李 霞,周文越,朱 鑫，丁宣文

(1.國(guó)網(wǎng)成都供電公司，四川 成都 610041；2. 國(guó)網(wǎng)四川省電力公司電力科學(xué)研究院，四川 成都 610041)

0 引 言

隨著國(guó)家電網(wǎng)公司對(duì)二次設(shè)備運(yùn)行管理要求的提高，二次設(shè)備的缺陷管理也越來越規(guī)范和嚴(yán)格。二次設(shè)備的缺陷處理從現(xiàn)場(chǎng)消缺到事后整改，需形成閉環(huán)[1-3]。然而智能變電站的現(xiàn)場(chǎng)消缺工作通常僅對(duì)缺陷設(shè)備進(jìn)行簡(jiǎn)單的處理，使其能滿足變電站的運(yùn)行需求即可。在大多數(shù)情況下，二次設(shè)備發(fā)生缺陷的具體原因并未完全查清，導(dǎo)致消缺后的二次設(shè)備可能會(huì)再次發(fā)生相同的缺陷。因此，為進(jìn)一步分析智能變電站二次設(shè)備缺陷產(chǎn)生的原因，防止類似缺陷再次發(fā)生，使整個(gè)缺陷處理過程形成閉環(huán)，對(duì)智能變電站二次設(shè)備缺陷試驗(yàn)驗(yàn)證技術(shù)開展研究，建立了二次設(shè)備缺陷試驗(yàn)驗(yàn)證體系，提出智能變電站二次設(shè)備缺陷試驗(yàn)驗(yàn)證的通用方法。

1 二次設(shè)備缺陷試驗(yàn)驗(yàn)證體系

目前，智能變電站二次設(shè)備缺陷處理存在以下3個(gè)問題：

1)缺陷定位不準(zhǔn)確。隨著大量電子器件以及光纖的使用，傳統(tǒng)的二次回路[4-5]大量簡(jiǎn)化，大量元件集成于二次設(shè)備的內(nèi)部插件中。這減少了變電站二次回路數(shù)量，簡(jiǎn)化了變電站二次設(shè)備外部接線，對(duì)縮短變電站的建設(shè)周期、縮小變電站占地面積等都起到了積極的作用。但是，集成化的元器件、光纖化的二次回路往往導(dǎo)致二次設(shè)備在發(fā)生缺陷時(shí)，僅能定位至裝置級(jí)、插件級(jí)，很難定位到芯片級(jí)、原理級(jí)，導(dǎo)致缺陷準(zhǔn)確定位困難。

2)缺陷分析不透徹。高集成化的二次設(shè)備使得部分回路、元器件變得不可見，同時(shí)復(fù)雜的運(yùn)行環(huán)境、有限的輔助手段導(dǎo)致設(shè)備缺陷原因分析不透徹。因此，二次設(shè)備缺陷的分析不僅需要通過現(xiàn)場(chǎng)的理論和經(jīng)驗(yàn)分析，更需要在實(shí)驗(yàn)室對(duì)缺陷的原因及整改措施進(jìn)行分析論證。

3)缺陷整改不徹底。二次設(shè)備缺陷定位模糊、分析不透徹，增大了缺陷整改的難度，導(dǎo)致缺陷的整改往往僅能更換插件或裝置。這無形中擴(kuò)大了缺陷整改的范圍。整機(jī)或插件的更換不僅增加了運(yùn)維成本，也使得各器件未得到充分的利用，造成資源的浪費(fèi)；另一方面，由于缺陷的原因并未完全查清，缺陷整改后，相同的缺陷可能再次發(fā)生，進(jìn)一步增加了工作量和運(yùn)維成本。

由于以上的這些問題，需對(duì)二次設(shè)備缺陷開展高效、全面的再分析工作[6]。建立二次設(shè)備缺陷試驗(yàn)驗(yàn)證體系，如圖1所示。各部分別如下：

