智能變電站智能終端私有配置文件錯(cuò)誤導(dǎo)致保護(hù)異常動(dòng)作問(wèn)題的分析

張浩， 張艷

(1. 國(guó)網(wǎng)湖北省電力公司電力調(diào)度控制中心，湖北 武漢 430077; 2. 湖北省漢新發(fā)電有限公司，湖北 漢川 432321)

智能變電站智能終端私有配置文件錯(cuò)誤導(dǎo)致保護(hù)異常動(dòng)作問(wèn)題的分析

張浩1， 張艷2

(1. 國(guó)網(wǎng)湖北省電力公司電力調(diào)度控制中心，湖北 武漢 430077; 2. 湖北省漢新發(fā)電有限公司，湖北 漢川 432321)

隨著智能變電站大規(guī)模的投入運(yùn)行，運(yùn)維人員的技術(shù)水平相對(duì)落后、配置文件管理水平差的弊病逐漸顯露出來(lái)，這給電網(wǎng)的安全運(yùn)行帶來(lái)了安全隱患。通過(guò)智能變電站一起220 kV線(xiàn)路保護(hù)異常動(dòng)作行為的分析，發(fā)現(xiàn)故障前缺陷處理過(guò)程中，導(dǎo)入錯(cuò)誤工程備份配置文件，使得智能終端出口回路虛端子的配置發(fā)生錯(cuò)誤，引發(fā)了保護(hù)的不正確動(dòng)作。針對(duì)智能變電站配置文件的管理，提出較為合理的整改措施，為提升智能變電站核心配置文件的管理提供了較好的參考價(jià)值。

智能變電站;保護(hù)誤動(dòng);配置文件;智能終端;SCD;管控

0 引 言

智能變電站與常規(guī)變電站的核心區(qū)別在于二次電纜被光纖替代以及自描述變電站配置語(yǔ)言(SCL)文件的使用。配置文件與設(shè)備硬件共同承擔(dān)著二次系統(tǒng)信息采集、共享、邏輯判斷、通信、決策輸出等重任，關(guān)系到微機(jī)保護(hù)、自動(dòng)化監(jiān)視控制、電能計(jì)量等二次系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)。

近年來(lái)，隨著智能變電站大規(guī)模的投入運(yùn)行，運(yùn)維人員的技術(shù)水平相對(duì)落后、配置文件管理水平差的弊病逐漸顯露出來(lái)，給電網(wǎng)的安全運(yùn)行帶來(lái)了安全隱患[1-4]。

通過(guò)對(duì)智能變電站一起220 kV線(xiàn)路保護(hù)異常動(dòng)作行為的分析，發(fā)現(xiàn)故障發(fā)生前該間隔智能終端一次CPU故障缺陷的處理過(guò)程中，導(dǎo)入錯(cuò)誤工程備份配置文件，使得智能終端出口回路虛端子的配置發(fā)生錯(cuò)誤，從而引發(fā)了繼電保護(hù)的不正確動(dòng)作行為。

1 異常動(dòng)作事件簡(jiǎn)述

2015年4月2日凌晨5點(diǎn)34分55秒，220 kV營(yíng)利線(xiàn)發(fā)生C相單相瞬時(shí)接地故障。營(yíng)利線(xiàn)利側(cè)線(xiàn)路保護(hù)動(dòng)作，利02開(kāi)關(guān)C相跳閘后，重合成功。營(yíng)利線(xiàn)汪側(cè)線(xiàn)路保護(hù)動(dòng)作，營(yíng)221開(kāi)關(guān)A、C相跳閘，未重合。9點(diǎn)25分22秒，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)和調(diào)度安排，汪營(yíng)站運(yùn)行人員拉開(kāi)營(yíng)221開(kāi)關(guān)，營(yíng)利線(xiàn)退出運(yùn)行。一次系統(tǒng)示意簡(jiǎn)圖如圖1所示。

圖1 220 kV營(yíng)利線(xiàn)故障系統(tǒng)示意圖

2 異常動(dòng)作情況分析

該異常事件發(fā)生后，公司高度重視，立刻組織專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員奔赴現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)此次異常動(dòng)作情況進(jìn)行了深入排查和分析，檢查情況如下。

