示报警灯亮、GOOSE异常灯亮；查看先建I路261线路rcs902保护显示报警灯亮、智能终端GOOSE链路A断链。

此时，发生先建I路261线路单相永久性故障，

现象：报文显示先建I路261线路902保护动作、603保护动作、261开关跳闸。

查看先建I路261线路保护屏：查看902保护屏，纵联保护动作，接地距离1段动作，A相故障，快速距离动作，A相跳闸B相跳闸C相跳闸灯亮；查看603保护屏，分相差动保护动作，纵联保护动作，接地距离I段动作，A相故障，跳A跳B跳C灯亮。

查看第一套智能操作箱，保护跳A跳B跳C灯不亮；查看第二套智能操作箱，保护跳A跳B跳C灯亮。

分析：该线路故障，先建I路261线路两套保护都动作，由于261线路rcs902保护与第一套智能操作箱之间直跳GOOSE断链，所以第一套智能操作箱无法动作跳开关。这个案例是为了强化智能化变电站直跳GOOSE网络的重要性。

案例3：220kV先建I路261线路接I母正常运行，902保护和603保护正常投入，拔掉先建I路261线路两套保护屏后组网GOOSE链路，模仿先建I路261线路间隔组网GOOSE断链。

现象：报文显示先建I路261线路603保护接收220kV第二套母差保护GOOSE通讯中断，220kV第二套母差保护接收先建I路261线路第二套保护GOOSE组网口通讯中断，先建I路261线路902保护接收220kV第一套母差保护GOOSE通讯中断，220kV第一套母差保护接收先建I路261线路第一套保护GOOSE组网口通讯中断。

查看220kV组网组网GOOSE通讯图显示：220kV母差保护一与先建I路261线路保护装置一通讯中断，220kV母差保护二与先建I路261线路保护装置二通讯中断。

此时，断开先建I路261开关控制电源，模仿261开关拒动。

现象：报文显示先建I路261开关控制回路断线。

此时，发生先建I路261线路区内故障。

现象：全站失压。

分析：先建I路261线路故障，开关拒动，本应该启动失灵保护，但是由于先建I路261线路保护GOOSE组网口通讯中断，母差保护无法接收到线路保护动作信息，因此失灵保护无法启动，线路对侧跳闸，导致全站失压。

目前，国网智能化变电站保护均采用直采直跳方式实现，但是跨间隔的信息还需通过组网GOOSE传输，这个案例是为了强调组网GOOSE链路在智能化变电站中的重要性。

三、结语

智能变电站并非传统变电站的简单升级，而是颠覆性的变化，如何运行一座智能变电站无经验可循，如何检修、维护智能化设备对检修维护人员也是一个巨大的挑战。目前，变电运维人员普遍缺乏智能变电站相关新技术、新设备的运行维护技能，在基建准备、竣工验收、日常操作、巡视及异常情况处理等方面均缺乏系统的知识技能和经验，给安全生产留下了隐患。智能变电站作为今后新建变电站的发展趋势，为了更好地完成智能化变电站的相关运维工作，确保安全生产，亟需对变电站运维人员进行全面的智能变电站运维知识技能培训。