隨著電力體制改革的進(jìn)一步深化與電網(wǎng)的迅速發(fā)展，無人值班變電站也迅速發(fā)展以至成為當(dāng)今變電站的主要模式。與此同時(shí)，作為無人值班變電站的基礎(chǔ)，變電站綜合自動化技術(shù)在電網(wǎng)中的作用也顯得日趨重要。但由于設(shè)計(jì)、運(yùn)行、維護(hù)和質(zhì)量等方面的原因，綜自設(shè)備引發(fā)的事故，也嚴(yán)重地威脅著電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，務(wù)必引起高度關(guān)注。
1幾次典型故障
(1)2003-06-13T10:15,長沙局220kV芙蓉變電站在查找直流接地時(shí)出現(xiàn)110kV3臺開關(guān)(512，514冷備用，520熱備用)同時(shí)誤合；2003-07-29T11:43，110kV540開關(guān)(II，IV分段開關(guān))誤跳。經(jīng)調(diào)查，故障原因是綜自設(shè)備運(yùn)行環(huán)境溫度超標(biāo)，導(dǎo)致裝置運(yùn)行不穩(wěn)定，誤合(跳)斷路器。
(2)2003-07-15T21:09，芙蓉變電站2號主變冷卻器全停啟動跳三側(cè)斷路器，1，2號站用變跳閘。但長沙局無人值班監(jiān)控站沒有發(fā)現(xiàn)芙蓉變電站2號主變跳閘，1h后，由長沙局值班調(diào)度員發(fā)現(xiàn)。經(jīng)調(diào)查,冷卻器全停故障信號沒有作為事故信號引入監(jiān)控站。
(3)2005-12-06，220kV芙蓉變電站1號主變?nèi)齻?cè)斷路器跳閘，檢查發(fā)現(xiàn)1號主變第5組冷卻器風(fēng)扇電機(jī)運(yùn)行中發(fā)生對地絕緣故障，由于分段保險(xiǎn)失配，造成1號主變冷卻系統(tǒng)Ⅰ，Ⅱ段電源空氣開關(guān)12ZK(63A)跳開，致使1號主變冷卻系統(tǒng)全停。由于調(diào)度自動化系統(tǒng)CC-2000系統(tǒng)前置機(jī)死機(jī)，引起通道故障，冷卻器全停信號無法及時(shí)告警，致使1號主變在冷卻器全停1h后跳閘。
(4)2005-09-08，220kV王家坪變電站6143刀閘非正常動作，由合位到分位，當(dāng)時(shí)6143刀閘斷開的是短線路小環(huán)網(wǎng)電流，非常僥幸沒有構(gòu)成相間短路的嚴(yán)重事件。刀閘在運(yùn)行中自動斷開，一般構(gòu)成相間短路，燒壞設(shè)備，后果是相當(dāng)嚴(yán)重的，尤其是母線刀閘，將構(gòu)成母線故障，是嚴(yán)重的不安全事件。通過事故調(diào)查分析認(rèn)為，6143刀閘分閘的原因是614測控單元誤發(fā)指令。
(5)2003-01-26，野鴨坡變電站502開關(guān)因測控單元故障跳閘。
(6)1999-03-26T10:13,110kV會龍山變電站2號主變誤跳,原因是遙控執(zhí)行屏小繼電器存在問題。
2事故暴露的主要問題
2.1綜自設(shè)備運(yùn)行溫度問題
按照運(yùn)行規(guī)程規(guī)定，微機(jī)保護(hù)裝置應(yīng)在室溫5～30℃下運(yùn)行，超出此范圍必須裝設(shè)空調(diào)。而現(xiàn)在設(shè)計(jì)的一些室內(nèi)變電站，空調(diào)一般只裝設(shè)于主控室和10kV室。對于芙蓉變電站這種采用分散分布式綜合自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的變電站，由于其數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控以及保護(hù)單元一般就地分散安裝在開關(guān)柜或其他一次設(shè)備附近(芙蓉變電站高壓側(cè)斷路器測控、保護(hù)裝置裝設(shè)在GIS室內(nèi))，在夏季高溫時(shí)節(jié)，設(shè)備運(yùn)行環(huán)境溫度超標(biāo)(芙蓉變電站GIS室在未裝空調(diào)時(shí)室溫超過45℃)引起故障。
