智能變電站二次設備局部檢修安全策略的探討

馮俊杰， 郝 偉， 郝小衛(wèi)

（1.國網(wǎng)山西省電力公司檢修公司，山西 太原 030032；2.國網(wǎng)山西省電力公司電力科學研究院，山西 太原 030001）

智能變電站二次設備局部檢修安全策略的探討

馮俊杰1， 郝 偉2， 郝小衛(wèi)1

（1.國網(wǎng)山西省電力公司檢修公司，山西 太原 030032；2.國網(wǎng)山西省電力公司電力科學研究院，山西 太原 030001）

智能變電站在運行的過程中面臨停電狀態(tài)和非停電狀態(tài)下智能設備更換、升級、整改等二次系統(tǒng)工作，如何針對智能變電站二次系統(tǒng)的設計，布置簡易、科學、可靠的安全措施，即通過投退檢修壓板和二次設備軟壓板，確保檢修現(xiàn)場的安全和運行設備的可靠，是值得研究的一個問題。以500 kV福瑞智能變電站為例，通過分析500 kV、220 kV二次系統(tǒng)光纜傳輸數(shù)據(jù)信息流向，討論全站不同停電方式下二次系統(tǒng)的安全隔離措施，指導未來站內檢修工作安全可靠進行。

智能變電站；二次設備；局部檢修；網(wǎng)絡結構圖；壓板

0 引言

按照國家電網(wǎng)公司關于電力安全工作規(guī)程（變電部分）的相關要求，帶電設備和停電設備之間應有一個明顯斷開點。當傳統(tǒng)變電站站內遇到檢修工作時，可以通過在保護、測控、端子箱等設備短接回路、打開硬壓板、打開回路等電纜回路處理方式完成二次隔離。對于智能變電站，在過程層和間隔層二次設備間的信息傳輸大多數(shù)依靠光纖進行，站內的檢修工作所對應的二次隔離措施不可能只局限在通過就地智能控制柜電纜回路和拔插跳閘尾纖處理解決，二次設備的安全隔離措施絕大多數(shù)需通過投退軟壓板的方式對虛端子進行隔離。軟壓板的投退策略對于智能變電站安全運行至關重要。能否針對全站虛端子設計和具體的檢修運行方式，制定正確、合理的投退二次設備軟壓板策略（包括檢修壓板、SV數(shù)據(jù)接受壓板、GOOSE接受壓板、GOOSE發(fā)送壓板等），對于確保智能變電站安全穩(wěn)定運行具有重要意義。

1 二次網(wǎng)絡結構及信息流

智能變電站的采樣和保護裝置相關信號的開入開出是通過SV報文和GOOSE報文傳輸來實現(xiàn)。熟悉智能變電站二次設備網(wǎng)絡結構特點，掌握智能變電站二次設備的電流電壓采樣、開入開出等信息流的走向，是正確制定二次設備軟壓板投退策略的前提。只有在充分理解數(shù)據(jù)流向和網(wǎng)絡結構的前提下，知曉每條信息的傳遞路徑，才能正確書寫操作票，合理布置安全措施。以下以福瑞站220 kV線路間隔、500 kV中開關間隔、500 kV邊開關間隔的網(wǎng)絡結構為例，介紹220 kV、500 kV二次系統(tǒng)典型間隔網(wǎng)絡結構及信息流向。

1.1 福瑞站220 kV線路間隔保護網(wǎng)絡結構

如圖1所示，220 kV線路間隔A套配置合并單元1臺，智能終端1臺。該間隔電流量、電壓量經(jīng)合并單元匯總后，保護電流及電壓以“直采”方式發(fā)送給本間隔線路保護裝置及母差保護裝置，實現(xiàn)保護的“直采”，測量電流及電壓通過組網(wǎng)方式發(fā)送給本間隔測控裝置和PMU同步相量測量裝置。斷路器和刀閘位置經(jīng)智能終端采集后，通過直跳光纖提供給本間隔線路保護裝置、母差保護裝置，相應的線路保護裝置、母差保護裝置跳閘采用“直跳”方式實現(xiàn)，合并單元及保護裝置與其他保護設備的聯(lián)閉鎖（啟動失靈、閉鎖母差保護等信息） 通過GOOSE網(wǎng)絡實現(xiàn)，測控裝置的遙控出口為“網(wǎng)跳”。