2.1 保護(hù)配置情況

220 kV營(yíng)利線(xiàn)保護(hù)配置情況如表1所示。

2.2 保護(hù)動(dòng)作情況分析及動(dòng)作時(shí)序圖

營(yíng)利線(xiàn)發(fā)生C相瞬時(shí)接地故障時(shí)，利川站測(cè)一次電流為4.59 kA(二次電流19.13 A，CT變比為1 200 A/5 A)；汪營(yíng)站測(cè)一次電流為2.14 kA(二次電流1.34 A，CT變比為1 600 A/1A)。滿(mǎn)足差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作條件，線(xiàn)路差動(dòng)保護(hù)C相均應(yīng)動(dòng)作。

表1 220 kV營(yíng)利線(xiàn)保護(hù)配置

現(xiàn)場(chǎng)查看，220 kV營(yíng)利線(xiàn)兩側(cè)WXH-803BG1、CSC-103BE線(xiàn)路保護(hù)差動(dòng)均動(dòng)作，選相元件均是C相元件動(dòng)作。初步判斷220 kV營(yíng)利線(xiàn)兩側(cè)線(xiàn)路保護(hù)動(dòng)作行為正確。

進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)，許繼電氣公司DBU-803型智能終端顯示跳“A”相，四方公司JFZ-600型智能終端顯示跳“C”相。兩套智能終端的動(dòng)作行為完全不一致，結(jié)合線(xiàn)路保護(hù)的動(dòng)作情況，許繼電氣公司DBU-803裝置跳“A”相的動(dòng)作行為明顯存在異常，需要重點(diǎn)排查動(dòng)作原因(220 kV營(yíng)利線(xiàn)汪營(yíng)側(cè)保護(hù)和智能終端動(dòng)作情況如表2所示)。

調(diào)取監(jiān)控系統(tǒng)SOE報(bào)文記錄，顯示220 kV營(yíng)利線(xiàn)營(yíng)221A相斷路器在此次故障中確實(shí)有位置分開(kāi)的信號(hào)，時(shí)間在44 ms左右，而C相斷路器分位的時(shí)間是68 ms左右?？梢耘袛酄I(yíng)221 A相斷路器是由智能終端DBU-803發(fā)出跳開(kāi)的，營(yíng)221C相斷路器是由智能終端JFZ-600發(fā)出跳開(kāi)的。

表2 汪營(yíng)變電站220 kV營(yíng)利線(xiàn)保護(hù)和智能終端動(dòng)作情況

圖2 汪營(yíng)變電站220 kV營(yíng)利線(xiàn)保護(hù)動(dòng)作時(shí)序圖

結(jié)合保護(hù)動(dòng)作情況繪制此次故障汪營(yíng)側(cè)保護(hù)的動(dòng)作時(shí)序圖,如圖2所示。

從時(shí)序圖中，可以看到A相斷路器跳開(kāi)的時(shí)間比C相斷路器跳開(kāi)的時(shí)間略早，由于WXH-803B保護(hù)比CSC-103B早4 ms，所以A相斷路器更像是A套線(xiàn)路保護(hù)動(dòng)作跳開(kāi)的。

2.3 整組傳動(dòng)試驗(yàn)情況

現(xiàn)場(chǎng)對(duì)汪營(yíng)站220 kV營(yíng)利線(xiàn)兩套線(xiàn)路保護(hù)裝置進(jìn)行了整組傳動(dòng)試驗(yàn)。試驗(yàn)情況如下。

(1) 220 kV營(yíng)利線(xiàn)A套保護(hù)裝置(許繼WHX-803BG1)

用繼電保護(hù)測(cè)試儀分別模擬A相、B相、C相單相故障，AB、BC、CA相間故障和三相故障，保護(hù)裝置動(dòng)作行為正確，但營(yíng)221開(kāi)關(guān)僅A相跳閘，B相、C相均不跳閘。

(2)220 kV營(yíng)利線(xiàn)B套保護(hù)裝置(四方CSC-103BE)

用繼電保護(hù)測(cè)試儀分別模擬A相、B相、C相單相故障，AB、BC、CA相間故障和三相故障，保護(hù)裝置動(dòng)作行為正確，營(yíng)221開(kāi)關(guān)動(dòng)作行為正確。

