一种智能变电站智能终端缺陷定位方法及其应用.pdf

年第 期 水电与新能源 第 卷.:././.收稿日期:作者简介:李荫华女工程师高级技师主要从事电力系统继电保护及自动化检修工作一种智能变电站智能终端缺陷定位方法及其应用李荫华(广东电网有限责任公司东莞供电局广东 东莞)摘要:总结了智能变电站背景下智能终端的八种典型故障缺陷查找思路对其中断链故障查找归纳出“四看”的快速定位方法并以某 变电站主变高智能终端的缺陷查找过程展示了思路及定位方法的运用该方法从缺陷表象出发多维度定位缺陷层层递进准确率高 总结其关键点并对智能变电站智能终端缺陷查找中遇到的问题从模型告警信息细化、智能录波器功能完善、缺陷定级细化三个角度提出了展望关键词:智能终端缺陷处理智能变电站应用中图分类号:文献标志码:文章编号:()(.):.“”.:.:随着南方电网智能站标准的日渐成熟及智能变电站基建工程的全面铺开大量有别于常规变电站设备的智能组件投入运行智能变电站中的智能组件运维成为了设备运维班组一个全新的课题 智能终端作为智能变电站保护跳闸及测控监视回路中的关键组件其缺陷将造成保护误动或拒动、影响一次设备的监视信息上送不利于电网的安全稳定运行 迅速消除智能终端的缺陷有利于快速恢复继电保护系统可靠性和准确性以及调度自动化系统对厂站的监视能力目前已有研究主要侧重于智能终端运行过程中发生故障时对其他相关设备及系统运行的影响重点研究故障智能终端的隔离及恢复措施 对智能终端本身的缺陷定位及消除研究内容较少 本文基于分析智能终端缺陷的表象对其进行了分类给出了各种缺陷定位流程、可疑缺陷部位的说明对于确保智能变电站智能终端现场运维具有一定的帮助 智能变电站智能终端缺陷及其定位方法 智能终端作为一种智能组件通过电缆连接一次设备通过光缆连接二次设备是南方电网标准智能站结构下最重要的过程层设备 目前南网使用的智能终端根据其一次设备类型和用途可分为 种:适用于三相联动机构断路器及母线刀闸的智能终端()适用于分相机构断路器的智能终端()适用于主变本体的智能终端(、)该智能终端集成了主变非电量保护水 电 与 新 能 源 年第 期智能终端的缺陷可能涉及内部一个或多能 闭锁告警功能 对时功能智能终端是智能站与传统站的最大区别之一因此其缺陷定位及故障查找方法与常规继保设备的就会有很大不同 智能终端的故障定位及查找往往不能依靠单一现象和手段来判断解决应充分利用现场设备及监控系统的表象进行综合分析 本文为满足现场消缺的需要针对智能终端目前常见的故障进行分类并利用现场可得的现象进行故障界面划分)断链 以接收方仅为测控装置且订阅智能终端多个数据集的虚端子为例常见的断链情况有三种:测控装置接收智能终端的双网所有控制块断链测控装置接收智能终端的单网所有控制块断链单网部分控制块断链 不论是哪种断链形式查找故障的前提都是对 虚回路的充分熟悉和对各装置光口工作模式的了解 常用方法为“四看”即:看后台看装置看交换机看录波 下面对每一步骤进行详细说明:看后台 根据后台的装置报文情况根据断链报文确定故障范围 看装置 正常运行情况下智能终端装置异常灯不应点亮装置点灯即说明装置确实存在接收控制块断链情况可以排除测控装置异常发信情况但此方法无法排除装置发送是否正常因为目前南网版的保护及智能终端均采用“全双工”工作模式光口的收发相互独立互不影响 看交换机 目前各厂家的过程层交换机光口均采用“半双工”工作模式只要交换机能收到智能终端发送的数据包则智能终端对应的交换机光口状态灯即点亮所以正常信息交互状态下所有已接光纤的光口灯均应常亮 登录交换机可查看该口工作状态“”表明光口在工作状态“”则表明光口被人为关闭或光口故障 由此可判断是否为交换机光口损坏、光纤故障或智能终端光发异常此处可利用光功率计辅助进一步确定缺陷部位 看录波 智能录波采集所有过程层的 报文可利用其网分功能对全站 报文进行抓取和分析对因报文异常而导致的断链是唯一的处理方法 但其难度较高往往需要厂家技术人员在场实施 利用智能录波的高级功能对二次虚回路异常或断链状态进行初步分析是另一种常用手段智能站断链缺陷统计表明硬件损坏导致缺陷的几率高达百分之九十 如能在新站验收时对全站范围进行断链试验确定各光纤均已正确接入各装置特定光口且标签标示正确无误那么将大大降低后期运维过程中的缺陷查找难度)对时异常 当装置“对时异常”灯亮时证明装置收对时信号异常 根据南网设计规范智能终端均采用光 码对时(这是因为智能终端多布置在高压场地距离主控室 