圖1 220 kV某線路間隔網(wǎng)絡結構圖

1.2 福瑞站5011邊開關間隔保護的網(wǎng)絡結構

該斷路器A套配置合并單元2臺，智能終端1臺。2臺合并單元分別為合并單元1和合并單元2。合并單元1提供了間隔保護所需的電流，合并單元2提供了母線保護和斷路器保護所需的電流，電流均采用“直采”方式。測量電流從合并單元2取得并上送到SV交換機后，發(fā)送給5011斷路器測控裝置、PMU裝置。

圖2 500 kV邊斷路器網(wǎng)絡結構圖

合并單元1提供間隔線路保護、邊斷路器保護所需的電壓，以“直采”方式將電壓分別發(fā)送給5011斷路器保護裝置、5012斷路器保護裝置、500 kV侯瑞I線線路保護裝置；以“網(wǎng)采”方式發(fā)送給5011斷路器測控、5012斷路器測控、PMU裝置。

該斷路器位置經(jīng)智能終端采集后，通過直跳光纖提供給500 kV侯瑞I線保護、5011斷路器保護，該間隔斷路器和刀閘位置及斷路器機構信號以組網(wǎng)方式發(fā)送給5011測控裝置。

5011斷路器保護、間隔保護、母線保護跳閘均采用“直跳”方式，保護裝置與其他保護設備的相互閉鎖、啟動失靈至5012斷路器、失靈跳5012斷路器、失靈啟遠跳、失靈啟母差等信息，通過GOOSE網(wǎng)絡實現(xiàn)，測控裝置的遙控出口為“網(wǎng)跳”。

1.3 福瑞站5012中開關間隔保護的網(wǎng)絡結構

該斷路器A套配置合并單元2臺，智能終端1臺。2臺合并單元分別為合并單元1和合并單元2，保護電流電壓采用“直采”方式。合并單元1采集到的保護電流發(fā)送給5012斷路器A套保護裝置；測量電流從合并單元1采集并上送到SV交換機后，發(fā)送給5012斷路器測控裝置、PMU裝置。

圖3 500 kV中斷路器A套網(wǎng)絡結構圖

合并單元2采集5012斷路器電流，發(fā)送給本串的兩個間隔層保護，分別為500 kV侯瑞I線線路保護裝置及2號主變壓器保護。

該斷路器位置經(jīng)智能終端采集后，由直跳光纖提供給500 kV侯瑞I線保護，5012斷路器保護，該間隔斷路器刀閘位置及斷路器機構信號通過“組網(wǎng)”方式，上送至GOOSE交換機后發(fā)送給5012測控裝置。

兩個間隔保護、斷路器保護跳閘通過“直跳”方式實現(xiàn)，間隔保護裝置與其他保護設備的聯(lián)閉鎖信息、失靈跳相鄰、失靈啟遠跳、失靈啟主變保護等信息，通過GOOSE組網(wǎng)方式實現(xiàn)，測控裝置的遙控出口為“網(wǎng)跳”。

2 局部檢修方式下壓板投退策略

2.1 220 kV單開關檢修

220 kV斷路器單開關檢修，此時母線保護系統(tǒng)處于運行狀態(tài)，須防止220 kV斷路器合并單元、智能終端對相應母線保護裝置的影響，包括避免檢修支路電流計入母線保護邏輯、避免檢修支路啟動失靈節(jié)點的開入等。

a） 退出母線保護“對待檢修支路間隔SV接收軟壓板”、“啟動失靈開入軟壓板”。

b） 退出待檢修支路保護“啟動失靈GOOSE發(fā)送軟壓板”。

2.2 500 kV邊斷路器單開關檢修

500 kV邊斷路器單開關檢修，需防止邊斷路器合并單元、智能終端對相應線路保護裝置的影響；邊斷路器合并單元、智能終端對相應母線保護裝置的影響；邊斷路器電壓合并單元對中斷路器保護裝置的影響；邊斷路器保護裝置對中斷路器保護裝置的影響；邊斷路器保護裝置對相應母線保護裝置的影響；邊斷路器保護裝置對相應線路保護裝置的影響。

