智能變電站保護裝置安措校驗系統(tǒng)

陶偉龍， 唐小平， 高 強， 張 駿， 湯雪鵬， 陶 承

(1.國網合肥供電公司， 安徽 合肥 230022； 2.國網安徽省電力有限公司， 安徽 合肥 230022； 3.國網肥西供電公司， 安徽 肥西 231200)

0 引言

近年來，智能變電站因具備全站信息數(shù)字化、通信平臺網絡化、信息共享標準化等特點受到了大力推廣。與常規(guī)變電站保護裝置相比，智能變電站保護裝置的功能實現(xiàn)方式發(fā)生了較大變化，其主要體現(xiàn)在保護裝置硬接線回路被虛端子鏈路替代，裝置功能性硬壓板被數(shù)字化軟壓板替代[1]。上述變化給保護裝置檢修工作的安措確認可靠性帶來了一定的影響。此外，目前大部分智能變電站保護裝置集中安放于保護室中，其一次系統(tǒng)狀態(tài)的確認也給保護裝置安措布置帶來一定的風險隱患。本文提出了一種適用于智能變電站的保護裝置安措校驗系統(tǒng)，借助站內數(shù)據(jù)網絡獲取一次系統(tǒng)的狀態(tài)信息，結合保護裝置的定值、壓板信息綜合判斷保護裝置安措布置是否滿足要求。

1 保護裝置安措校驗系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接入

目前，220 kV智能變電站中，以IEC61850通訊規(guī)約為基礎，采用“三層兩網”的雙星型站內通信網絡成為了主流趨勢[2]。保護裝置與一次設備間的信息交互主要通過SV(Sampled Value)信號和GOOSE(Generic Object Oriented Substation Event)信號，如圖1所示。其中，SV信號主要傳輸一次設備的電壓、電流實時數(shù)據(jù)。在“三層兩網”系統(tǒng)中，SV信號分為直接采集供保護裝置使用的直采信號和經組網上傳給測量、后臺使用的組網信號，設備檢修中提供的電壓、電流信號直接從裝置背板SV直采光口輸入。同理，GOOSE信號也分為直跳信號和組網信號。保護裝置相關開關的狀態(tài)信息通過GOOSE組網信號上傳至過程層交換機。此外，保護裝置將本裝置自檢、告警等信號傳至站控層中心交換機。

圖1220kV智能變電站GOOSE網絡圖

智能變電站中保護裝置檢修前的安措布置是否正確、齊備，主要由三個方面所決定。一是，一次設備狀態(tài)是否符合保護裝置檢修的條件，即隔離開關、斷路器、相應的接地刀閘狀態(tài)是否正確；二是，保護裝置本身的功能壓板、出口壓板是否正確；三是，相關保護裝置的壓板狀態(tài)是否正確，即聯(lián)跳回路安措。本文所述的保護裝置安措校驗系統(tǒng)通過過程層網絡交換機獲取一次設備狀態(tài)信息，通過站控層中心交換機獲得保護裝置的自檢信息，即裝置定值、壓板及告警信息。通過上述信息結合預先設定的檢修狀態(tài)模板判斷一二次系統(tǒng)狀態(tài)是否滿足檢修需要，壓板投退是否正確、齊備。

2 智能變電站保護裝置安措校驗流程

文中所研發(fā)的智能變電站保護裝置安措校驗系統(tǒng)，不僅可以實現(xiàn)定值、壓板校驗功能，還可以通過過程層GOOSE組網獲取一次設備狀態(tài)信息，從而實現(xiàn)變電站一二次信息的全模型確認，保證保護裝置檢修過程中不會造成一次系統(tǒng)誤動或正常運行設備拒動現(xiàn)象。

該系統(tǒng)的安措校驗流程由4個步驟構成，實現(xiàn)保護裝置檢修期間的全閉環(huán)性安措校驗。如圖2所示。校驗過程可以采用兩種校驗方式，一是根據(jù)“九統(tǒng)一”裝置標準虛端子連接方式，結合當?shù)貦z修部門常見檢修方式和常見保護裝置使用說明[3-7]，通過歸納總結獲得內置模板信息；二是采用輸入保護裝置安措模板。該安措校驗系統(tǒng)以內置模板信息為主，并開放自定義安措模板功能。

圖2 智能變電站保護裝置安措校驗流程

2.1 選擇檢修主設備

根據(jù)國家電網公司管理規(guī)定，“工作票制度”是保證現(xiàn)場安全的重要組織措施之一，二次檢修人員持票進行檢修工作。由文獻[8]可知，屬于同一電壓等級、位于同一平面場所，工作中不會觸及帶電導體的幾個電氣連接部分，以及一臺變壓器停電檢修，其斷路器(開關)也配合檢修時才可以使用同一張工作票，即每次檢修工作其主檢修設備是固定的。檢修工作開始前，保護裝置安措校驗系統(tǒng)需要確認檢修主設備，通過內置安措庫，自動制定相關標準化安措模板。

圖3 保護裝置初始狀態(tài)記錄

2.2 記錄裝置初始狀態(tài)

根據(jù)保護裝置檢修工作要求，檢修前需要記錄裝置的運行定值區(qū)、定值參數(shù)及壓板狀態(tài)，檢修工作結束后需恢復裝置初始狀態(tài)。記錄內容可按裝置類型進行歸納整理，如圖3所示。

