從一起保護拒動事件探討智能變電站的檢修機制

延 勇， 武改萍

（1.國網(wǎng)山西省電力公司陽泉供電公司，山西 陽泉 045000；2.國網(wǎng)太原供電公司，山西 太原 030012）

從一起保護拒動事件探討智能變電站的檢修機制

延 勇1， 武改萍2

（1.國網(wǎng)山西省電力公司陽泉供電公司，山西 陽泉 045000；2.國網(wǎng)太原供電公司，山西 太原 030012）

針對智能變電站合并單元更換過程中一起保護裝置拒動事件，分析了保護裝置拒動的原因，結合智能變電站的檢修機制，闡述了智能變電站正常檢修和智能裝置異常條件下檢修處理機制，并針對各種不同設備保護裝置，提出相應的檢修處理方式。對今后的智能變電站設計、檢修、運行提供借鑒作用。

智能變電站；檢修機制；合并單元；保護拒動

由于智能變電站二次保護設備的電壓、電流采樣值及保護跳閘事件等信息均以數(shù)字量的方式通過光纜、尾纖傳輸，取代了傳統(tǒng)的二次電纜回路，導致檢修壓板的功能發(fā)生根本變化[1]。常規(guī)變電站保護裝置的檢修壓板是保護裝置檢修進行試驗時，屏蔽軟報文和閉鎖遙控的，不影響保護動作等功能；而智能變電站保護裝置、合并單元和智能終端都有檢修壓板，不同智能電子設備之間檢修壓板組合會有不同動作行為，一定要熟悉并掌握保護裝置、合并單元和智能終端檢修壓板之間的邏輯關系，根據(jù)現(xiàn)場的實際運行情況正確投退保護裝置、合并單元等裝置的檢修壓板，避免保護裝置拒動或誤動[2]。

1 事件情況

1.1 運行方式簡介

某330 kV變電站2號主變壓器（以下簡稱“主變”）及三側設備智能化改造，3320、3322斷路器及2號主變處于檢修狀態(tài)，330 kVⅠ、Ⅱ母，第1、3、4串合環(huán)運行，330 kV永武Ⅰ線、永武Ⅱ線及1號、3號主變運行。330 kV系統(tǒng)接線如圖1所示。

圖1 某變電站330 kV系統(tǒng)接線圖

1.2 保護裝置動作過程

2014年10月19日，某330 kV變電站330 kV永武Ⅰ線發(fā)生異物短路A相接地故障，因3320斷路器合并單元“裝置檢修”壓板投入，線路雙套保護南瑞繼保PCS-931G-D型和許繼電氣WXH-803B型保護裝置閉鎖，線路雙套保護拒動，變電站內(nèi)1號、3號主變高壓側后備保護動作，跳開三側開關，引起故障擴大，造成330 kV變電站全停。

保護動作過程：10月19日3時59分，永武Ⅰ線路A相接地故障，對側距離I段保護動作開關跳閘，經(jīng)694ms，3361開關重合動作，又經(jīng)83 ms，重合后加速保護動作，跳開開關；本側永武Ⅰ線保護未動作，1號、3號主變高壓側零序后備保護動作，跳開三側開關。事件直接原因：330 kV永武Ⅰ線11號塔A相異物短路接地。事件擴大原因：3320合并單元“裝置檢修”壓板投入，未將永武Ⅰ線兩套保護裝置中“開關SV接收”軟壓板退出，造成永武Ⅰ線2套裝置保護閉鎖，造成故障擴大。

1.3 保護裝置拒動原因分析

保護裝置拒動原因：通過分析南瑞繼保PCS-931G-D型、許繼電氣WXH-803B型保護裝置，發(fā)現(xiàn)PCS-931G-D保護裝置告警信息為“SV檢修投入報警”，其含義為“鏈路在軟壓板投入情況下，收到檢修報文”，處理方法為“檢查檢修壓板退出是否正確”；WXH-803B保護裝置告警信息為“CT檢修不一致”，其含義為“MU和裝置不一致”，處理方法為“檢查MU和裝置狀態(tài)投入是否一致”。按照保護裝置設計原理圖，如圖2所示。