例如：以福瑞站500 kV第1串5011、5012、5013斷路器帶2號主變壓器、500 kV侯瑞Ⅰ線運行為例，若5011斷路器檢修，則具體措施如下。

a）500 kV侯瑞I線路保護裝置：退出500 kV侯瑞I線路保護的“5011電流SV接收軟壓板”、“跳5011開關GOOSE發(fā)送軟壓板”，投入“5011開關檢修軟壓板”。

b）500 kV I母母線保護：退出500 kV I母母線保護的“5011電流SV接收軟壓板”、“5011失靈開入軟壓板”。

根據(jù)公式1可以知道隨著模型復雜度的提升，即弱分類器數(shù)量增加，集成模型的準確度即系統(tǒng)的偏差會降低，但同時系統(tǒng)間基分類器預測值間的方差將會增大，導致系統(tǒng)的預測誤差會提升。在實際集成學習中，模型復雜度過高會導致過擬化，即模型在訓練樣本中有很好預測精度，在應用數(shù)據(jù)或訓練樣本中表現(xiàn)一般，如果模型復雜度過低則會導致欠擬化[20]。圖3分析了集成模型在訓練樣本和測試樣本中的預測誤差。

c）退出5012斷路器保護的“5011電壓SV接收軟壓板”。

d）退出5011斷路器保護“啟動5012開關失靈GOOSE發(fā)送軟壓板”、“啟動500 kV侯瑞I線線路遠跳GOOSE發(fā)送軟壓板”、“啟動500 kV I母母線跳GOOSE發(fā)送軟壓板”。

2.3 500 kV中斷路器單開關檢修

500 kV中斷路器單開關檢修，須防止中斷路器合并單元、智能終端對兩側線路保護(或主變保護)裝置的影響；中斷路器保護裝置對兩側邊斷路器保護裝置的影響；中斷路器保護裝置對兩側線路保護(或主變保護)影響；中斷路器保護裝置對兩側邊斷路器智能終端的影響。

例如：以福瑞站500 kV第1串5011、5012、5013斷路器帶2號主變壓器、500 kV侯瑞Ⅰ線運行為例，若5012斷路器檢修，則具體措施如下。

a）退出侯瑞I線路保護的“5012電流SV接收軟壓板”、“跳5012開關GOOSE發(fā)送軟壓板”，投入“5012開關檢修軟壓板”。

b）退出2號主變保護的“5012電流SV接收軟壓板”、“跳5012開關GOOSE發(fā)送軟壓板”。

c）退出5012斷路器保護“啟動5011開關失靈GOOSE發(fā)送軟壓板”、“啟動5013開關失靈GOOSE發(fā)送軟壓板”、“啟動侯瑞I線線路遠跳GOOSE發(fā)送軟壓板”、“失靈聯(lián)跳2號主變軟壓板”、“失靈跳5011斷路器軟壓板”、“失靈跳5013斷路器軟壓板”。

2.4 500 kV整串檢修

500 kV整串檢修，須防止500 kV邊斷路器保護裝置對相應母線保護裝置的影響，主要包括SV采樣和失靈啟動命令；主變壓器保護對220 kV側運行設備的影響。

例如：福瑞變電站2號主變、500 kV候瑞Ⅰ線帶5011、5012、5013、3002、2002斷路器全停時，具體安全措施如下。

a） 退出500 kVⅠ母母差保護的“5011電流SV接收軟壓板”、“5011失靈開入軟壓板”。

b） 退出500 kVⅡ母母差保護的“5013電流SV接收軟壓板”、“5013失靈開入軟壓板”。

c） 退出5011斷路器保護的“失靈啟500 kVⅠ母母差保護軟壓板”，退出5013斷路器保護的“失靈啟500 kVⅡ母母差保護軟壓板”。

d） 退出2號主變壓器保護的“跳BD分段2040斷路器軟壓板”、“啟動2002斷路器失靈軟壓板”、“解除2002斷路器復壓閉鎖軟壓板”。

2.5 500 kV某間隔停電檢修

500 kV某間隔停電檢修，相應2個斷路器全停，須防止邊斷路器保護裝置對相應母線保護裝置的影響，主要包括SV采樣和失靈啟動命令；防止中斷路器合并單元、智能終端對另一帶電間隔線路保護(或主變保護)裝置的影響；中斷路器保護裝置對帶電邊斷路器保護裝置的影響；中斷路器保護裝置對另一帶電間隔線路保護(或主變保護)影響；中斷路器保護裝置對另一帶電間隔邊斷路器智能終端的影響。