根據(jù)整組傳動(dòng)試驗(yàn)結(jié)果，220 kV營(yíng)利線(xiàn)汪營(yíng)側(cè)A套保護(hù)裝置B、C相跳閘出口回路異常，與營(yíng)221開(kāi)關(guān)動(dòng)作行為存在不一致的現(xiàn)象。

2.4 配置文件核查

從上面的分析來(lái)看，220 kV營(yíng)利線(xiàn)汪側(cè)A套保護(hù)至A套智能終端的“二次虛回路”存在明顯問(wèn)題，需要認(rèn)真核查。

全站的SCD文件、CID文件以及廠(chǎng)家私有配置文件非常重要，任意文件出錯(cuò)均可能導(dǎo)致保護(hù)的不正確動(dòng)作行為。因此需要對(duì)這些重要的配置文件進(jìn)行認(rèn)真核對(duì)檢查。

2.4.1 SCD文件核查

首先對(duì)全站的SCD文件進(jìn)行核查。為更好展示裝置間虛端子的連接情況，通過(guò)專(zhuān)用軟件，對(duì)220 kV營(yíng)利線(xiàn)保護(hù)虛端子的配置情況進(jìn)行了可視化，結(jié)果如圖3、圖4所示。

圖3 SCD文件中220 kV營(yíng)利線(xiàn)A套線(xiàn)路保護(hù)(WXH-803B)至A套智能終端(DBU803)虛回路配置示意圖

圖4 SCD文件中220 kV營(yíng)利線(xiàn)B套線(xiàn)路保護(hù)(CSC-103B)至B套智能終端(JFZ600)虛回路配置示意圖

從圖3、圖4的核查情況來(lái)看，SCD文件中220 kV營(yíng)利線(xiàn)兩套線(xiàn)路保護(hù)裝置和智能終端間的跳閘虛回路配置均正確無(wú)誤。

2.4.2 許繼智能終端配置核查

智能變電站智能終端的廠(chǎng)家私有配置文件，類(lèi)似于常規(guī)變電站的裝置廠(chǎng)家白圖，其中關(guān)鍵的配置內(nèi)容便是定義了裝置外部輸入輸出與內(nèi)部通道的對(duì)應(yīng)關(guān)系[5]。智能終端GOOSE配置文件的配置包括GOOSE發(fā)送、接收模塊的配置，具體配置內(nèi)容如圖5所示。

圖5 智能終端GOOSE發(fā)送、接收模塊的配置內(nèi)容和流程

現(xiàn)場(chǎng)調(diào)取了220 kV汪營(yíng)線(xiàn)許繼智能終端(DBU803)的具體配置情況(如圖6所示)，從配置圖中可以看出開(kāi)關(guān)量通道號(hào)中配置跳A出口GOOSE通道號(hào)是0，跳B(niǎo)出口GOOSE通道號(hào)是1，跳C出口GOOSE通道號(hào)是2。查看許繼智能終端說(shuō)明書(shū)對(duì)開(kāi)關(guān)量通道號(hào)的定義圖，如圖7所示。從圖7可以看出保護(hù)跳A應(yīng)該配置通道號(hào)0或1或2或3；保護(hù)跳B(niǎo)應(yīng)該配置通道號(hào)4或5或6或7；保護(hù)跳C應(yīng)該配置通道號(hào)8或9或10或11。

圖6 220 kV營(yíng)利線(xiàn)智能終端(DBU803)的GOOSE接收配置圖

圖7 220 kV營(yíng)利線(xiàn)智能終端(DBU803)開(kāi)關(guān)量通道號(hào)的定義圖

許繼智能終端內(nèi)部的接收配置中誤將保護(hù)裝置發(fā)給智能終端的A相、B相、C相跳閘出口指令均關(guān)聯(lián)到A相跳閘出口輸出(錯(cuò)誤配置示意圖如圖8所示)，會(huì)造成220 kV營(yíng)利線(xiàn)A套保護(hù)裝置在整組試驗(yàn)時(shí)，模擬任意故障，營(yíng)221開(kāi)關(guān)僅A相跳閘，B相、C相均不跳閘。