1)基本理論

仿真技術(shù)、保護(hù)原理、標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)規(guī)范等基本理論、規(guī)范構(gòu)成了試驗(yàn)驗(yàn)證技術(shù)的理論基礎(chǔ)。對(duì)于仿真技術(shù)而言，在電力系統(tǒng)事故或裝置缺陷事后分析中往往需要在一定的環(huán)境中對(duì)預(yù)判進(jìn)行辨別驗(yàn)證，而電力系統(tǒng)的特殊性決定了系統(tǒng)在發(fā)生故障時(shí)的不可復(fù)制性。因此，為進(jìn)行多裝置、多類型二次設(shè)備的協(xié)同整體分析，通常需要一些涉及系統(tǒng)級(jí)的缺陷分析如定值配合問題、缺陷定位排查等采用在一些專用軟件中建模仿真，以對(duì)推測(cè)結(jié)果進(jìn)行測(cè)試驗(yàn)證。保護(hù)原理描述了二次設(shè)備應(yīng)具備的具體功能，在二次設(shè)備發(fā)生缺陷時(shí)，其外在表現(xiàn)可能與保護(hù)原理的要求不一致，以此來進(jìn)行缺陷原因的分析。IEC 61850、標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)規(guī)范則明確了二次設(shè)備信息傳遞的要求和需具備的功能。

圖1 二次設(shè)備缺陷試驗(yàn)驗(yàn)證體系

2)試驗(yàn)驗(yàn)證技術(shù)

二次設(shè)備缺陷試驗(yàn)驗(yàn)證主要包括兩個(gè)階段：缺陷原因分析階段和整改措施驗(yàn)證階段。

在缺陷原因分析階段，主要依靠繼電保護(hù)相關(guān)知識(shí)、專業(yè)經(jīng)驗(yàn)或仿真分析，依據(jù)SOE記錄或故障錄波記錄對(duì)二次設(shè)備的缺陷原因進(jìn)行推斷，得到設(shè)備缺陷的可能原因，并對(duì)推測(cè)的原因進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。分析二次設(shè)備缺陷的推理方法主要包括順序推理法、逆序推理法以及整組試驗(yàn)[7]法。順序推理法是從缺陷設(shè)備的外在反映出發(fā)，按正向的邏輯尋找缺陷根源；逆序推理法是當(dāng)缺陷設(shè)備所反映出來的外在表象難以找到缺陷根源時(shí)，從缺陷造成的事故結(jié)果出發(fā)，逐級(jí)向上進(jìn)行缺陷原因的查找。對(duì)推測(cè)出來的缺陷原因需進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，其中：專項(xiàng)試驗(yàn)是根據(jù)缺陷原因，針對(duì)具體的某一功能進(jìn)行試驗(yàn)，比如對(duì)不滿足電磁兼容要求的需開展電磁兼容試驗(yàn)、對(duì)保護(hù)動(dòng)作時(shí)間過長(zhǎng)的需開展保護(hù)動(dòng)作時(shí)間測(cè)量試驗(yàn)；整組試驗(yàn)和波形回放試驗(yàn)是通過模擬二次設(shè)備在現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行狀態(tài)的真實(shí)工況對(duì)保護(hù)裝置進(jìn)行動(dòng)作時(shí)間、動(dòng)作邏輯的檢查，可用于還原缺陷設(shè)備在現(xiàn)場(chǎng)表征出來的缺陷現(xiàn)象，輔助進(jìn)行缺陷分析。

在整改措施驗(yàn)證階段，針對(duì)已經(jīng)驗(yàn)證通過的設(shè)備缺陷原因，提出相應(yīng)的整改措施，并對(duì)整改后的缺陷設(shè)備制定相應(yīng)的試驗(yàn)方案。在該階段主要是對(duì)試驗(yàn)方案中的整改措施進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，驗(yàn)證該措施是否可根除該裝置缺陷、裝置功能能否滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或設(shè)計(jì)要求，并滿足安全穩(wěn)定運(yùn)行的要求。這一階段，通常需針對(duì)缺陷原因再次開展專項(xiàng)試驗(yàn)，以驗(yàn)證整改后的裝置是否還存在相同的缺陷；另一方面，為驗(yàn)證缺陷的整改措施是否會(huì)影響裝置的既有功能，需對(duì)裝置的常規(guī)功能開展試驗(yàn)。

3)試驗(yàn)驗(yàn)證環(huán)境

推測(cè)出缺陷原因、提出整改措施后，需在一定的試驗(yàn)環(huán)境中對(duì)缺陷原因和整改措施進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，構(gòu)建試驗(yàn)驗(yàn)證環(huán)境如圖2所示。

