智能變電站二次設(shè)備安全隔離技術(shù)研究

摘 要：文章介紹了智能變電站現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)、缺陷處理、改擴(kuò)建等現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)二次設(shè)備安全措施執(zhí)行的四種隔離技術(shù)，并對(duì)此四種隔離技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了分析和對(duì)比，提出了充分利用IED智能電子設(shè)備檢修機(jī)制，以軟、硬壓板，檢修壓板的投退為主，物理光纖鏈路的開斷為輔的雙重隔離方法，實(shí)現(xiàn)檢修裝置（新投運(yùn)裝置）與運(yùn)行裝置的安全隔離。

關(guān)鍵詞：智能變電站；安全措施；檢修機(jī)制；安全隔離

引言

智能變電站中，繼電保護(hù)功能不再是由單一裝置來實(shí)現(xiàn)，而是由合并單元、繼電保護(hù)裝置、智能終端通過光纖連接組成一個(gè)系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。二次回路全部由光纖代替，模擬信號(hào)全部數(shù)字化，二次設(shè)備軟壓板代替硬壓板，檢修壓板帶來了全新的檢修機(jī)制，傳統(tǒng)繼電保護(hù)檢驗(yàn)二次安全措施方法已不適應(yīng)智能變電站需要，目前對(duì)智能變電站的研究主要集中在技術(shù)層面對(duì)新技術(shù)新設(shè)備的應(yīng)用，對(duì)智能變電站二次安全措施的研究還相對(duì)較少，且部分有研究，但對(duì)于安全措施的探討還不夠全面[1-4]。如何在智能變電站校驗(yàn)、缺陷處理、改擴(kuò)建作業(yè)中，有效執(zhí)行安全措施，實(shí)現(xiàn)與運(yùn)行裝置的安全隔離，對(duì)保障智能變電站設(shè)備的安全、穩(wěn)定和可靠運(yùn)行具有重大意義。

1 安全隔離技術(shù)

1.1 SV信號(hào)隔離機(jī)制

（1）SV接收軟壓板。智能保護(hù)裝置均設(shè)置有SV接收軟壓板，當(dāng)智能保護(hù)裝置退出某間隔的SV接收軟壓板，則對(duì)應(yīng)間隔MU的模擬量及其狀態(tài)（包括檢修狀態(tài)）都不計(jì)入保護(hù)，保護(hù)按無此支路處理?？玳g隔保護(hù)對(duì)SV接收壓板的關(guān)系處理如下：a.對(duì)于母差保護(hù)，若某側(cè)SV接收壓板退出，差動(dòng)保護(hù)不計(jì)算該側(cè)；b.對(duì)于主變保護(hù)，若某側(cè)SV接收壓板退出，則該側(cè)后備保護(hù)退出，差動(dòng)保護(hù)不計(jì)算該側(cè)。

實(shí)際工程中需根據(jù)一次設(shè)備停運(yùn)情況，采取下列安全措施：a.對(duì)應(yīng)一次設(shè)備停運(yùn)時(shí)，可退出SV接收壓板；b.對(duì)應(yīng)一次設(shè)備運(yùn)行時(shí)，單間隔保護(hù)可直接退出保護(hù)，跨間隔保護(hù)需要退出與該SV鏈路相關(guān)的保護(hù)功能：母差保護(hù)需要退出母差功能，變壓器保護(hù)需要退出差動(dòng)保護(hù)和本側(cè)后備保護(hù)。