現(xiàn)場(chǎng)督促許繼廠(chǎng)家修改配置文件，保證了許繼廠(chǎng)家僅修改了跳閘出口配置而未對(duì)其余內(nèi)容進(jìn)行修改的情況下，下裝修改后的配置文件至智能終端。

現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員在修改了智能終端的配置后，對(duì)A套保護(hù)進(jìn)行整組試驗(yàn)。用繼電保護(hù)測(cè)試儀分別模擬A相、B相、C相單相故障，AB、BC、CA相間故障和三相故障，保護(hù)裝置動(dòng)作行為正確，重合閘動(dòng)作行為正確，營(yíng)221開(kāi)關(guān)動(dòng)作行為正確。

圖8 220 kV營(yíng)利線(xiàn)汪營(yíng)站側(cè)線(xiàn)路保護(hù)跳閘配置示意圖

2.4.3 智能終端配置文件錯(cuò)誤原因排查

由于220 kV汪營(yíng)變電站剛投運(yùn)不久，投運(yùn)前相關(guān)保護(hù)的整組試驗(yàn)都進(jìn)行了驗(yàn)收，理論上不應(yīng)該出現(xiàn)配置文件錯(cuò)誤的情況。智能終端裝置內(nèi)部配置文件錯(cuò)誤的真實(shí)原因到底是什么呢？

調(diào)取了汪營(yíng)變電站近期的運(yùn)行日志，發(fā)現(xiàn)220 kV營(yíng)利線(xiàn)最近有一次缺陷處理記錄。

2014年8月17日，汪營(yíng)變220 kV營(yíng)利線(xiàn)A套許繼合并單元DMU831網(wǎng)絡(luò)異常燈亮，保護(hù)WXH803BG告警燈亮，無(wú)法復(fù)歸。廠(chǎng)家人員達(dá)到現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)檢查后，發(fā)現(xiàn)DBU-803裝置原CPU板故障，因此，對(duì)DBU-803裝置的CPU進(jìn)行了更換。會(huì)不會(huì)是此次CPU更換導(dǎo)致了DBU-803智能終端裝置私有配置文件發(fā)生了變化呢？

經(jīng)與許繼公司聯(lián)系和確認(rèn)，廠(chǎng)家對(duì)DBU-803裝置私有配置文件發(fā)生變化的原因進(jìn)行了解釋。原來(lái)，由于DBU-803裝置CPU故障，廠(chǎng)家技術(shù)服務(wù)人員無(wú)法從原CPU板中讀取之前實(shí)際運(yùn)行中的配置文件，因此向更換后的CPU板(本次故障時(shí)智能終端內(nèi)CPU板)下載了許繼公司工程備份文件庫(kù)中對(duì)應(yīng)配置文件。

經(jīng)核查，許繼公司的工程備份文件庫(kù)中對(duì)應(yīng)配置文件與本次故障時(shí)智能終端CPU板內(nèi)的配置文件一致，存在跳閘出口配置錯(cuò)誤現(xiàn)象。

2.4.4 分析結(jié)論

從以上的分析可以得出，由于220 kV營(yíng)利線(xiàn)汪營(yíng)站側(cè)在近期的一次缺陷處理過(guò)程中誤導(dǎo)入智能終端錯(cuò)誤配置文件，使得許繼智能終端內(nèi)部的接收配置中誤將保護(hù)裝置發(fā)給智能終端的A相、B相、C相跳閘出口指令均關(guān)聯(lián)到A相跳閘出口輸出，從而導(dǎo)致220 kV營(yíng)利線(xiàn)C相瞬時(shí)故障保護(hù)誤跳A相斷路器的異常動(dòng)作事件。

3 整改措施

(1)加強(qiáng)智能變電站二次設(shè)備試驗(yàn)管理，修改相關(guān)管理規(guī)定。當(dāng)保護(hù)、智能終端等二次設(shè)備硬件、軟件發(fā)生更改后，應(yīng)再次進(jìn)行相應(yīng)調(diào)試，并做好相關(guān)記錄，確保痕跡管理到位。

