智能變電站母線保護(hù)二次系統(tǒng)提升安全措施可靠性的研究

湖北省電力公司檢修公司 丁 冬

智能變電站母線保護(hù)二次系統(tǒng)提升安全措施可靠性的研究

湖北省電力公司檢修公司 丁 冬

母線保護(hù)是所有保護(hù)中較為復(fù)雜的保護(hù),因為涉及運(yùn)行或非運(yùn)行間隔及回路較多,任一回路的問題都可引起母線保護(hù)工作錯誤,導(dǎo)致母線保護(hù)誤動,被迫停電.智能變電站因其固有的特殊性,新建間隔接入母線保護(hù)后對運(yùn)行間隔進(jìn)行不停電調(diào)試的安全措施就顯得較為復(fù)雜.本文從GOOSE回路、軟壓板狀態(tài)校驗機(jī)制、兩重安措模式及現(xiàn)場調(diào)試方法等對智能變電站進(jìn)行分析,提出了基于豪邁7000A繼保儀的220kV智能化母線保護(hù)調(diào)試方法及新間隔接入母線保護(hù)調(diào)試中的安全措施,以提升母線保護(hù)二次系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行.

智能變電站;母線保護(hù);軟壓板校驗機(jī)制;安全措施

0 引言

伴隨著電力需求激增,我國已大力建設(shè)并投產(chǎn)智能變電站,然而智能變電站的安全措施與傳統(tǒng)變電站的極大區(qū)別,其完整性直接影響保護(hù)動作的正確性與可靠性,尤其是新間隔接入母線保護(hù)不停電的安全措施.智能設(shè)備和以通信網(wǎng)絡(luò)為主的母線保護(hù)二次回路的健康狀況將直接影響整個智能變電站系統(tǒng)的正常運(yùn)行[1-2].為解決上述問題,開展智能變電站繼電保護(hù)及相關(guān)回路動態(tài)監(jiān)控及故障診斷技術(shù)的研究勢在必行[3-4].同時,針對智能變電站中,各類智能電子設(shè)備(IED)之間的信息交互依賴于SCD文件.變電站擴(kuò)建需要系統(tǒng)集成商通過半手動的方式,對廠家提供的ICD文件及設(shè)計院提供的SSD文件集成和修改成SCD文件,而二次設(shè)備廠家(如母線保護(hù)、線路保護(hù)等)在從集成商提供的SCD文件中手動提取CID文件,下裝到保護(hù)設(shè)備中.另外,除設(shè)置了保護(hù)功能軟壓板外,還配置了SV接收軟壓板、GOOSE接收或發(fā)送軟壓板等,通過對SV及GOOSE軟壓板進(jìn)行控制,能夠?qū)ΡＷo(hù)裝置的信息發(fā)送以及接收進(jìn)行控制,實現(xiàn)二次設(shè)備之間的"邏輯隔離".由"隔離"想到:智能變電站GOOSE回路安全措施應(yīng)該由至少兩種不同原理的隔離技術(shù)構(gòu)成,即采用兩重安全措施的模式.國內(nèi)智能變電站調(diào)試主要分三大類:1)SCD文件配置及檢查(文本對比、虛端子圖對比);2)單機(jī)調(diào)試(為保證設(shè)備功能和配置正確對單個裝置進(jìn)行試驗);3)分系統(tǒng)調(diào)試(對分系統(tǒng)有關(guān)聯(lián)的多個裝置進(jìn)行試驗).在此基礎(chǔ)上舉例湖北500kV孱陵智能站基于豪邁7000A繼保儀母線保護(hù)調(diào)試方法一二,以分析智能變電站母線保護(hù)不停電調(diào)試的可行性、可靠性及可操作性.