（2）檢修壓板。合并單元設(shè)置了一塊“保護(hù)檢修狀態(tài)”硬壓板，該壓板屬于采用開入方式的功能投退壓板。當(dāng)該壓板投入時(shí)，相應(yīng)裝置發(fā)出的所有SV報(bào)文的TEST位值為TRUE。當(dāng)互感器需要檢修的時(shí)候，需要把合并單元的檢修壓板投上，這樣合并單元的報(bào)文就會(huì)帶有檢修位。當(dāng)保護(hù)裝置的檢修狀態(tài)和合并單元的檢修壓板不一致時(shí)，裝置會(huì)報(bào)“檢修壓板不一致”，閉鎖相關(guān)保護(hù)。單間隔的保護(hù)相當(dāng)于保護(hù)退出。目前跨間隔保護(hù)對(duì)檢修壓板的配合關(guān)系處理如下：a.當(dāng)母差保護(hù)檢修硬壓板與MU間隔檢修硬壓板不一致的時(shí)候，閉鎖母差保護(hù)；b.若主變保護(hù)檢修硬壓板與MU間隔檢修硬壓板不一致，則差動(dòng)保護(hù)退出，與主變保護(hù)檢修狀態(tài)不一致的各側(cè)后備保護(hù)退出，如果與各側(cè)MU檢修壓板都不一致，則差動(dòng)及所有后備保護(hù)都退出。

（3）裝置間的光纖。從物理上將保護(hù)與合并單元之間的光纖隔斷是最直接的隔離手段。從發(fā)送方斷開發(fā)送數(shù)據(jù)的光纖鏈路，可靠隔離信號(hào)，將導(dǎo)致接收方判斷為SV斷鏈而告警，并影響接收方邏輯，接收方不再處理光纖傳輸?shù)男畔?nèi)容。

1.2 GOOSE信號(hào)隔離機(jī)制

智能變電站GOOSE出口回路上串行設(shè)置有四種隔離手段：

（1）保護(hù)裝置本體上的GOOSE軟壓板。智能保護(hù)裝置（包括保測(cè)一體裝置）都設(shè)置有GOOSE發(fā)送軟壓板，在退出相應(yīng)壓板以后不再發(fā)送相應(yīng)的GOOSE報(bào)文（包括心跳報(bào)文）。GOOSE發(fā)送軟壓板用于控制GOOSE報(bào)文中發(fā)送的跳閘信號(hào)（包括其他信號(hào)）的有效性。當(dāng)發(fā)送軟壓板設(shè)置為1時(shí)，GOOSE報(bào)文中發(fā)送的信號(hào)反映裝置的實(shí)際狀態(tài)。當(dāng)發(fā)送軟壓板為0時(shí)，GOOSE報(bào)文中發(fā)送的信號(hào)始終為0。（2）接收側(cè)GOOSE接收軟壓板。GOOSE接收軟壓板用于控制IED設(shè)備接收GOOSE報(bào)文中的跳閘信號(hào)（包括其他信號(hào)）的有效性。如啟動(dòng)失靈、解除復(fù)壓閉鎖等，在GOOSE接收側(cè)設(shè)置GOOSE接收軟壓板，作為雙側(cè)安措以提高可靠性。當(dāng)GOOSE接收軟壓板為1時(shí)，保護(hù)裝置按照GOOSE報(bào)文的實(shí)際內(nèi)容進(jìn)行處理。當(dāng)GOOSE接收軟壓板為0時(shí)，保護(hù)裝置不再處理GOOSE報(bào)文的實(shí)際內(nèi)容，而是根據(jù)接收信號(hào)的邏輯自動(dòng)設(shè)置固定的值，例如裝置將接收的啟動(dòng)失靈、失靈聯(lián)跳信號(hào)清零，防止保護(hù)誤動(dòng)作。（3）檢修壓板。智能保護(hù)裝置及智能終端均設(shè)置了一塊“保護(hù)檢修狀態(tài)”硬壓板，該壓板屬于采用開入方式的功能投退壓板。當(dāng)該壓板投入時(shí)，相應(yīng)裝置發(fā)出的所有GOOSE報(bào)文的TEST位值為TRUE。下一級(jí)設(shè)備接收的報(bào)文與本裝置檢修壓板狀態(tài)進(jìn)行一致性比較判斷，如果兩側(cè)裝置檢修狀態(tài)一致，則對(duì)此報(bào)文信息作有效處理；如果兩側(cè)裝置檢修狀態(tài)不一致，則對(duì)此報(bào)文信息作無效處理。（4）裝置間的光纖。從物理上將保護(hù)與保護(hù)間或保護(hù)與智能終端之間的光纖隔斷是最直接的隔離手段。從發(fā)送方斷開發(fā)送數(shù)據(jù)的光纖鏈路，可靠隔離信號(hào)，將導(dǎo)致接收方判斷為GOOSE或SV斷鏈而告警，并影響接收方邏輯，接收方不再處理光纖傳輸?shù)男畔?nèi)容。