圖2 永武Ⅰ線保護裝置設計原理圖

當3320合并單元裝置檢修壓板投入時，3320合并單元采樣數(shù)據(jù)為檢修狀態(tài)，保護電流采樣無效，閉鎖相關電流保護。

檢修狀態(tài)下電流保護閉鎖邏輯為，在邊開關電流“SV接收”軟壓板投入的前提下，保護裝置或合并單元有且僅有一個為檢修狀態(tài)時，閉鎖所有電流相關保護，當保護裝置和合并單元都為檢修狀態(tài)或不為檢修狀態(tài)時，不閉鎖相關電流保護，中開關同理。根據(jù)上述電流保護閉鎖邏輯，只有將保護裝置“SV接收”軟壓板退出，才能解除保護閉鎖，檢修狀態(tài)下電流保護相關邏輯圖如圖3所示。

圖3 檢修狀態(tài)下電流保護相關邏輯圖

2 智能變電站檢修處理機制

與常規(guī)變電站的保護裝置上“檢修”壓板功能相比，智能變電站“檢修”壓板的作用發(fā)生了根本變化，作用是控制SV及GOOSE報文的檢修標志位，直接影響到裝置出口動作與否?！禝EC 61850工程繼電保護應用模型》[3]中對檢修處理機制規(guī)定如下。

a)檢修狀態(tài)通過裝置壓板開入實現(xiàn)，檢修壓板只能就地操作，當壓板投入時，表示裝置處于檢修狀態(tài)。

b)當合并單元檢修壓板投入時，發(fā)送采樣值報文中采樣值數(shù)據(jù)的品質(zhì)q的test位應置True；SV接收端裝置將接收的SV報文中的test位與裝置自身的檢修壓板狀態(tài)進行比較，只有兩者一致時才將該信號用于保護邏輯。對于多路SV輸入的保護裝置，一個SV接收軟壓板退出時應退出該路采樣值，該SV中斷或檢修均不影響本裝置運行。

c)當智能終端裝置檢修壓板投入時，相應裝置發(fā)出的GOOSE報文的test為True，GOOSE接收端裝置應將接收的GOOSE報文中的test位與裝置自身的檢修壓板狀態(tài)進行比較，只有兩者一致時才將信號作為有效進行處理或動作。不一致時報文視為無效，不參與邏輯運算。以保護裝置出口跳智能終端為例，檢修處理機制如圖4所示。

圖4 保護裝置與智能終端檢修處理機制示意圖

3 智能變電站正常檢修處理機制

智能變電站正常運行過程中的設備需要檢修時，一般按設備間隔停電檢修，設備間隔主要包括線路、變壓器和電壓互感器及母線。根據(jù)《IEC 61850工程繼電保護應用模型》中對檢修處理機制規(guī)定可知，當保護裝置、合并單元和智能終端三者檢修狀態(tài)保持一致時，保護裝置正確動作且斷路器正常跳閘；當保護裝置、合并單元和智能終端3個智能電子設備檢修位不一致時，有保護裝置不動作和保護裝置動作但斷路器不跳閘2種情況。3個智能電子設備檢修壓板配合關系如表1所示。

表1 智能電子設備檢修壓板配合關系表

正常檢修時要確保檢修設備與運行設備完全隔離，在需要檢修的電流互感器、斷路器及保護裝置上進行電流互感器特性試驗、保護裝置校驗、整組傳動時不能造成站內(nèi)其他運行設備斷路器跳閘和運行設備保護裝置誤動作，尤其要特別注意與母線保護的影響。由于母線差動保護多路SV輸入的保護裝置，根據(jù)《IEC 61850工程繼電保護應用模型》中對檢修處理機制規(guī)定，當某一條線路正常檢修時，投入該線路合并單元的檢修壓板，如果同時不退出母線保護裝置中這條線路的“SV接收”軟壓板或“線路間隔投入”軟壓板時，由于線路間隔的合并單元與母線保護裝置檢修狀態(tài)不一致，SV采樣異常、失效，將閉鎖母線保護。只有退出母線保護裝置中這條線路的“SV接收”軟壓板或“線路間隔投入”軟壓板時，該SV中斷或檢修才不影響母線裝置正常運行，因此，在線路、變壓器等設備正常檢修時，退出母線保護裝置中相應檢修間隔的“間隔投入”軟壓板。