2.2監(jiān)控系統(tǒng)問題
作為無人值班變電站的眼睛與耳朵,一旦監(jiān)控系統(tǒng)出現(xiàn)問題，就有可能產(chǎn)生嚴(yán)重的后果。芙蓉變電站2次由于冷卻器全停造成主變停運(yùn)的故障，其共同點(diǎn)就在于都是由于監(jiān)控系統(tǒng)未能將冷卻器全停信號上傳至監(jiān)控中心，使故障沒有及時(shí)被發(fā)現(xiàn)和處理。2003年的故障反映出：監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)不規(guī)范，導(dǎo)致主變非電量保護(hù)跳閘信號沒有引入事故信號；2005年的故障反映出：CC-2000自動化系統(tǒng)容易引起前置機(jī)死機(jī)，導(dǎo)致通道故障，沒有監(jiān)控信號。
2.3前置機(jī)的穩(wěn)定性問題
在變電站綜合自動化系統(tǒng)中,前置機(jī)充當(dāng)站內(nèi)的保護(hù)、測量、控制及通信裝置與變電站運(yùn)行人員之間的接口,它能正確及時(shí)地轉(zhuǎn)換和傳輸變電站的運(yùn)行狀態(tài)信息以及運(yùn)行人員的控制命令,是整個(gè)系統(tǒng)正常運(yùn)行的前提,地位重要。因此,可靠性是前置機(jī)的首要指標(biāo)。
變電站正常運(yùn)行時(shí),站內(nèi)的保護(hù)及測量等裝置只是定時(shí)上送遙測、遙信報(bào)文。而這些報(bào)文處理較簡單,因此在正常運(yùn)行時(shí)前置機(jī)的工作負(fù)載較小,實(shí)時(shí)性的要求也相對較低,對資源的要求就比較有限。但在發(fā)生故障時(shí),有可能會引起多個(gè)裝置一起上送報(bào)文,其處理過程比較復(fù)雜,而且這些報(bào)文相對于遙測及遙信報(bào)文有較高的優(yōu)先級,必須迅速、準(zhǔn)確地將故障信息上傳,這就使得前置機(jī)的工作負(fù)載較正常運(yùn)行時(shí)大大加重。若是前置機(jī)負(fù)載水平不能合理平衡，就可能因過載而死機(jī)，出現(xiàn)類似于芙蓉變電站2005年故障的情況。同時(shí)，感染病毒、前置機(jī)維護(hù)不當(dāng)也是死機(jī)的可能原因。
2.4綜自設(shè)備校驗(yàn)問題
從目前的情況來看，自動化人員對變電站內(nèi)設(shè)備的維護(hù)還不到位，也沒有測控裝置的校驗(yàn)規(guī)程。一般只對繼電保護(hù)及自動裝置進(jìn)行校驗(yàn)，而大多數(shù)測控裝置只進(jìn)行了整組傳動試驗(yàn)，導(dǎo)致一些問題無法在定期校驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)。如220kV王家坪無人值班變電站的測控單元沒有采取有效的閉鎖措施的問題，野鴨坡變電站測控裝置問題，會龍山變電站遙控執(zhí)行屏小繼電器問題等，如果對測控裝置進(jìn)行了詳細(xì)校驗(yàn)，都應(yīng)該可以避免。特別是現(xiàn)在的一些測控裝置，內(nèi)部可以整定所發(fā)出的開出量(跳閘量、閉鎖量等)的保持時(shí)間，對這樣的裝置應(yīng)編制校驗(yàn)規(guī)程，進(jìn)行全面的校驗(yàn)，而不是只進(jìn)行整組傳動。
2.5時(shí)間問題
在以上事故調(diào)查中發(fā)現(xiàn)保護(hù)系統(tǒng)、事件系統(tǒng)、錄波系統(tǒng)時(shí)間記錄不統(tǒng)一，對故障的分析極為不利。
3措施與建議