时钟屏距离较远采用光纤作为通信介质相比于采用屏蔽双绞线能更好的解决信号干扰问题)当智能终端装置报“对时异常”时应观察是单一装置或是大范围设备由此来判断对时源或对时装置本身有无问题 若确定为单一装置则可根据光回路再分别排查硬件是否正常)装置异常 当装置发生外部回路异常、内部板件故障或程序故障时其装置面板“告警”灯常亮、“装置异常”信号常发 造成装置异常的具体原因包括但不限于智能终端配置异常、命令超时、链路断链、对时异常、板卡异常、电源监视异常、异常开入等)装置故障 严重的硬件故障和异常报警可能会闭锁装置此时“运行”灯将会熄灭同时开出信号的“装置闭锁”接点将会闭合注意此处“闭锁”并非闭锁装置所有功能仅闭锁故障相关部分功能 造成装置故障闭锁的原因主要包括板卡配置错误、文件错误、关键板卡故障)检修不一致 收发两侧报文检修状态不一致时智能终端将点亮“检修不一致”告警灯此时应根据 虚端子连接情况逐一检查智能终端所订阅的全部装置检修压板情况当智能终端接收多个装置的数据时其中任意一个控制块品质位置 智能终端都将报“检修不一致”)智能终端无法正确出口 在检修一致、无链路告警的情况下检查智能终端跳闸/合闸灯是否点亮若已点亮证明确已收到 跳闸/合闸光信号那么应检查出口硬接点是否闭合出口硬压板是否投入智能终端至开关机构操作电缆回路是否紧固完好若智能终端跳闸/合闸灯未点亮则表明智能终端装置未收到有效光信号或收到未处理应检查 文件虚端子是否连接对侧保护测控装置 出口软压板是否正确投入接收的 报文是否正确)装置无法正确反映遥信开入状态 根据“光耦失电”信号判断装置遥信开入电源是否正常在电源正常的情况下利用万用表等工具确定装置背板相应点位电位确定外部电缆回路是否正常并利用智能录波二次设备状态监测功能的光字提示确定智能终端是否正确完成“电 光”转换并发出 报文 若背板电位正确而装置无法正确发出 变位报文则应通过虚拟液晶软件检查装置参数定值中“遥信电源电压”是否与现场实际一致若检查未发现明确问题较大可能为装置开入板件或 发生异常)智能终端采集模拟量异常 可通过表计测数与智能终端装置送出 报文中直流量的大小进行比较用于排查外回路是否正常 对于模拟量采集异常应另外着重关注装置参数定值中“采样类型”及李荫华:一种智能变电站智能终端缺陷定位方法及其应用 年 月“变化门槛”定值“采样类型”除可选采集直流电压、电流量之外也可选采 温敏电阻“变化门槛”值过大将影响数据主动上送“变化门槛”值过小将使遥测突变引发的待上送 报文队列过长引起 报文异常或过程层网络异常 案例分析这里以某 站为例说明本文提出的方法的实际应用该站后台及远动报 号主变变高 套智能终端“装置故障”信号装置运行灯熄灭(见图)其装置型号为 查看后台光字对侧测控设备并未报收 号主变变高 套智能终端相关链路断链交换机光口工作状态灯常亮智能录波相关二次虚回路情况也显示正常 由此判断装置对外通讯功能正常(智能终端“装置闭锁”不同于常规设备并不闭锁整套保护 只是闭锁相应板件间的功能)图 故障智能终端装置运行灯熄灭图继保班到达现场后实施了如下技术操作:)首先确定故障装置定位为 套智能终端装置故障 套智能终端的作用为采集 套智能终端的异常故障硬接点信号、采集开关、刀闸位置遥信用于智能录波同源比对功能同时其接收第二套主变保护跳闸命令用于实现第二路跳闸线圈跳开变高开关 因未出现断链故确定其故障影响范围为第二路跳闸回路及部分信号采集其故障的影响范围远小于 套智能终端故障)及时退出智能终端出口硬压板并投入检修压板此举可隔离此智能终端防止智能终端故障误发信或误出口)检查装置外观并在装置背板处将所有板件向里推排除因板件松动引起的装置异常)在现场不具备专用软件且急于确定装置故障情况下首先尝试远方复归该智能终端装置有 种复归方式(远方复归/装置旁复归按钮复归/装置面板复归按键)选择远方复归的原因是这种方法可以检验装置能否正确接收 报文并处理如若不能正确处理远方复归则表明 插件存在问题若能正确处理远方复归即表明 通讯及处理功能正常)核对装置所采位置遥信均正常按下现场保护装置旁复归按钮后台收到复归信号初步判断装置开入插件无问题)在安全措施完备的情况下尝试重启智能终端装置短时恢复正常运行但观察一段时间后装置故障现象又复现证明为不可恢复的板件故障或程序损坏继保班组到站使用专用工具登录智能终端查看智能终端的装置内部告警信息及自检报告(见图)判断为开出插件 网通讯中断 开出插件 网通信中断导致装置闭锁该出口插件但不会影响主 插件的 通讯故装置不会出现 链路中断告警 该板件实际用途是为刀闸控制回路提供出口接点由于 