智能變電站電壓互感器及母線需要停電檢修時，母線合并單元需投入檢修壓板，這時對差動保護、與電壓有關的主保護和后備保護的影響是不同的。母線合并單元的檢修狀態(tài)不影響差動保護檢修機制，但對于有電壓量參與的縱聯(lián)距離保護和變壓器后備保護來說，相當于自動開放復壓閉鎖。智能變電站線路、變壓器和電壓互感器及母線正常檢修處理機制如表2所示。

表2 智能變電站正常檢修處理機制

4 智能變電站設備異常檢修處理機制

4.1 智能變電站數(shù)據(jù)異常處理機制

智能變電站中采樣值數(shù)據(jù)發(fā)生異常將直接影響到保護及自動裝置的邏輯計算，《智能變電站繼電保護技術規(guī)范》中與采樣值相關的異常包括數(shù)據(jù)無效、數(shù)據(jù)失步、通道延時異常、誤退SV接收壓板等相關規(guī)定如下[4]。

a）合并單元電流采樣數(shù)據(jù)失效時，閉鎖變壓器差動、線路光纖差動、母線差動保護及相應支路的失靈保護。母聯(lián)電流采樣數(shù)據(jù)無效時，閉鎖母聯(lián)保護，母聯(lián)所連接的兩條母線自動置互聯(lián)。

b） 電壓通道數(shù)據(jù)異常時，線路距離保護退出；退出變壓器方向過流和零序過壓保護，保護邏輯按照該側TV斷線處理；母線保護復合電壓閉鎖開放。

c）合并單元數(shù)據(jù)失步只針對網(wǎng)采方式，在直采方式下合并單元數(shù)據(jù)失步對主變壓器和母線保護的影響是所有保護開放，不影響保護功能。

4.2 智能變電站智能設備異常處理機制

智能變電站二次智能設備異常主要包括保護裝置、合并單元、智能終端等裝置異常，根據(jù)智能變電站智能設備數(shù)據(jù)異常處理機制和針對不同裝置異常情況，本文提出以下異常處理機制和應采取的檢修安全措施。

a）線路保護裝置：當線路保護裝置異常需要檢修時，投入線路保護裝置的檢修壓板即可。采取的安全措施包括退出線路保護裝置“GOOSE啟失靈”軟壓板和母線保護裝置該線路間隔的“GOOSE啟失靈接收”軟壓板。

b）變壓器保護裝置：當變壓器保護裝置異常需要檢修時，投入變壓器保護裝置的檢修壓板。采取的安全措施包括退出變壓器保護裝置各側“GOOSE啟失靈”軟壓板和母線保護裝置變壓器間隔各側的“GOOSE啟失靈接收”軟壓板。

c）母線保護裝置：當母線保護裝置異常需要檢修時，投入母線保護裝置的檢修壓板。采取的安全措施包括退出母線保護裝置中所有間隔的“GOOSE出口”軟壓板。

d） 合并單元裝置：當合并單元異常需檢修時，合并單元投檢修壓板，對于線路保護裝置來說即使退出“SV接收”軟壓板，線路保護裝置也處于退出狀態(tài)，因此也需要投檢修壓板；而對于母線保護裝置與變壓器保護裝置來說，退出母差與主變保護對應的該支路的“SV接收”軟壓板，不影響母線保護和變壓器保護裝置的正常運行，因此母線保護和變壓器保護裝置不能投檢修壓板，對應的智能終端“不投”檢修壓板。需要采取的安全措施包括母線保護和變壓器保護裝置退出“GOOSE出口”軟壓板。