1 軟壓板是智能變電站狀態(tài)檢修機(jī)制的核心

IEC61850第1版屬于基礎(chǔ)性規(guī)范,其中并未包含檢修機(jī)制相關(guān)的約束內(nèi)容,但I(xiàn)EC61850第2版中留存了中國智能保護(hù)的檢修機(jī)制的思想,我們通過追究兩者不同之處發(fā)現(xiàn):GOOSE報文數(shù)據(jù)品質(zhì)位q的TEST位的二進(jìn)制編碼為"0"或者"1"來判別是否實現(xiàn)檢修處理機(jī)制.在母線保護(hù)裝置正常運(yùn)行中,裝置對GOOSE軟壓板檢修機(jī)制如下.

(1)母線保護(hù)投入運(yùn)行后,母線保護(hù)裝置邏輯會自動對本裝置的GOOSE軟壓板投退狀態(tài)進(jìn)行循環(huán)校驗,其校驗邏輯為:母線保護(hù)管理板與通信子板之間的GOOSE軟壓板CRC碼和管理板/通信子板的RAM區(qū)中GOOSE軟壓板的正反碼進(jìn)行校驗,如一致則正確.

(2)如母線保護(hù)裝置檢修狀態(tài)或進(jìn)行軟壓板狀態(tài)更改,保護(hù)邏輯自動對軟壓板狀態(tài)執(zhí)行一次自動巡檢,其校驗方式為:母線保護(hù)管理板/通信子板的EEPROM區(qū)中GOOSE軟壓板的CRC校驗.

(3)裝置軟壓板更改:母線保護(hù)自動對通信幀中軟壓板更改后數(shù)值合法性校驗以及CRC校驗.

綜上所述,在現(xiàn)場實際檢修中,若采用第2版檢修機(jī)制,一需增大GOOSE報文字節(jié)長度,二需對現(xiàn)有裝置模型進(jìn)行修改,上述兩點導(dǎo)致GOOSE報文傳輸?shù)臏?zhǔn)確性大大降低,因此建議仍采用國內(nèi)成熟的檢修機(jī)制.

2 母線保護(hù)調(diào)試和首檢提高其裝置的可靠性

在前提條件滿足以下3個:保證母線保護(hù)裝置的內(nèi)部定義正確、檢修機(jī)制完整、檢修壓板不存在虛接的情況下,方可對智能變電站的二次隔離,采取如下方式:投退軟壓板及利用IEC61850檢修機(jī)制進(jìn)行非物理隔離的方式.這就意味著:母線保護(hù)的調(diào)試和首檢中我們調(diào)試人員要采用保護(hù)光纖拔除的硬隔離措施(光纖拔除前進(jìn)行編號和收發(fā)標(biāo)記,核查原功能,并制作表格記錄清晰,功能備注完整,收發(fā)對應(yīng)清晰,調(diào)試完成后依功能還原).然而以非物理斷鏈方式主要應(yīng)用于定檢或消缺工作,其主要方式為:對軟壓板和檢修壓板進(jìn)行投退設(shè)置或者邏輯配合來實現(xiàn),逐步減少采用物理隔離.

3 制定合理的二次安全措施及調(diào)試方法(應(yīng)用舉例)

(1)SV(即電流電壓)設(shè)定:選取保護(hù)收SV文件,首先系統(tǒng)設(shè)置--(電流、電壓變比),其次,進(jìn)行通道映射,也就是電流電壓量的相別設(shè)定,智能站保護(hù)電流電壓采用雙AD配置,為防止輸入的雙A/D數(shù)據(jù)之一異常時勿動(不一致時閉鎖保護(hù),裝置告警),所以電流、電壓一定配置兩遍.由于智能站采用數(shù)字化模式,測試儀存在很多光口,我們需要對通道進(jìn)行設(shè)置,保證和測試儀所接光口一致,對于尾纖與與保護(hù)裝置相連時注意當(dāng)測試儀光口的顯示燈如果不亮代表尾纖收發(fā)反了(也可以通過看保護(hù)裝置鏈路告警進(jìn)行判斷).

