智能變電站二次安全措施危險點分析

黃忠勝，廖小君，劉 娟，王婷婷，馮先正，張 里

(1.國網(wǎng)四川省電力公司技能培訓(xùn)中心，四川 成都 610072；2.國網(wǎng)四川省電力公司成都供電公司，四川 成都 610081)

0 引 言

智能變電站繼電保護交流回路采樣被光纖網(wǎng)絡(luò)取代，其二次安全措施的重點主要包括SV采樣輸入回路及跳合閘、啟動失靈等開出回路等。常規(guī)變電站開出回路安全措施的實施，一直要求有危險點的回路都應(yīng)設(shè)置明顯的斷開點，即在跳合閘、斷路器啟動失靈等開出回路都接入了可投退的硬壓板。而智能變電站的繼電保護二次回路安全措施主要是依靠數(shù)字軟壓板和檢修狀態(tài)硬壓板的投退[1]，使得停電設(shè)備和運行設(shè)備隔離過程中的危險點較為隱蔽。探討停電檢修時影響運行設(shè)備的危險點及可能導(dǎo)致的結(jié)果，有助于運行維護人員適應(yīng)智能變電站二次安全措施新模式的變化。

1 智能變電站二次回路特點

智能變電站由于采用電子式互感器、智能終端以及信號傳輸方式的變化，較常規(guī)變電站而言其二次回路具有如下特點：

1)智能變電站采用電子式互感器。電子式互感器從一次采集單元到二次側(cè)的合并單元全部采用光纖，徹底解決了常規(guī)CT開路和PT短路給二次設(shè)備帶來的諸多問題。由于電子式互感器穩(wěn)定性的原因，經(jīng)歷前期運維實踐后，后期新建的智能變電站普遍采樣常規(guī)互感器+模擬式合并單元的結(jié)構(gòu)。

2)智能變電站普遍采用智能終端。智能終端就地安裝在一次斷路器附件的戶外柜中，與斷路器、隔離開關(guān)之間的連接電纜很短，極大地降低了直流控制回路發(fā)生接地故障的可能性。而且智能終端是智能電力監(jiān)測裝置，能夠?qū)Τ隹谔l、斷路器及隔離開關(guān)位置等回路狀態(tài)進行監(jiān)視，進一步提高二次短電纜連接的可靠性。

3)智能變電站二次裝置的連接方式，由光纖回路替代了常規(guī)變電站的電纜二次回路，模擬信號傳輸方式轉(zhuǎn)變?yōu)镚OOSE、SV、MMS數(shù)字報文傳輸，要實現(xiàn)有效的隔離措施，不能僅是直接在物理傳輸回路設(shè)置斷開點，還得對裝置進行軟壓板和檢修狀態(tài)的設(shè)置，才能避免誤跳運行設(shè)備情況的發(fā)生。

2 二次安全措施的隔離技術(shù)

針對智能變電站繼電保護二次安全措施的規(guī)范并結(jié)合生產(chǎn)現(xiàn)場實際工作，提出了保證二次回路安全工作主要采用以下隔離技術(shù)。

2.1 軟壓板的投退

智能變電站保護裝置增加了很多軟壓板，替代常規(guī)保護部分硬壓板功能，如“GOOSE發(fā)送軟壓板”“間隔投退軟壓板”“失靈啟動 GOOSE 發(fā)送軟壓板”“GOOSE接收軟壓板”，軟壓板的投退為二次安全措施提供了邏輯斷開點。新的標準化設(shè)計規(guī)范對智能變電站繼電保護設(shè)備的軟壓板名稱和功能進行了統(tǒng)一定義[2-3]，從而保證不同廠家之間產(chǎn)品的通用性，降低了檢修人員在設(shè)備調(diào)試及檢驗前安全措施的難度，這對保證智能變電站二次設(shè)備運行維護有重要意義。

2.2 “投檢修態(tài)”硬壓板的投退

“投檢修態(tài)”壓板的投入將使裝置當中的報文“test”位置為“1”，目的為告知其他設(shè)備本裝置正處于檢修狀態(tài)，收到這個信息的其他裝置如果“投檢修態(tài)”壓板也是投入的狀態(tài)，即兩者檢修狀態(tài)一致，信號進行處理或動作；如果兩者檢修狀態(tài)不一致時，則報文視為無效，不參與邏輯運算。

智能變電站保護裝置、智能終端及合并單元的的檢修機制如表1所示。

表1 智能變電站各裝置檢修機制

從表1可以看出智能變電站與常規(guī)變電站的“檢修”硬壓板功能差異較大，“投檢修態(tài)”是智能變電站二次安全措施當中的關(guān)鍵步驟。在實施過程中，“投檢修態(tài)”在整個二次安全措施中與軟壓板的配合和所處步驟順序很重要。未考慮“投檢修態(tài)”硬壓板執(zhí)行的先后順序，可能造成誤閉鎖運行的保護裝置如母線保護，一般在退出相應(yīng)軟壓板后，再考慮投入檢修硬壓板。

2.3 拔除光纖形成硬隔離措施

反復(fù)拔除裝置間光纖，容易導(dǎo)致光纖接口使用壽命縮減、試驗功能不完整等問題[4]。利用發(fā)送側(cè)和接收側(cè)兩側(cè)裝置的軟壓板，可以形成數(shù)字邏輯斷開點，隔離虛回路，所以檢修作業(yè)不宜采用拔除光纖的措施[5]。但在不影響運行設(shè)備的前提下，下列情況可以考慮拔除光纖：1)必須斷開的鏈路，裝置之間沒有設(shè)置發(fā)送/接收軟壓板；2)新投運裝置的軟壓板和檢修硬壓板還沒有現(xiàn)場驗證。

