智能变电站母线保护二次系统提升安全措施可靠性的研究

湖北省电力公司检修公司 丁 冬

智能变电站母线保护二次系统提升安全措施可靠性的研究

湖北省电力公司检修公司 丁 冬

母线保护是所有保护中较为复杂的保护,因为涉及运行或非运行间隔及回路较多,任一回路的问题都可引起母线保护工作错误,导致母线保护误动,被迫停电.智能变电站因其固有的特殊性,新建间隔接入母线保护后对运行间隔进行不停电调试的安全措施就显得较为复杂.本文从GOOSE回路、软压板状态校验机制、两重安措模式及现场调试方法等对智能变电站进行分析,提出了基于豪迈7000A继保仪的220kV智能化母线保护调试方法及新间隔接入母线保护调试中的安全措施,以提升母线保护二次系统的安全可靠运行.

智能变电站;母线保护;软压板校验机制;安全措施

0 引言

伴随着电力需求激增,我国已大力建设并投产智能变电站,然而智能变电站的安全措施与传统变电站的极大区别,其完整性直接影响保护动作的正确性与可靠性,尤其是新间隔接入母线保护不停电的安全措施.智能设备和以通信网络为主的母线保护二次回路的健康状况将直接影响整个智能变电站系统的正常运行[1-2].为解决上述问题,开展智能变电站继电保护及相关回路动态监控及故障诊断技术的研究势在必行[3-4].同时,针对智能变电站中,各类智能电子设备(IED)之间的信息交互依赖于SCD文件.变电站扩建需要系统集成商通过半手动的方式,对厂家提供的ICD文件及设计院提供的SSD文件集成和修改成SCD文件,而二次设备厂家(如母线保护、线路保护等)在从集成商提供的SCD文件中手动提取CID文件,下装到保护设备中.另外,除设置了保护功能软压板外,还配置了SV接收软压板、GOOSE接收或发送软压板等,通过对SV及GOOSE软压板进行控制,能够对保护装置的信息发送以及接收进行控制,实现二次设备之间的"逻辑隔离".由"隔离"想到:智能变电站GOOSE回路安全措施应该由至少两种不同原理的隔离技术构成,即采用两重安全措施的模式.国内智能变电站调试主要分三大类:1)SCD文件配置及检查(文本对比、虚端子图对比);2)单机调试(为保证设备功能和配置正确对单个装置进行试验);3)分系统调试(对分系统有关联的多个装置进行试验).在此基础上举例湖北500kV孱陵智能站基于豪迈7000A继保仪母线保护调试方法一二,以分析智能变电站母线保护不停电调试的可行性、可靠性及可操作性.

1 软压板是智能变电站状态检修机制的核心

IEC61850第1版属于基础性规范,其中并未包含检修机制相关的约束内容,但IEC61850第2版中留存了中国智能保护的检修机制的思想,我们通过追究两者不同之处发现:GOOSE报文数据品质位q的TEST位的二进制编码为"0"或者"1"来判别是否实现检修处理机制.在母线保护装置正常运行中,装置对GOOSE软压板检修机制如下.

(1)母线保护投入运行后,母线保护装置逻辑会自动对本装置的GOOSE软压板投退状态进行循环校验,其校验逻辑为:母线保护管理板与通信子板之间的GOOSE软压板CRC码和管理板/通信子板的RAM区中GOOSE软压板的正反码进行校验,如一致则正确.

(2)如母线保护装置检修状态或进行软压板状态更改,保护逻辑自动对软压板状态执行一次自动巡检,其校验方式为:母线保护管理板/通信子板的EEPROM区中GOOSE软压板的CRC校验.

(3)装置软压板更改:母线保护自动对通信帧中软压板更改后数值合法性校验以及CRC校验.

综上所述,在现场实际检修中,若采用第2版检修机制,一需增大GOOSE报文字节长度,二需对现有装置模型进行修改,上述两点导致GOOSE报文传输的准确性大大降低,因此建议仍采用国内成熟的检修机制.

2 母线保护调试和首检提高其装置的可靠性

在前提条件满足以下3个:保证母线保护装置的内部定义正确、检修机制完整、检修压板不存在虚接的情况下,方可对智能变电站的二次隔离,采取如下方式:投退软压板及利用IEC61850检修机制进行非物理隔离的方式.这就意味着:母线保护的调试和首检中我们调试人员要采用保护光纤拔除的硬隔离措施(光纤拔除前进行编号和收发标记,核查原功能,并制作表格记录清晰,功能备注完整,收发对应清晰,调试完成后依功能还原).然而以非物理断链方式主要应用于定检或消缺工作,其主要方式为:对软压板和检修压板进行投退设置或者逻辑配合来实现,逐步减少采用物理隔离.

3 制定合理的二次安全措施及调试方法(应用举例)

(1)SV(即电流电压)设定:选取保护收SV文件,首先系统设置--(电流、电压变比),其次,进行通道映射,也就是电流电压量的相别设定,智能站保护电流电压采用双AD配置,为防止输入的双A/D数据之一异常时勿动(不一致时闭锁保护,装置告警),所以电流、电压一定配置两遍.由于智能站采用数字化模式,测试仪存在很多光口,我们需要对通道进行设置,保证和测试仪所接光口一致,对于尾纤与与保护装置相连时注意当测试仪光口的显示灯如果不亮代表尾纤收发反了(也可以通过看保护装置链路告警进行判断).