2 安全隔離技術(shù)對(duì)比

2.1 投檢修壓板和發(fā)送壓板

優(yōu)點(diǎn)：操作簡(jiǎn)單，僅需要對(duì)被檢修設(shè)備進(jìn)行操作。

缺點(diǎn)：（1）當(dāng)發(fā)送設(shè)備出現(xiàn)異常時(shí)，可能失效，無法實(shí)現(xiàn)信號(hào)的可靠隔離；（2）考慮到保護(hù)裝置軟件異常，僅依靠GOOSE發(fā)送/接收軟壓板投退可靠性不夠；（3）保護(hù)校驗(yàn)時(shí)，需用測(cè)試儀接收裝置的GOOSE發(fā)送信號(hào)，此時(shí)又需投入GOOSE發(fā)送軟壓板；（4）對(duì)于SV來說，不能簡(jiǎn)單的投入合并單元檢修壓板，需要首先退出運(yùn)行保護(hù)的SV接收軟壓板（如母差保護(hù)）。

2.2 接收軟壓板

優(yōu)點(diǎn)：可靠的信號(hào)隔離。

缺點(diǎn)：需要在沒有檢修的間隔操作，操作較為復(fù)雜。智能終端目前無接收軟壓板。

2.3 斷光纖鏈路

優(yōu)點(diǎn)：明顯的物理斷開點(diǎn)，可靠的隔離信號(hào)。

缺點(diǎn)：（1）多次插拔可能導(dǎo)致設(shè)備損壞；（2）導(dǎo)致接收方報(bào)警干擾運(yùn)行。

3 二次設(shè)備檢修安全措施執(zhí)行方法

通過對(duì)智能變電站繼電保護(hù)發(fā)送軟壓板、接收軟壓板、檢修壓板、光纖鏈路四種安全隔離技術(shù)的分析比較，文章認(rèn)為應(yīng)充分利用智能電子設(shè)備檢修機(jī)制，以投退軟、硬壓板，檢修壓板的為主，開斷物理光纖鏈路的為輔實(shí)現(xiàn)智能變電站檢修裝置（新投運(yùn)裝置）與運(yùn)行裝置的安全隔離。

下面以220千伏主變保護(hù)為例，說明智能變電站二次設(shè)備安全措施具體執(zhí)行方法。其他間隔如線路保護(hù)等檢修時(shí)的安全措施參考執(zhí)行。對(duì)于母差保護(hù)檢修則需注意為確保安全，宜斷開母差保護(hù)至運(yùn)行回路的光纖鏈路。

220千伏主變保護(hù)其典型配置以及與其它保護(hù)裝置的網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系示意圖，如圖1所示（母線保護(hù)以高壓側(cè)為例）。

3.1 變壓器停電情況下，主變保護(hù)檢修校驗(yàn)

（1）退出主變保護(hù)跳各側(cè)母聯(lián)、分段及總路開關(guān)的跳閘出口軟壓板、啟動(dòng)高中壓側(cè)失靈出口、高中壓側(cè)失靈解復(fù)壓軟壓板。（2）退出220千伏和110千伏母線保護(hù)主變高、中壓側(cè)SV接收軟壓板、啟動(dòng)失靈、解除復(fù)壓閉鎖GOOSE接收軟壓板及母差保護(hù)跳主變回路GOOSE發(fā)送軟壓板。（3）投入主變各側(cè)合并單元、智能終端、主變保護(hù)檢修硬壓板。（4）分別取下主變保護(hù)至220千伏、110千伏等級(jí)GOOSE組網(wǎng)光纖（退出的光纖應(yīng)做好標(biāo)識(shí)及記錄，并用相應(yīng)保護(hù)罩套好）。（5）在高、中壓側(cè)合并單元處取下至220千伏、110千伏母差保護(hù)的SV輸出光纖（退出的光纖應(yīng)做好標(biāo)識(shí)及記錄，并用相應(yīng)保護(hù)罩套好）。（6）斷開主變各側(cè)合并單元端子排處的常規(guī)電流互感器電流電壓連片。