3 二次安全措施實例分析

3.1 線路間隔停電檢修二次安全措施思路

目前，按照國家電網(wǎng)有限公司關(guān)于智能變電站的相關(guān)技術(shù)規(guī)范[6]，繼電保護功能的實現(xiàn)基本都是要求直接采樣和直接跳閘，即保護裝置的采樣和跳閘都經(jīng)光纖直連傳輸，不經(jīng)過交換機轉(zhuǎn)發(fā)，其余測控等功能的SV和GOOSE報文交互都是經(jīng)過程層網(wǎng)絡(luò)傳輸，因此如圖1所示，智能變電站線路保護間隔的光纖通信采用的是點對點和組網(wǎng)相結(jié)合的方式。

以常見的采用傳統(tǒng)互感器+合并單元的模式為例，線路間隔停電檢修，線路保護二次安全措施涉及到母線保護和該間隔保護兩部分。其中母線保護需要對SV接收軟壓板(或該間隔投入軟壓板)、GOOSE啟動失靈接收軟壓板等采取對應(yīng)的安全措施；該間隔保護需要對啟動失靈GOOSE發(fā)送軟壓板、檢修硬壓板等采取對應(yīng)的安全措施。此外，有電流差動或縱聯(lián)保護的線路，還要將通往對側(cè)的光纖取下。

圖1 線路間隔

3.2 線路保護停電檢修危險點分析

在220 kV線路一次設(shè)備停電的情況下，校驗線路保護間隔，影響運行設(shè)備的危險點如圖2所示。危險點①：做線路合并單元試驗時，線路二次試驗電壓反送一次側(cè)，導(dǎo)致線路PT二次反送電。危險點②：線路二次電流送至線路電能表、網(wǎng)分錄波裝置等，導(dǎo)致網(wǎng)分錄波裝置啟動錄波功能。危險點③：線路保護通過到對側(cè)線路保護的光纖通道，導(dǎo)致發(fā)送啟動遠跳、本側(cè)線路電流、斷路器位置等信號送到對側(cè)線路保護。危險點④：線路合并單元的校驗試驗電流SV報文送至母線保護，導(dǎo)致母線保護有差電流。危險點⑤：校驗過程中線路保護動作，啟動失靈GOOSE報文(數(shù)值置為1)傳輸至母線保護，母線保護接收啟動失靈誤開入導(dǎo)致正常運行的母線保護告警。危險點⑥：線路間隔母線側(cè)隔離開關(guān)位置GOOSE報文(數(shù)值置為1)傳輸至母線保護，導(dǎo)致母線保護誤判為母線互聯(lián)狀態(tài)。

圖2 為線路間隔停電檢修危險點

3.3 應(yīng)對的二次安全措施

針對危險點①，在該線路合并單元端子排處，將電壓回路打開連片，電流回路先短接再打開連片。針對危險點②、③，則取下光纖，并做好防塵保護措施。針對危險點④，采用退出母線保護該線路間隔SV接收軟壓板，該間隔的電流清零，并屏蔽相關(guān)鏈路報警，之后即使拔掉合并單元到母線保護的SV光纖，母線保護也不會報鏈路中斷告警。反之，如果在退出SV接收軟壓板前，拔掉至運行母線保護的SV采樣光纖，或者線路合并單元投入“投檢修態(tài)”硬壓板，都可能導(dǎo)致母線保護閉鎖運行或告警。針對危險點⑤，母線保護采用退出該線路間隔GOOSE啟動失靈接收軟壓板，退出后母線保護將屏蔽該線路相關(guān)鏈路的報警，并處理該線路的失靈開入信號。最后，采取投檢修壓板的方式隔離。

3.4 220 kV線路保護檢修二次安全措施優(yōu)化

通過上述停電檢修危險點分析，具體二次安全措施建議如下：

1)在母線保護處退出該線路間隔的SV 接收軟壓板、啟動失靈GOOSE接收軟壓板，強制將線路間隔的母線隔離開關(guān)軟壓板置為分位。

2)在線路保護處退出啟動失靈GOOSE發(fā)送軟壓板。

3)投入該間隔合并單元、線路保護及智能終端檢修硬壓板。

4)在該合并單元端子排處將電流回路短接并斷開，斷開線路PT電壓回路。

5)取下到對側(cè)線路保護的尾纖，做好防塵保護措施，并完成其他補充安全措施。

該線路間隔第一套保護和第二套保護都按上述步驟實施。必須要考慮二次安全措施執(zhí)行的先后順序，避免造成運行保護設(shè)備閉鎖或告警。首先，在關(guān)聯(lián)運行設(shè)備母線保護處形成SV、GOOSE鏈路斷開點，退出SV、GOOSE軟壓板；然后，在檢修設(shè)備線路保護處設(shè)置GOOSE鏈路斷開點，以及線路間隔投入檢修硬壓板，先處理軟壓再板處理硬壓板，并保證了二次安全措施的雙重化。

4 結(jié) 語

與常規(guī)變電站對比，智能變電站檢修的二次安全措施發(fā)生了較大的變化，合理有序地利用數(shù)字軟壓板形成通信鏈路上的“斷開點”，利用“投檢修態(tài)”硬壓板形成檢修機制上的“斷開點”，以上措施皆不是常規(guī)變電站安全措施概念上的“明顯斷開點”，不直觀，易遺漏。前面從危險點分析的角度，重點分析停電檢修裝置對運行裝置的影響，以線路保護停電檢修為例，結(jié)合二次系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點，明確每一步安全隔離措施針對的危險點，有助于運行維護人員對智能變電站二次安全措施的理解，對智能變電站二次安全措施的實施具有一定參考價值。