(2)任选一个菜单,点击61850进入配置界面,进来后可以对测试仪的功能进行选择,功放输出界面也就是常规站模拟量输出选择的,SV保文格式统一为618509-2,基于GOOSE网络传输代替传统开入开出回路则选择GOOSE设置菜单来验证母线闭重保护、远跳及失灵保护动作失灵连跳主变三侧GOOSE发出投入母线保护的功能软压板和该支路的间隔刀闸位置投入软压板,然后分别投该支路的GOOSE发送软压板,通过继保7000A模拟母差保护动作.在进行验证中应注意:仅投入对应验证间隔的投入软压板、母差保护功能软压板、GOOSE发送软压板,非对应支路的上述软压板则全退.通过观察对应的间隔保护的GOOSE接收报文看是否收到母线差动保护发出的闭锁重合闸和远跳GOOSE命令;失灵连跳主变三侧GOOSE命令的正确性验证同上述方法.

(3)验证起失灵GOOSE命令接收:投入某支路失灵接收软压板,通过继保7000A模拟间隔保护动作,核对该支路失灵GOOSE开入的正确性.同时验证检修机制验证时,确认退出其他支路的间隔投入软压板、GOOSE发送软压板、起失灵接收软压板,确保仅跳对应间隔开关.逻辑闭锁装置讲求顺序化操作,因此安全措施的执行也应顺序化,否则容易导致保护误动或者闭锁,例如:对母线上某一线路间隔进行停电检修时,不能直接断开此线路间隔物理链路,否则会造成母线差动保护的闭锁.

(4)对于正在运行中的智能变电站,同时应该保证至少两种不同的隔离方式去实现安全措施,以非物理断链方式进行检验.在带电检修过程中,投入待检修设备的检修压板后,应立即退出待检修设备的功能软压板,从虚回路上断开该设备与其他重要设备间的逻辑联系,例如:保护装置的检修过程中,相应的保护装置上退出跳闸出口软压板,同时投入检修压板,应在确保二次安全措施的可靠性.

4 基于豪迈继保之星7000A的母线保护调试工作的心得

通过现场对500kV孱陵变电站中220kV孱澧II回线路间隔为例,基于豪迈继保之星7000A的母线保护调试工作,心得如下:

在一次设备不停电情况下,线路保护检修时,由母差保护内启动失灵,闭锁重合闸及远跳回路功能测试时,应该采用以下安全措施[5].

(1)退出母差保护内启动其他运行间隔失灵联跳发送软压板及GOOSE发送软压板;

(2)投入线路保护、母差保护、对应间隔智能终端检修软压板;

(3)线路差动保护光纤通道采用物理隔离,对侧线路纵联(差动)保护改信号状态位置"0".为了防止母差保护误跳运行设备,采用两套安全措施:母差保护检修压板作为第一套安全措施,退出母差保护内运行间隔发送GOOSE报文软压板作为第二套安全措施.

(4)状态/延时时间设置,对于厂家文件是有写入延时的,一般在3-2000us间,调试时需进行设置.对于南瑞继保保护装置初次调试设置延时后.,如果更换延时进行调试则需要重启保护装置,否则保护无法识别测试仪所给状态.

5 总结

本文提出了一种基于豪迈继保之星7000A的孱陵智能变电站220kV母线保护调试方法,验证母线保护装置的各种逻辑和虚回路,举例在不停电情况下的母线保护装置调试方案以发现在目前国内广泛采用的检修机制下,智能变电站的二次安全措施中可能存在的问题,并提出了如何提升二次系统安全措施可靠性的问题研究:1)在单机调试及首检过程中采用硬隔离方式,充分确保装置可靠性;2)设备定检及处缺时则充分利用软压板和状态检修机制来进行二次隔离,防止物理隔离时光纤链路损伤;3)二次安全措施票的执行应遵循两套化的操作思路,以保障操作过程的可靠性;4)利用SCD文件比对系统和检修机制的品质位设置:即检修(TRUE)/非检修(FALSE),测试仪有两种不同的选择,一种设置后为保持的;一种设置后为非保持,进行一次试验后就恢复初始状态,在母线保护调试中要特别重视.本文提出的研究思路对于提升智能变电站运行可靠性有重要的实践意义.

[1]安天瑜,震宇,金学洙,等.电力系统风险研究现状[J].电网与清洁能源,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,李旭东.500kV线路事故跳闸事件的分析与建议[J].电力与能源,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]蓝海涛.智能变电站继电保护二次安全措施规范化的建议[J].智能电网,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]沈潇军,洪建光,蒋鸿城,等.信息设备状态检修研究与应用[J].电力信息与通信技术,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]童洁,陈晓刚,侯伟宏.智能变电站不停电 电力系统继电保护校验技术[J].水电能源科学,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,湖北省电力公司检修公司电力工程师.