(1)無人值班變電站應(yīng)按照國家對電子設(shè)備運(yùn)行環(huán)境要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮夏季高溫滿載的運(yùn)行條件，確保電子設(shè)備的安全運(yùn)行。事實(shí)證明，220kV芙蓉變電站經(jīng)過加裝空調(diào)改善環(huán)境溫度后，沒有再發(fā)生開關(guān)誤合和誤跳的故障。
(2)無人值班信息必須規(guī)范，開關(guān)跳閘信號必須接入監(jiān)控系統(tǒng)，從技術(shù)上保證無人值班變電站反映的信息讓監(jiān)控中心值班人員能夠易發(fā)現(xiàn)、易判斷、易處理。
(3)要重視調(diào)度自動化系統(tǒng)(包括變電站自動化系統(tǒng))的維護(hù)工作,對系統(tǒng)的各項(xiàng)監(jiān)測量和監(jiān)控量進(jìn)行定期檢測和校核，定期檢查監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行工況，做好UPS裝置和GPS對時(shí)系統(tǒng)的維護(hù)工作，及時(shí)進(jìn)行軟硬件設(shè)備的升級換代和功能完善工作，確保計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)經(jīng)常處于良好的運(yùn)行狀態(tài)。為防自動化系統(tǒng)的病毒感染，禁止在變電站后臺機(jī)上網(wǎng)或裝軟件玩電子游戲。
(4)完善計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)控制輸出軟硬件閉鎖邏輯功能。一是在軟件方面，增加嚴(yán)格的控制輸出閉鎖，杜絕非正常情況下或非法數(shù)據(jù)引起的控制輸出；二是在硬件方面，在控制輸出回路增加硬件閉鎖邏輯；三是在異常監(jiān)視方面，增加異常數(shù)據(jù)的監(jiān)視邏輯，為事故分析工作提供可靠依據(jù)。
(5)嚴(yán)格執(zhí)行“新建變電站防誤裝置應(yīng)優(yōu)先采用單元電氣閉鎖回路加微機(jī)五防的方案”的規(guī)定，建議無人值班變電站應(yīng)完善單元電氣閉鎖回路。一是實(shí)現(xiàn)隔離開關(guān)與斷路器實(shí)現(xiàn)閉鎖，將斷路器的常閉接點(diǎn)接入隔離開關(guān)的操作回路;二是隔離開關(guān)與接地刀閘實(shí)現(xiàn)閉鎖，將接地刀閘的常閉接點(diǎn)接入隔離開關(guān)的操作回路。已運(yùn)行的變電站應(yīng)逐步進(jìn)行改造。
(6)要加強(qiáng)地區(qū)監(jiān)控中心工作站的運(yùn)行監(jiān)控工作，對預(yù)告信號要認(rèn)真分析，對嚴(yán)重影響運(yùn)行的預(yù)告信號應(yīng)做好危險(xiǎn)點(diǎn)分析，對監(jiān)控的設(shè)備定期進(jìn)行巡檢，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備異常狀態(tài)。
(7)變電站自動化系統(tǒng)(包括測控單元、遙控繼電器及相關(guān)二次回路)必須制定檢驗(yàn)規(guī)程，明確檢驗(yàn)項(xiàng)目、周期、責(zé)任部門，加強(qiáng)定期檢驗(yàn)和技術(shù)監(jiān)督。
(8)加強(qiáng)電網(wǎng)現(xiàn)有設(shè)備時(shí)鐘系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)和對時(shí)管理,制定相關(guān)制度,將相關(guān)二次系統(tǒng)時(shí)鐘同步情況納入設(shè)備的日常巡視范圍，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理，保證系統(tǒng)時(shí)鐘不出現(xiàn)明顯偏差,確保電網(wǎng)故障后相關(guān)系統(tǒng)提供的分析數(shù)據(jù)時(shí)序正確。