(2)任選一個菜單,點擊61850進(jìn)入配置界面,進(jìn)來后可以對測試儀的功能進(jìn)行選擇,功放輸出界面也就是常規(guī)站模擬量輸出選擇的,SV保文格式統(tǒng)一為618509-2,基于GOOSE網(wǎng)絡(luò)傳輸代替?zhèn)鹘y(tǒng)開入開出回路則選擇GOOSE設(shè)置菜單來驗證母線閉重保護(hù)、遠(yuǎn)跳及失靈保護(hù)動作失靈連跳主變?nèi)齻?cè)GOOSE發(fā)出投入母線保護(hù)的功能軟壓板和該支路的間隔刀閘位置投入軟壓板,然后分別投該支路的GOOSE發(fā)送軟壓板,通過繼保7000A模擬母差保護(hù)動作.在進(jìn)行驗證中應(yīng)注意:僅投入對應(yīng)驗證間隔的投入軟壓板、母差保護(hù)功能軟壓板、GOOSE發(fā)送軟壓板,非對應(yīng)支路的上述軟壓板則全退.通過觀察對應(yīng)的間隔保護(hù)的GOOSE接收報文看是否收到母線差動保護(hù)發(fā)出的閉鎖重合閘和遠(yuǎn)跳GOOSE命令;失靈連跳主變?nèi)齻?cè)GOOSE命令的正確性驗證同上述方法.

(3)驗證起失靈GOOSE命令接收:投入某支路失靈接收軟壓板,通過繼保7000A模擬間隔保護(hù)動作,核對該支路失靈GOOSE開入的正確性.同時驗證檢修機(jī)制驗證時,確認(rèn)退出其他支路的間隔投入軟壓板、GOOSE發(fā)送軟壓板、起失靈接收軟壓板,確保僅跳對應(yīng)間隔開關(guān).邏輯閉鎖裝置講求順序化操作,因此安全措施的執(zhí)行也應(yīng)順序化,否則容易導(dǎo)致保護(hù)誤動或者閉鎖,例如:對母線上某一線路間隔進(jìn)行停電檢修時,不能直接斷開此線路間隔物理鏈路,否則會造成母線差動保護(hù)的閉鎖.

(4)對于正在運(yùn)行中的智能變電站,同時應(yīng)該保證至少兩種不同的隔離方式去實現(xiàn)安全措施,以非物理斷鏈方式進(jìn)行檢驗.在帶電檢修過程中,投入待檢修設(shè)備的檢修壓板后,應(yīng)立即退出待檢修設(shè)備的功能軟壓板,從虛回路上斷開該設(shè)備與其他重要設(shè)備間的邏輯聯(lián)系,例如:保護(hù)裝置的檢修過程中,相應(yīng)的保護(hù)裝置上退出跳閘出口軟壓板,同時投入檢修壓板,應(yīng)在確保二次安全措施的可靠性.

4 基于豪邁繼保之星7000A的母線保護(hù)調(diào)試工作的心得

通過現(xiàn)場對500kV孱陵變電站中220kV孱澧II回線路間隔為例,基于豪邁繼保之星7000A的母線保護(hù)調(diào)試工作,心得如下:

在一次設(shè)備不停電情況下,線路保護(hù)檢修時,由母差保護(hù)內(nèi)啟動失靈,閉鎖重合閘及遠(yuǎn)跳回路功能測試時,應(yīng)該采用以下安全措施[5].

(1)退出母差保護(hù)內(nèi)啟動其他運(yùn)行間隔失靈聯(lián)跳發(fā)送軟壓板及GOOSE發(fā)送軟壓板;

(2)投入線路保護(hù)、母差保護(hù)、對應(yīng)間隔智能終端檢修軟壓板;

(3)線路差動保護(hù)光纖通道采用物理隔離,對側(cè)線路縱聯(lián)(差動)保護(hù)改信號狀態(tài)位置"0".為了防止母差保護(hù)誤跳運(yùn)行設(shè)備,采用兩套安全措施:母差保護(hù)檢修壓板作為第一套安全措施,退出母差保護(hù)內(nèi)運(yùn)行間隔發(fā)送GOOSE報文軟壓板作為第二套安全措施.