2.3 相關一次設備狀態(tài)確認

保護裝置安措校驗系統(tǒng)通過過程層網絡交換機獲取相關一次設備狀態(tài)，根據(jù)一次設備狀態(tài)確定安措模板。其中，線路保護狀態(tài)可以劃分為“運行”、“熱備用”(斷路器分位，兩側隔離開關合位)、“冷備用”(斷路器分位，兩側隔離開關分位)；母線保護通過母線電壓數(shù)據(jù)和母線上所掛刀位，區(qū)分“不停電檢修”、“Ⅰ母停電檢修”、“Ⅱ母停電檢修”；主變保護通過主變三側斷路器位置信息區(qū)分“停電檢修狀態(tài)”和“不停電檢修狀態(tài)”。對于220 kV雙重化保護裝置，若一次設備處于“停電檢修”狀態(tài)，則需同時在兩套保護裝置上布置安措；若設備處于“不停電檢修”狀態(tài)，則僅需在檢修主設備及相關設備上布置安全措施。

2.4 各類保護裝置安措設計邏輯

文中所研發(fā)的智能變電站保護裝置安措校驗系統(tǒng)通過選擇主檢修設備并進行檢修狀態(tài)設置，自動生成安措模板。系統(tǒng)內嵌安措原則根據(jù)保護裝置類型和檢修狀態(tài)制定。

2.4.1 線路保護檢修

線路保護狀態(tài)分類中，“熱備用”、“冷備用”均屬于“停電檢修”狀態(tài)，220 kV保護在“運行”狀態(tài)下掛牌設備屬于“不停電檢修”狀態(tài)，110 kV保護裝置停用時一次設備必須配合停電。此處以220 kV保護裝置為例，110 kV保護裝置安全措施與220 kV保護裝置檢修安措的第一種情況相似，僅不用做失靈回路安措。

(1)兩套保護裝置均處于“停電檢修”狀態(tài)，其相應一次開關也處于“停電檢修”狀態(tài)時，其安全措施如下所述：

1)確認兩套母線保護“間隔投入”壓板退出，“跳閘GOOSE發(fā)送”軟壓板退出，“啟失靈GOOSE接收”軟壓板退出。

2)確認兩套線路保護裝置的“裝置檢修”壓板均已投入，確認220 kV保護裝置的“失靈GOOSE發(fā)送”軟壓板均已退出。

3)確認該線路保護對應的合并單元、智能終端的“裝置檢修”壓板均已投入。

(2)僅一套保護裝置均處于“停電檢修”狀態(tài)，其相應的一次開關處于運行狀態(tài)時，其安全措施如下所述：

1)確認被檢修線路保護裝置對應的母線保護是否退出“啟失靈GOOSE接收”軟壓板。

2)確認被檢修線路保護裝置的“裝置檢修”壓板是否投入，確認220 kV保護裝置的“失靈GOOSE發(fā)送”軟壓板、“跳閘出口”軟壓板是否退出。

2.4.2 母線保護檢修

根據(jù)運檢經驗，220 kV母線保護檢修，一般采用不停電檢修，即雙重化保護，一套保護裝置檢修，另一套保護裝置運行，其安措校驗原則如下所述：

(1)檢查母線保護“裝置檢修”壓板是否投入。

(2)檢查母線保護中所有間隔的“跳閘GOOSE發(fā)送”軟壓板、“啟失靈GOOSE接收”軟壓板是否退出。

(3)檢查220 kV所有間隔線路保護“失靈GOOSE發(fā)送”軟壓板是否退出。

(4)檢查220 kV所有主變保護“失靈GOOSE發(fā)送”軟壓板是否退出。

110 kV母線保護安措原則如下：

(1)檢查母線保護“裝置檢修”壓板是否投入。

(2)檢查該套母線保護中所有間隔“跳閘GOOSE發(fā)送”軟壓板是否退出。

2.4.3 主變保護檢修

主變保護檢修一般在主變停運時進行，對于220 kV雙重化保護也可在主變運行時，一套保護裝置消缺，另一套保護裝置運行。

(1)檢查主變保護“裝置檢修”壓板是否投入。

(2)檢查相關220 kV母線保護“主變保護啟失靈GOOSE接收”壓板是否退出。

(3)檢查主變保護“跳高壓側斷路器”、“跳中壓側斷路器”、“跳低壓側斷路器”是否退出。

(4)確定該主變保護對應的合并單元、智能終端的“裝置檢修”壓板是否投入。

2.5 檢修工作結束后狀態(tài)確認

保護裝置檢修工作中，應通過站控層交換機獲取裝置定值、壓板信息，并與2.2中記錄的裝置初始信息進行對比，確認裝置已恢復至檢修前狀態(tài)。

3 總結

文中所研發(fā)的智能變電站保護裝置安措校驗系統(tǒng)借助站內“三層兩網”的雙星型網架結構，實現(xiàn)相關設備一二次系統(tǒng)狀態(tài)識別，并判斷是否具備進行二次設備檢修的試驗條件，即相應的安全措施是否完善。該安措校驗系統(tǒng)通過裝置自檢信息及內嵌式安措模板實現(xiàn)裝置安措自動校核，有效提升了二次檢修工作安全措施的可靠性，排除檢修工作對站內運行設備的干擾。通過站內試運行，驗證了所研發(fā)的安措校驗系統(tǒng)符合合肥地區(qū)二次檢修人員運檢習慣，操作方便，可靠性高，能有效提升檢修工作效率。