1幾次典型故障
(1)2003-06-13T10:15,長沙局220kV芙蓉變電站在查找直流接地時(shí)出現(xiàn)110kV3臺開關(guān)(512，514冷備用，520熱備用)同時(shí)誤合；2003-07-29T11:43，110kV540開關(guān)(II，IV分段開關(guān))誤跳。經(jīng)調(diào)查，故障原因是綜自設(shè)備運(yùn)行環(huán)境溫度超標(biāo)，導(dǎo)致裝置運(yùn)行不穩(wěn)定，誤合(跳)斷路器。
(2)2003-07-15T21:09，芙蓉變電站2號主變冷卻器全停啟動跳三側(cè)斷路器，1，2號站用變跳閘。但長沙局無人值班監(jiān)控站沒有發(fā)現(xiàn)芙蓉變電站2號主變跳閘，1h后，由長沙局值班調(diào)度員發(fā)現(xiàn)。經(jīng)調(diào)查,冷卻器全停故障信號沒有作為事故信號引入監(jiān)控站。
(3)2005-12-06，220kV芙蓉變電站1號主變?nèi)齻?cè)斷路器跳閘，檢查發(fā)現(xiàn)1號主變第5組冷卻器風(fēng)扇電機(jī)運(yùn)行中發(fā)生對地絕緣故障，由于分段保險(xiǎn)失配，造成1號主變冷卻系統(tǒng)Ⅰ，Ⅱ段電源空氣開關(guān)12ZK(63A)跳開，致使1號主變冷卻系統(tǒng)全停。由于調(diào)度自動化系統(tǒng)CC-2000系統(tǒng)前置機(jī)死機(jī)，引起通道故障，冷卻器全停信號無法及時(shí)告警，致使1號主變在冷卻器全停1h后跳閘。
(4)2005-09-08，220kV王家坪變電站6143刀閘非正常動作，由合位到分位，當(dāng)時(shí)6143刀閘斷開的是短線路小環(huán)網(wǎng)電流，非常僥幸沒有構(gòu)成相間短路的嚴(yán)重事件。刀閘在運(yùn)行中自動斷開，一般構(gòu)成相間短路，燒壞設(shè)備，后果是相當(dāng)嚴(yán)重的，尤其是母線刀閘，將構(gòu)成母線故障，是嚴(yán)重的不安全事件。通過事故調(diào)查分析認(rèn)為，6143刀閘分閘的原因是614測控單元誤發(fā)指令。
(5)2003-01-26，野鴨坡變電站502開關(guān)因測控單元故障跳閘。
(6)1999-03-26T10:13,110kV會龍山變電站2號主變誤跳,原因是遙控執(zhí)行屏小繼電器存在問題。
2事故暴露的主要問題
2.1綜自設(shè)備運(yùn)行溫度問題
按照運(yùn)行規(guī)程規(guī)定，微機(jī)保護(hù)裝置應(yīng)在室溫5～30℃下運(yùn)行，超出此范圍必須裝設(shè)空調(diào)。而現(xiàn)在設(shè)計(jì)的一些室內(nèi)變電站，空調(diào)一般只裝設(shè)于主控室和10kV室。對于芙蓉變電站這種采用分散分布式綜合自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的變電站，由于其數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控以及保護(hù)單元一般就地分散安裝在開關(guān)柜或其他一次設(shè)備附近(芙蓉變電站高壓側(cè)斷路器測控、保護(hù)裝置裝設(shè)在GIS室內(nèi))，在夏季高溫時(shí)節(jié)，設(shè)備運(yùn)行環(huán)境溫度超標(biāo)(芙蓉變電站GIS室在未裝空調(diào)時(shí)室溫超過45℃)引起故障。
2.2監(jiān)控系統(tǒng)問題