圖2 二次設(shè)備缺陷試驗(yàn)驗(yàn)證環(huán)境

試驗(yàn)驗(yàn)證環(huán)境由接入層、硬件支撐層、軟件支撐層3個(gè)層級(jí)組成。軟件支撐層由PSCAD、MATLAB、IEC 61850調(diào)試工具等仿真分析或輔助調(diào)試軟件組成，主要用作試驗(yàn)驗(yàn)證過程中的理論分析和輔助測(cè)試。硬件支撐層由仿真計(jì)算、繼保測(cè)試儀、電磁兼容測(cè)試儀等測(cè)試設(shè)備組成，主要為下層的軟件支撐層提供硬件平臺(tái)，并根據(jù)自身的功能給缺陷設(shè)備提供測(cè)試平臺(tái)。接入層由端子排、專用航插等一些接口設(shè)備組成，主要作為被測(cè)對(duì)象與硬件支撐層之間的連接。在某些情況下，可不需要搭建接入層，被測(cè)對(duì)象直接通過電纜、光纖等連接線與硬件支撐層的設(shè)備相連。

接入層、硬件支撐層、軟件支撐層構(gòu)成了二次設(shè)備缺陷驗(yàn)證環(huán)境，試驗(yàn)驗(yàn)證環(huán)境可有效整合各種試驗(yàn)驗(yàn)證資源，實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)對(duì)象的標(biāo)準(zhǔn)化、自動(dòng)化測(cè)試。將以原運(yùn)行狀態(tài)一致的被測(cè)對(duì)象搭建試驗(yàn)驗(yàn)證平臺(tái)，利用理論知識(shí)和測(cè)試環(huán)境，利用試驗(yàn)驗(yàn)證技術(shù)，從裝置功能、裝置性能等方面實(shí)現(xiàn)了對(duì)二次設(shè)備缺陷進(jìn)行全方位的試驗(yàn)驗(yàn)證。

2 二次設(shè)備缺陷試驗(yàn)驗(yàn)證流程

根據(jù)二次設(shè)備缺陷驗(yàn)證體系，并綜合多起二次設(shè)備缺陷試驗(yàn)驗(yàn)證案例，建立二次設(shè)備缺陷試驗(yàn)驗(yàn)證流程如圖3所示。將二次設(shè)備缺陷試驗(yàn)驗(yàn)證分為兩個(gè)階段，即缺陷原因分析驗(yàn)證階段和整改措施驗(yàn)證階段。整個(gè)缺陷試驗(yàn)驗(yàn)證流程使二次設(shè)備缺陷的處理形成閉環(huán)。

1)缺陷原因分析驗(yàn)證階段

此階段主要對(duì)缺陷原因開展深入的分析，首先通過相關(guān)設(shè)備運(yùn)行情況的分析、報(bào)文和故障錄波的分析，推測(cè)出缺陷產(chǎn)生的具體原因，在此基礎(chǔ)上針對(duì)推測(cè)出來的缺陷原因，開展專項(xiàng)試驗(yàn)，以驗(yàn)證推測(cè)的缺陷原因是否正確。若驗(yàn)證通過，則缺陷原因分析結(jié)束；若驗(yàn)證未通過，則需再次進(jìn)行缺陷原因推測(cè)，并進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證直至驗(yàn)證通過。

2)整改措施驗(yàn)證階段

此階段主要對(duì)缺陷二次設(shè)備的整改措施開展驗(yàn)證。首先，針對(duì)上一階段分析出來的缺陷原因提出整改措施。其次，為驗(yàn)證缺陷的整改是否影響到設(shè)備的正常功能，需對(duì)整改后的設(shè)備開展常規(guī)試驗(yàn)，若設(shè)備未通過常規(guī)試驗(yàn)則需重新提出整改措施。最后，若設(shè)備通過常規(guī)試驗(yàn)，則進(jìn)行針對(duì)缺陷原因的專項(xiàng)試驗(yàn)，以驗(yàn)證相同缺陷是否會(huì)再次發(fā)生。若專項(xiàng)試驗(yàn)未通過，則需返回到提出整改措施這一步；若專項(xiàng)試驗(yàn)通過，則整個(gè)缺陷試驗(yàn)驗(yàn)證流程結(jié)束。

圖3 二次設(shè)備缺陷試驗(yàn)驗(yàn)證流程

3 結(jié) 語(yǔ)

對(duì)智能變電站二次設(shè)備缺陷試驗(yàn)驗(yàn)證技術(shù)開展了研究，建立了二次設(shè)備缺陷試驗(yàn)驗(yàn)證體系，從中梳理出智能變電站二次設(shè)備缺陷試驗(yàn)驗(yàn)證的通用流程。所提出的方法彌補(bǔ)了現(xiàn)有二次設(shè)備缺陷處理流程的不足，將缺陷定位至芯片級(jí)、原理級(jí)，可徹底防止類似缺陷再次發(fā)生，使二次設(shè)備缺陷處理形成了閉環(huán)。