(2)加強(qiáng)智能變電站二次設(shè)備配置文件管理，督促?gòu)S家完善工程備份文件的管理，確保備份文件和實(shí)際運(yùn)行文件一致。同時(shí)，開(kāi)展智能變電站配置文件管控系統(tǒng)相關(guān)專(zhuān)題項(xiàng)目的研究，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)、信息等先進(jìn)的技術(shù)手段，規(guī)范、統(tǒng)一智能變電站配置文件及圖紙，實(shí)現(xiàn)智能變電站配置文件等核心數(shù)據(jù)的安全管控[6]。

(3)組織全省繼電保護(hù)技術(shù)骨干開(kāi)展智能變電站專(zhuān)題培訓(xùn)，重點(diǎn)針對(duì)“智能變電站基本原理、典型技術(shù)”、“合并單元、智能終端核心調(diào)試技術(shù)”、“智能變電站配置文件的管理”等內(nèi)容開(kāi)展培訓(xùn)，全面提升繼電保護(hù)專(zhuān)業(yè)隊(duì)伍智能變電站核心技術(shù)水平。

4 結(jié)束語(yǔ)

智能變電站是時(shí)代發(fā)展的產(chǎn)物，是科技發(fā)展以及信息發(fā)展技術(shù)的必然趨勢(shì)。我們應(yīng)順應(yīng)新時(shí)代的發(fā)展，加強(qiáng)智能變電站核心技術(shù)的研究，科學(xué)分析設(shè)備的運(yùn)行情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和消除智能二次設(shè)備存在的安全隱患和缺陷，確保設(shè)備安全、可靠、高效的服務(wù)于電網(wǎng)系統(tǒng)。

[1] 高磊. IEC 61850 SCL配置文件比對(duì)工具的研究與實(shí)現(xiàn)[J]. 電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2013，37(20)：88-91.

[2] 王德文，朱永利，邸劍，等．一種改進(jìn)的SCL系統(tǒng)配置工具[J]．電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2009，33(12)：75—79．

[3] 祁忠，篤竣，張志學(xué)，等．IEC 61850 SCL配置工具的研究與實(shí)現(xiàn)[J]．電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2009，37(7)：76—81．

[4] 何磊，田霞．IEC 61850 SCL配置文件測(cè)試工具的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)口[J]．電力自動(dòng)化設(shè)備,2012，32(4)；134—137．

[5] Q/GDW 1396-2012 IEC61850工程繼電保護(hù)應(yīng)用模型[S].北京: 國(guó)家電網(wǎng)公司，2012.

[6] 王松，宣曉華，陸承宇．智能變電站配置文件版本管理方法[J]．電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2013，37(17)：95．98．

Analysis on Exceptional Protection due to Incorrect Private Configuration Files at the Intelligent Terminal of the Smart Substation

Zhang Hao1, Zhang Yan2

(1. Electric Power Dispatching Control Center of State Grid Hubei Electric Power Co., Wuhan Hubei 430077, China;2. Hubei Hanxin Power Co., Ltd., Hanchuan Hubei 432321, China)

With large-scale operation ofsmart substations, following disadvantages come up gradually: relatively low technical level of operation and maintenance personnel, poor management of configuration files, thus bringing about hidden safety risks for safe operation of the power grid. In this paper, through an analysis of an exceptional protection of a 220 kV circuit at a smart substation, it is found that an incorrect backup engineering configuration file has been imported in the defect processing before the failure, so that an error occurs with the configuration of a virtual terminal of the outlet circuit at the intelligent terminal, thus causing the exceptional protection. Furthermore, for management of configuration files at smart substations, this paper proposes quite reasonable rectification measures to provide a good reference for the improvement of management of key configuration files at smart substations.

smart substation; mal-operation of protection; configuration file; intelligent terminal; SCD; management controll

10.3969/j.issn.1000-3886.2016.06.018

TM761

A

1000-3886(2016)06-0058-04

張浩(1977-)，男，湖北人，碩士，高級(jí)工程師，從事繼電保護(hù)運(yùn)行管理工作。 張艷(1975-)，女，湖北人，本科，高級(jí)工程師，主要從事電力系統(tǒng)繼電保護(hù)設(shè)備的調(diào)試和研究。

定稿日期: 2016-05-23