作為無人值班變電站的眼睛與耳朵,一旦監(jiān)控系統(tǒng)出現(xiàn)問題，就有可能產(chǎn)生嚴(yán)重的后果。芙蓉變電站2次由于冷卻器全停造成主變停運(yùn)的故障，其共同點(diǎn)就在于都是由于監(jiān)控系統(tǒng)未能將冷卻器全停信號上傳至監(jiān)控中心，使故障沒有及時(shí)被發(fā)現(xiàn)和處理。2003年的故障反映出：監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)不規(guī)范，導(dǎo)致主變非電量保護(hù)跳閘信號沒有引入事故信號；2005年的故障反映出：CC-2000自動化系統(tǒng)容易引起前置機(jī)死機(jī)，導(dǎo)致通道故障，沒有監(jiān)控信號。
2.3前置機(jī)的穩(wěn)定性問題
在變電站綜合自動化系統(tǒng)中,前置機(jī)充當(dāng)站內(nèi)的保護(hù)、測量、控制及通信裝置與變電站運(yùn)行人員之間的接口,它能正確及時(shí)地轉(zhuǎn)換和傳輸變電站的運(yùn)行狀態(tài)信息以及運(yùn)行人員的控制命令,是整個(gè)系統(tǒng)正常運(yùn)行的前提,地位重要。因此,可靠性是前置機(jī)的首要指標(biāo)。
變電站正常運(yùn)行時(shí),站內(nèi)的保護(hù)及測量等裝置只是定時(shí)上送遙測、遙信報(bào)文。而這些報(bào)文處理較簡單,因此在正常運(yùn)行時(shí)前置機(jī)的工作負(fù)載較小,實(shí)時(shí)性的要求也相對較低,對資源的要求就比較有限。但在發(fā)生故障時(shí),有可能會引起多個(gè)裝置一起上送報(bào)文,其處理過程比較復(fù)雜,而且這些報(bào)文相對于遙測及遙信報(bào)文有較高的優(yōu)先級,必須迅速、準(zhǔn)確地將故障信息上傳,這就使得前置機(jī)的工作負(fù)載較正常運(yùn)行時(shí)大大加重。若是前置機(jī)負(fù)載水平不能合理平衡，就可能因過載而死機(jī)，出現(xiàn)類似于芙蓉變電站2005年故障的情況。同時(shí)，感染病毒、前置機(jī)維護(hù)不當(dāng)也是死機(jī)的可能原因。
2.4綜自設(shè)備校驗(yàn)問題
從目前的情況來看，自動化人員對變電站內(nèi)設(shè)備的維護(hù)還不到位，也沒有測控裝置的校驗(yàn)規(guī)程。一般只對繼電保護(hù)及自動裝置進(jìn)行校驗(yàn)，而大多數(shù)測控裝置只進(jìn)行了整組傳動試驗(yàn)，導(dǎo)致一些問題無法在定期校驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)。如220kV王家坪無人值班變電站的測控單元沒有采取有效的閉鎖措施的問題，野鴨坡變電站測控裝置問題，會龍山變電站遙控執(zhí)行屏小繼電器問題等，如果對測控裝置進(jìn)行了詳細(xì)校驗(yàn)，都應(yīng)該可以避免。特別是現(xiàn)在的一些測控裝置，內(nèi)部可以整定所發(fā)出的開出量(跳閘量、閉鎖量等)的保持時(shí)間，對這樣的裝置應(yīng)編制校驗(yàn)規(guī)程，進(jìn)行全面的校驗(yàn)，而不是只進(jìn)行整組傳動。
2.5時(shí)間問題
在以上事故調(diào)查中發(fā)現(xiàn)保護(hù)系統(tǒng)、事件系統(tǒng)、錄波系統(tǒng)時(shí)間記錄不統(tǒng)一，對故障的分析極為不利。
3措施與建議
(1)無人值班變電站應(yīng)按照國家對電子設(shè)備運(yùn)行環(huán)境要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮夏季高溫滿載的運(yùn)行條件，確保電子設(shè)備的安全運(yùn)行。事實(shí)證明，220kV芙蓉變電站經(jīng)過加裝空調(diào)改善環(huán)境溫度后，沒有再發(fā)生開關(guān)誤合和誤跳的故障。