套智能终端并不使用其遥控功能故该板件故障并不影响该智能终端其他功能和现场更换插件后该装置恢复正常运行 厂家对故障插件进行拷机测试及多项软硬件测试最终发现该板件的 高速连接器插针与孔壁间隙偏大导致涨力不足引起 网偶发通讯中断恢复问题通讯中断到恢复具有随机性并促使厂家对该批次产品进行严格复检从本次 主变变高智能终端缺陷处理实战案例可见通过应用本文提出的缺陷定位方法层层递进逐步运用外观检查、功能测试、核对上送信息等操作逐步快速缩窄故障范围能够准确定位缺陷 该方法思路清晰十分适合工程现场实际运用图 故障智能终端内部告警信息及自检报告 结 语除上述某 主变变高 套智能终端缺陷定位外本文所提出的缺陷定位方法已多次在现场应用均能快速准确定位缺陷所在消除电网安全稳定运行的设备隐患 在多次的现场应用当中笔者总结了方法实施的数个关键点:)先明确具体的缺陷表象 不同的设备故障往往有不一样的异常表现 由于当前智能变电站绝大部分为无人值班站设备运维人员在设备发生故障时第一时间下并不能直接观察故障设备通过调度自动化(下转第 页)水 电 与 新 能 源 年第 期命令当 接受停止命令后推力外循环油泵处于自动状态则同时停止所有油泵运行推力外循环油泵手动启停泵受辅助设备控制柜内手动把手进行启停控制不受 控制.推力外循环油泵程序存在的问题机组进行无水联动试验时开机至第四步启动所有机组辅助设备及调速器导叶验证机组辅助设备机械及电气动作情况 在无水联动试验中需手动关停辅助设备其中包含推力外循环油泵 在实际工作中发现手动关闭推力外循环油泵后再将推力外循环油泵旋钮切至“自动位”时推力外循环油泵会启动 经检查发现每台推力外循环油泵启动信号在程序中自保持出现故障或接受“停止令”后方可复归以上情况属于非正常启动状态针对此情况在触摸屏上添加“启动令复归”按钮 在手动停止后点击“启动令复归”按钮再切至“自动位”推力外循环油泵保持正常状态 结 语.改进后机组满负荷下瓦温采用外加推力外循环油泵运行方式后观察机组满负荷下瓦温情况 在机组满负荷运行稳定时始终保持 台推力外循环油泵运行机组推力瓦温测值如表 所示表 外加推力外循环油泵冷却方式满负荷推力瓦温.推力外循环油泵运行情况分析相较于推力轴承镜板泵运行方式现采用外加推力外循环油泵 主 备运行方式推力瓦温冷却效果明显相较于改进前瓦温情况推力瓦温最高瓦温温差为.最小瓦温温差为.其中单块瓦温降低最大值为.降低最小值为.平均温度降低约.基本达到推力瓦温冷却效果参考文献:邹林峰 汤驰 顾祥武 等.某大型水电厂推力轴承外循环冷却方式对比分析.水电站机电技术 ():/立式水轮发电机检修技术规程李万俊 程虎.糯扎渡水电站推力外循环油泵启动逻辑优化.水电站机电技术 ():许德荣 金彩花.飞来峡水电厂发电机组高压轴承油泵的自动控制.水利水电工程设计 ():唐东平 王显祥.纳灰河水电站油泵自动控制改造.农村电气化():(上接第 页)系统的故障报警信息初步确认缺陷情况、多维度收集现场有效信息是本方法快速定位故障的基本)根据缺陷表象开展多维度检查 了解清楚缺陷表象后便可对照本文总结的缺陷定位方法逐步定位故障设备的具体缺陷部位 尤需注意的是在检查过程中应十分清楚当前缺陷的怀疑范围并针对性地按照本文所列步骤进行排除其他部位缺陷或进一步确认某部位功能异常的操作避免多处重复的无效检查笔者在总结以上八种类型智能终端典型故障及其处理思路及现场处理缺陷时发现当前智能终端的自检、告警功能并不完善其中最为突出的问题是在现行技术规范下智能终端没有配备液晶面板无法在现场直观地获取装置自身的故障自检信息 在本文写成的时间点智能终端的故障告警、自检信息仅能通过专用调试电脑并使用专用软件连接设备后获取但专用软件的使用门槛较高专用调试电脑连接设备的方式亦较为复杂现场运用十分不便 对于本矛盾结合目前的运维现状笔者对后续的运维工作提出了展望并有如下三点建议:)完善智能终端 模型将智能终端自检信息反映并送出)智能录波器应能读取智能终端的内部报警信息帮助缺陷定位)应根据智能终端缺陷现象细化缺陷定级完善应急处理要求参考文献:董百强 杨琳.智能站二次设备的运行分析.科技与创新():王江 邬大为 王盛辉.智能变电站继电保护典型缺陷的处理及分析.电力系统及其自动化学报():黄荣华.智能变电站断路器智能终端异常及处理.电子制作():冼华禧.智能变电站运行中常见异常分析及对策.科技创新导报 ():覃剑.智能变电站技术与实践.北京:中国电力出版社 国家电力调度控制中心 国网浙江省电力公司.智能变电站继电保护技术问答.北京:中国电力出版社