数字化变电站智能终端装置的优化

文/金凯，王蕾

（国网西安供电公司，陕西西安 710000)

对于数字化变电站来说，利用智能终端装置能够实现对所需信息的采集、传输以及处理等操作，能够对一、二次设备进行有效连接，所以智能终端装置的可靠性直接影响着整个变电站运行的平稳程度。然而，因为数字化变电站实际应用的时间还不长，智能终端装置二次回路存在着显著缺陷，很难按照传统变电站的带电或断开遥信电源的方式进行缺陷处理，所以对数字化变电站智能终端装置进行研究、对其相应内容进行优化是非常必要的，对于确保变电站正常运行具有重要作用。

1.案例基本情况概述

（1）2020年8月，工作人员在验收其中某个数字化变电站过程中发现，在进行试验时，某条110kV线路保护装置未产生重合闸反应。通过对其深入分析可知，造成此问题的原因在于，间隔线路侧刀闸加热信号回路存有异常，进而导致智能设施产生跳闸问题，保护设施并未搜集断路器地点变动信息。

（2）2021年5月，某220kV数字化变电站直流侧存在电压异常的情况，工作人员对其进行深入分析发现，关键因素是线路断路器电机未有效受电，测控信号具有严重的寄生回路问题。

通过上述问题可知，数字化变电站在遥信回路方面还具有一定缺陷，即使是非关键信号出现故障，也会造成保护装置的不正常动作，从而对整个变电站都造成影响，最终影响到电网的可靠运行。

2.现阶段智能终端遥信回路设计状况剖析

数字化变电站工作的重点是依托智能终端搜集刀闸、断路器等遥信信息。当前智能终端装置的遥信和运行所需电源分别使用“合并设计方式”“分离设计方式”两种，每种方式都存在优缺点，现对其进行必要分析。

2.1 工作电源和遥信电源分离设计方式

分离式的设计方式具体情况如图1所示。

从图中可知，智能终端装置遥信电源是利用K2实现通断的，工作电源依托空气开关K1加以控制，也就是利用空气开关将智能终端装置工作电源和遥信电源相分开，两者之间保持独立。

此种设计方式的优势在于：可以确保即使发生遥信回路故障，也不会对智能终端装置正常运行造成影响，即使遥信电源空气开关出现跳闸，智能终端装置也可以正常运行，同时能够及时发出事故告警信号。此种设计方式的缺点在于：即使遥信回路存在故障造成空气开关K2跳闸，或者在进行遥信回路故障解决过程中将空气开关断开，K1开关依旧呈现为运行形态。尽管保护装置工作能够进行跳闸反应，然而线路保护难以得到重合闸闭锁与断路器具体部位的信息，进而在很大程度上影响到重合闸的动作，难以保证重合闸的功能得到充分发挥。此外，母差保护装置不能获取刀闸部位信号，进而对母差保护功能产生不可忽视的影响，较易导致母差保护的错误动作。

2.2 工作电源和遥信电源合并的设计方式

合并式的设计方式具体情况如图2所示。

从图中可知，智能终端装置的工作电源以及遥信电源都是通过空气开关K1进行通断的。此种设计方式的优势在于，能够大大降低空气开关数量以及相应的二次接线，但是问题在于一旦遥信回路存在问题，K1将发生跳闸或者在进行遥信回路故障清除时造成空气开关断开。在这种情况下，智能终端装置不仅不能稳定运行，还会负面作用于一次设备控制效能与装置信号的获取，进而导致一次设备不能工作。即便220kV变电站使用的是双套保护模式，但是只要其中某个信号回路发生故障，都会对整个保护系统的运行造成影响。在进行保护的过程中，母差保护要通过智能终端对刀闸位置进行采集，同时线路保护依托智能终端对TJR闭锁重合闸、气压低闭锁重合闸、断路器地点等有关信号进行采集。上述信号可以统称为保护重要遥信，信号对于保护作用是否顺利发挥有着很大的影响。若信号不正确或者不完善，必定会对保护动作的实施产生不良影响，进而降低电网运行的安全水平。

为了确保变电站的安全可靠运行，工作人员要对相应的智能终端设备实施动态监控。在实际测控中，测控遥信（比如断路器压力、断路器地点等）的数量要远超保护遥信，然而也需要获取一些并非最关键的信号，比如加热异常、光照异常等。对于重要的遥信回路缺陷来说，一旦发生故障就会造成设备停运，这是正常现象。但是远方就地、照明故障等不重要测控遥信回路的缺陷会对整个电网造成较大的危害，从而带来较大的损失。合并的设计方式会造成关键遥信和测控信号未分别管控，全部集中至回路中，以致二次设备在工作过程中存有比较严重的隐患。与普通的变电站相类似，无论是保护还是测控，都具有寄生回路，其中测控对保护具有较大影响。

3.数字化变电站智能终端装置的优化

随着信息技术的快速落地，数字化变电站已经开始大规模应用。作为数字化变电站中最主要的设备之一，智能终端设备在变电站中的应用越发广泛。在实际应用中，为了能够有效解决智能终端设备遥信回路方面的问题，本文参照前述研究将遥信分为“保护遥信”以及“测控遥信”分别进行处理。在智能汇控柜的装设作业中，测控遥信与保护遥信两者的回路一定要按照标准来进行分隔。

分级管控可以保护遥信以及测控遥信独立运行，互不影响，一旦二次回路发生故障，则可以避免保护无效，确保电网的安全稳定运行。工作人员在对测控遥信回路缺陷进行处理时，可以短时间将测控遥信电源切断，从而防止带电运行而对人员和机械造成毁坏，保证所有装置的安全。测控遥信回路存在的问题不会导致二次设备无法运行，无须停电进行缺陷处理，并且无须将保护设备停止运行，能够保证电力网络的正常运行。另外，这种模式的二次回路风险级别较低，可以降低企业管控消耗，能够避免非重要遥信回路缺陷引发装置的损坏，进一步提升设备利用率。

分级分隔的管理方式能够进一步提升企业的管控能力，把遥信分为测控、保护等不同的类别。结合实际而言，测控遥信级别应低于保护遥信，可结合具体的缺陷情况采用恰当的管理方式。依托科学的分隔可以保证测控遥信与保护遥信的单独工作；利用相应的空气开关实现管控，能够大大缩小回路缺陷的影响。利用差异性的开关插件，能够防止保护遥信和测控遥信之间的干扰；利用差异性颜色的接线端子，可以提高管护的效果，减小回路缺陷，清除风险，防止两者互相干扰。

4.结语

本文在对分离式、合并式数字化智能终端电源回路进行分析的基础上，提出了全新的回路设计方案。全新的设计能够解决目前数字化变电站智能终端电源设计中存在的缺陷，可以进一步提升整个系统运行的安全以及经济效益，同时也可以进一步推进企业精细化管理水平，对于增强企业设备的安全性具有现实作用。