(2)無人值班信息必須規(guī)范，開關(guān)跳閘信號必須接入監(jiān)控系統(tǒng)，從技術(shù)上保證無人值班變電站反映的信息讓監(jiān)控中心值班人員能夠易發(fā)現(xiàn)、易判斷、易處理。
(3)要重視調(diào)度自動化系統(tǒng)(包括變電站自動化系統(tǒng))的維護(hù)工作,對系統(tǒng)的各項(xiàng)監(jiān)測量和監(jiān)控量進(jìn)行定期檢測和校核，定期檢查監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行工況，做好UPS裝置和GPS對時(shí)系統(tǒng)的維護(hù)工作，及時(shí)進(jìn)行軟硬件設(shè)備的升級換代和功能完善工作，確保計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)經(jīng)常處于良好的運(yùn)行狀態(tài)。為防自動化系統(tǒng)的病毒感染，禁止在變電站后臺機(jī)上網(wǎng)或裝軟件玩電子游戲。
(4)完善計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)控制輸出軟硬件閉鎖邏輯功能。一是在軟件方面，增加嚴(yán)格的控制輸出閉鎖，杜絕非正常情況下或非法數(shù)據(jù)引起的控制輸出；二是在硬件方面，在控制輸出回路增加硬件閉鎖邏輯；三是在異常監(jiān)視方面，增加異常數(shù)據(jù)的監(jiān)視邏輯，為事故分析工作提供可靠依據(jù)。
(5)嚴(yán)格執(zhí)行“新建變電站防誤裝置應(yīng)優(yōu)先采用單元電氣閉鎖回路加微機(jī)五防的方案”的規(guī)定，建議無人值班變電站應(yīng)完善單元電氣閉鎖回路。一是實(shí)現(xiàn)隔離開關(guān)與斷路器實(shí)現(xiàn)閉鎖，將斷路器的常閉接點(diǎn)接入隔離開關(guān)的操作回路;二是隔離開關(guān)與接地刀閘實(shí)現(xiàn)閉鎖，將接地刀閘的常閉接點(diǎn)接入隔離開關(guān)的操作回路。已運(yùn)行的變電站應(yīng)逐步進(jìn)行改造。
(6)要加強(qiáng)地區(qū)監(jiān)控中心工作站的運(yùn)行監(jiān)控工作，對預(yù)告信號要認(rèn)真分析，對嚴(yán)重影響運(yùn)行的預(yù)告信號應(yīng)做好危險(xiǎn)點(diǎn)分析，對監(jiān)控的設(shè)備定期進(jìn)行巡檢，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備異常狀態(tài)。
(7)變電站自動化系統(tǒng)(包括測控單元、遙控繼電器及相關(guān)二次回路)必須制定檢驗(yàn)規(guī)程，明確檢驗(yàn)項(xiàng)目、周期、責(zé)任部門，加強(qiáng)定期檢驗(yàn)和技術(shù)監(jiān)督。
(8)加強(qiáng)電網(wǎng)現(xiàn)有設(shè)備時(shí)鐘系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)和對時(shí)管理,制定相關(guān)制度,將相關(guān)二次系統(tǒng)時(shí)鐘同步情況納入設(shè)備的日常巡視范圍，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理，保證系統(tǒng)時(shí)鐘不出現(xiàn)明顯偏差,確保電網(wǎng)故障后相關(guān)系統(tǒng)提供的分析數(shù)據(jù)時(shí)序正確。
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