例如，福瑞變電站2號主變帶5012、5013、3002、2002斷路器停電（5011單開關帶500 kV侯瑞Ⅰ線線路運行）時，具體安全措施如下。

a） 退出500 kVⅡ母母差保護的“5013電流SV接收軟壓板”、“5013失靈開入軟壓板”。

b） 退出500 kV侯瑞Ⅰ線線路保護的“5012電流SV接收軟壓板”。

c）退出5012斷路器保護的“失靈跳5013斷路器軟壓板”、“失靈啟侯瑞Ⅰ線CSC103遠跳Ⅰ軟壓板”。

d）退出5012斷路器保護的“失靈啟5013斷路器失靈軟壓板”。

e） 退出2號主變壓器保護的“跳BD分段2040斷路器軟壓板”、“啟動2002斷路器失靈軟壓板”、“解除2002斷路器復壓閉鎖軟壓板”。

f） 投入500 kV侯瑞Ⅰ線線路保護的“5012檢修壓板”。

3 結論

智能變電站與常規(guī)變電站的主要區(qū)別在于，在過程層和間隔層二次設備間的信息傳輸大多數(shù)依靠光纖進行。因此，站內的檢修工作所對應的二次隔離措施大部分采用投退功能軟壓板、出口軟壓板的方式進行。智能變電站在站內局部檢修時，軟壓板的投退策略對于智能變電站安全運行至關重要。二次設備檢修壓板的投入，可以起到運行設備與停運設備隔離的功能。但是，在檢修機制影響下的二次設備功能試驗不能完全代替正常運行狀態(tài)，其結果值得懷疑。因此，如何針對全站虛端子設計和具體的檢修運行方式，制定正確、合理的功能軟壓板、出口軟壓板投退策略，是提高智能變電站安全穩(wěn)定運行的關鍵。

Analysis on Local Maintenance Security Strategy of Secondary Equipment in Intelligent Substations

FENG Junjie1,HAOW ei2,HAO Xiaowei1

（1.State Grid Shanxi Electric Power Maintenance Com pany,Taiyuan,Shanxi 030032,China; 2.State Grid Shanxi Electric Power Research Institute of SEPC,Taiyuan,Shanxi 030001,China)

Intelligent equipment in intelligent substations need replacement, upgrade and rectification etc. when smart substations are running under the state of blackout or non- blackout. Thus, it is worth to study how to arrange simple, scientific and reliable security measures based on the design of intelligent substations secondary system to ensure the safety of maintenance sites and reliability of running equipment. In this paper, taking 500 kV Furui intelligent substation as an example, the security isolation measures of secondary system under different blackout modes are discussed through analyzing the cable transmitted data flow of 500 kV and 220 kV secondary system. It will guide the future maintenance work carried out in such intelligent substations.

intelligent substation; secondary equipment; local maintenance; network structural diagram; plate

TM76;TM63

B

1671-0320（2016）02-0010-04

2015-10-09，

2016-01-19

馮俊杰（1986），男，山西柳林人，2014年畢業(yè)于武漢大學電氣工程專業(yè)，碩士，助理工程師，從事電力系統(tǒng)運行維護工作；

郝 偉（1979），男，山西太原人，2008年畢業(yè)于華北電力大學電力系統(tǒng)及其自動化專業(yè)，碩士，工程師，從事電力系統(tǒng)繼電保護工作；

郝小衛(wèi)（1968），男，山西太原人，1992年畢業(yè)于華北電力大學電力系統(tǒng)及其自動化專業(yè)，工程師，從事電力系統(tǒng)運行維護工作。