(4)狀態(tài)/延時時間設(shè)置,對于廠家文件是有寫入延時的,一般在3-2000us間,調(diào)試時需進(jìn)行設(shè)置.對于南瑞繼保保護(hù)裝置初次調(diào)試設(shè)置延時后.,如果更換延時進(jìn)行調(diào)試則需要重啟保護(hù)裝置,否則保護(hù)無法識別測試儀所給狀態(tài).

5 總結(jié)

本文提出了一種基于豪邁繼保之星7000A的孱陵智能變電站220kV母線保護(hù)調(diào)試方法,驗證母線保護(hù)裝置的各種邏輯和虛回路,舉例在不停電情況下的母線保護(hù)裝置調(diào)試方案以發(fā)現(xiàn)在目前國內(nèi)廣泛采用的檢修機(jī)制下,智能變電站的二次安全措施中可能存在的問題,并提出了如何提升二次系統(tǒng)安全措施可靠性的問題研究:1)在單機(jī)調(diào)試及首檢過程中采用硬隔離方式,充分確保裝置可靠性;2)設(shè)備定檢及處缺時則充分利用軟壓板和狀態(tài)檢修機(jī)制來進(jìn)行二次隔離,防止物理隔離時光纖鏈路損傷;3)二次安全措施票的執(zhí)行應(yīng)遵循兩套化的操作思路,以保障操作過程的可靠性;4)利用SCD文件比對系統(tǒng)和檢修機(jī)制的品質(zhì)位設(shè)置:即檢修(TRUE)/非檢修(FALSE),測試儀有兩種不同的選擇,一種設(shè)置后為保持的;一種設(shè)置后為非保持,進(jìn)行一次試驗后就恢復(fù)初始狀態(tài),在母線保護(hù)調(diào)試中要特別重視.本文提出的研究思路對于提升智能變電站運(yùn)行可靠性有重要的實踐意義.

[1]安天瑜,震宇,金學(xué)洙,等.電力系統(tǒng)風(fēng)險研究現(xiàn)狀[J].電網(wǎng)與清潔能源,2009,25(9):4-10.AN Tianyu,WANG Zhenyu,KIM Haksu,et al.Researchstatus on power system risk[J].Power System and Clean Energy,2009,25(9):4-10(in Chinese).

[2]朱俊杰,李旭東.500kV線路事故跳閘事件的分析與建議[J].電力與能源,2013(1):59-61.ZHU Junjie,LI Xudong.Analysis and recommendations of the 500kV line trip event[J].Power & Energy,2013(1)59-61(in Chinese).

[3]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].智能電網(wǎng),2014,2(1):62-66.LAN Haitao.Recommendations for the standardization ofrelay protectionsecondary safety measures of smart subs-tation[J].Smart Grid,2014,2(1):62-66(in Chinese).

[4]沈瀟軍,洪建光,蔣鴻城,等.信息設(shè)備狀態(tài)檢修研究與應(yīng)用[J].電力信息與通信技術(shù),2015(2):43-48.SHEN Xiaojun,HONG Jianguang,JIANG Hongcheng,etal.Research and application of information equipmentconditionbased maintenance[J].Electric Power Informa-tion and Communication Technology,2015(2):43-48(inChinese).

[5]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)校驗技術(shù)[J].水電能源科學(xué),2012,30(7):218-221.TONG Jie,CHEN Xiaogang,HOU Wei-hong.Verificationtechnology of uninterruption power system relay protection for smart substation[J].Water Resources and Power,2012,30(7):218-221.

丁冬,湖北省電力公司檢修公司電力工程師.