e）智能終端裝置：智能終端檢修時，投該智能終端的檢修壓板，各保護裝置不投檢修壓板。智能終端檢修壓板投入時，相應母線保護保持原來的運行狀態(tài)。

5 智能變電站運行中應注意的問題和建議

a）設備正常運行狀態(tài)下，嚴禁投入各裝置的檢修壓板。防止保護裝置拒動事件的發(fā)生。智能變電站中裝置的檢修壓板不能隨便投退，當相應的裝置和一次設備需要檢修時才投入檢修壓板，而且應在全部操作完畢后再統(tǒng)一投退壓板，否則易出現(xiàn)閉鎖遙控操作的現(xiàn)象。

b）智能變電站二次設備發(fā)生異常需檢修，尤其是一次設備不停電情況下對合并單元進行檢修時，如果變壓器保護和母線保護裝置的電流采樣數(shù)據(jù)來自該合并單元，切記母線保護和變壓器保護裝置不能投檢修壓板，必須退出母差與主變保護對應的該合并單元的“SV接收”軟壓板。否則將會閉鎖母線保護和變壓器保護裝置，發(fā)生保護裝置拒動事件。

c） 根據(jù)國家電力調(diào)度控制中心下發(fā)的《220 kV及550 kV變電站典型信息表》中的要求，智能變電站智能電子裝置的檢修狀態(tài)信息不必上送至調(diào)度監(jiān)控中心。保護裝置、合并單元等裝置檢修壓板誤投時，調(diào)度監(jiān)控中心不能有效監(jiān)視，可能造成保護裝置拒動的情況發(fā)生。建議智能變電站的遙信點表中加入智能裝置的檢修狀態(tài)信息，假如發(fā)生運維人員誤投檢修壓板的事情，調(diào)度監(jiān)控人員能及時發(fā)現(xiàn)，避免保護裝置拒動事件的發(fā)生。

d）隨著大量智能變電站，尤其是220 kV以上電壓等級的智能變電站的投運，智能變電站的調(diào)試驗收、運行維護工作變得十分重要。建議加強調(diào)度、繼電保護、變電運維等專業(yè)智能變電站技術技能培訓，開展智能變電站一、二次設備原理、性能、運行維護以及異常處理等方明的專業(yè)培訓。

[1]劉偉良，敖非，李剛，等.智能變電站檢修及數(shù)據(jù)異常處理機制與試驗驗證 [J].湖南電力，2013（7）：92-94.

[2]宋述勇，郝偉，李瑞.智能變電站檢修機制探討 [J].山西電力，2013（2）：37-39.

[3]浙江省電力公司，國家電力調(diào)度調(diào)控中心，國家電網(wǎng)華東分部，等.IEC 61850工程繼電保護應用模型：Q/GDW 1396—2012[S].北京：中國電力出版社，2012.

[4]國家電力調(diào)度通信中心，浙江電力調(diào)度通信中心，天津電力調(diào)度通信中心，等.智能變電站繼電保護技術規(guī)范：Q/ GDW441—2010[S].北京：中國電力出版社，2010.

Research of the Maintenance Mechanism of Smart Substation Based on the Analysis of a Protection Malfunction Accident

YAN Yong1,WU Gaiping2

(1.State Grid Yangquan Power Supply Company of SEPC,Yangquan,Shanxi 045000,China; 2.State Grid Taiyuan Power Supply Company,Taiyuan,Shanxi 030012,China)

In view of a protection malfunction accident during merging unit replacement，this article analyzed the causes of the accident. Combined with the maintenance mechanisms of smart substation, the maintenance disposal methods under normal maintenance condition and abnormal condition are described. Corresponding maintaining methods are put forward for all kinds of protective devices,which could provide references for the design, maintenance and operation of smart substations.

smart substation；maintenance mechanism; merging unit; protection malfunction

TM774

B

1671-0320（2016）02-0030-04

2015-12-12，

2016-02-10

延 勇（1976），男，山西陽泉人，2005年畢業(yè)于太原理工大學電力系統(tǒng)及其自動化專業(yè)，碩士，工程師，從事繼電保護專業(yè)維護管理工作；

武改萍（1981），女，山西河津人，2009年畢業(yè)于太原理工大學電力系統(tǒng)及其自動化專業(yè)，碩士，工程師，從事調(diào)度專業(yè)管理工作。