3.2 主變保護(hù)缺陷處理

（1）退出主變保護(hù)跳各側(cè)母聯(lián)、分段、總路、閉鎖備自投的出口軟壓板，退出啟動(dòng)高中壓側(cè)失靈出口、解除高中壓側(cè)失靈保護(hù)復(fù)壓閉鎖軟壓板。（2）退出高、中壓側(cè)對(duì)應(yīng)母線保護(hù)側(cè)該變壓器支路啟動(dòng)失靈、解除復(fù)壓閉鎖GOOSE接收軟壓板；（切記不能退出該間隔的SV接收軟壓板或間隔投入軟壓板）。（3）投入該主變保護(hù)檢修壓板。（4）取下主變保護(hù)背板各側(cè)GOOSE直跳、GOOSE組網(wǎng)光纖（需要對(duì)該保護(hù)進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，退出的光纖應(yīng)做好標(biāo)識(shí)及記錄，并用相應(yīng)保護(hù)罩套好）。

3.3 某側(cè)合并單元缺陷處理

（1）退出對(duì)應(yīng)主變保護(hù)跳各側(cè)母聯(lián)、分段、總路、閉鎖備自投的出口軟壓板，退出啟動(dòng)高中壓側(cè)失靈出口、高中壓側(cè)失靈解復(fù)壓軟壓板。（2）退出對(duì)應(yīng)母差保護(hù)的差動(dòng)保護(hù)、失靈保護(hù)功能軟壓板。（3）投入合并單元檢修壓板。（4）在合并單元端子排處將常規(guī)電流互感器輸入端可靠短接后，斷開至合并單元的電流連片（需要對(duì)合并單元加量校驗(yàn)時(shí)）。

3.4 某側(cè)智能終端缺陷（失去電壓切換功能及對(duì)應(yīng)主變保護(hù)、母差失靈保護(hù)出口跳該開關(guān)的功能，需投入對(duì)應(yīng)母差保護(hù)側(cè)該回路的刀閘強(qiáng)制軟壓板使之與實(shí)際位置一致）

（1）投入對(duì)應(yīng)母差保護(hù)側(cè)該回路的刀閘強(qiáng)制軟壓板使之與實(shí)際位置一致。（2）退出智能終端跳閘出口硬壓板。（3）投入缺陷智能終端的檢修壓板。

4 結(jié)束語

文章通過對(duì)智能變電站繼電保護(hù)檢修安全隔離技術(shù)的研究，提出了智能變電站的二次設(shè)備檢修的隔離技術(shù)。并以220千伏主變保護(hù)為例，提出了在一次設(shè)備停電和不停電情況下裝置校驗(yàn)、缺陷處理、改擴(kuò)建作業(yè)中安全措施執(zhí)行的具體實(shí)施方法。

參考文獻(xiàn)

[1]藍(lán)海濤.智能變電站繼電保護(hù)二次安全措施規(guī)范化的建議[J].北京：智能電網(wǎng)，2014，2（1）：62-66.

[2]侯偉宏，裘渝濤，吳振杰，等.智能變電站繼電保護(hù)GOOSE回路安全措施研究[J].北京：中國(guó)電力，2014，9.

[3]童潔，陳曉剛，侯偉宏.智能變電站不停電電力系統(tǒng)繼電保護(hù)校驗(yàn)技術(shù)[J].水電能源科學(xué)，2013（7）.

[4]宋述勇，郝偉，李瑞.智能變電站檢修機(jī)制探討[J].山西電力，2013（2）.