智能變電站合并單元與保護裝置閉鎖關系分析

李德金，張煥云，劉 源，龐占東(國網山東省電力公司德州供電公司，山東 德州 253074)

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智能變電站合并單元與保護裝置閉鎖關系分析

李德金，張煥云，劉 源，龐占東
(國網山東省電力公司德州供電公司，山東 德州 253074)

〔摘 要〕以某電力公司330 kV變電站全停事故發生的原因為切入點，分析了在3種運行方式下，智能變電站合并單元檢修狀態硬壓板與保護裝置接收軟壓板間的配合關系，明確了閉鎖關系形成的條件，探討了解除這種閉鎖關系的方法，最后總結了220 kV及以下電壓等級智能變電站中存在的典型解鎖操作步驟。

〔關鍵詞〕智能變電站；合并單元；檢修狀態壓板；SV接收軟壓板；解鎖

0 引言

近年來，隨著電力技術的飛速發展、電網規模的加速擴大，電網的智能化水平連年提升，傳統保護裝置逐漸被智能保護裝置所替代。智能保護裝置相較于傳統保護裝置出現了一種非常顯著的變化：硬壓板明顯減少，軟壓板顯著增多。正是這種變化給保護功能的投退帶來了巨大的改變，如果依然按照老方法老思路操作新設備，勢必會帶來巨大安全風險，甚至直接造成惡劣的電網事故。

2014年10月，某電力公司330 kV變電站發生了全站停電事故，經調查，發現造成此次事故的原因是：某合并單元裝置檢修狀態硬壓板投入，而Ⅰ線保護裝置上相應的SV接收軟壓板也在投入位置，構成了保護閉鎖關系。當Ⅰ線線路發生接地故障時，保護拒動，進而導致事故擴大，全站停電。下文結合這個案例，分析存在于智能設備中的合并單元與保護裝置之間閉鎖關系的形成條件及其解鎖操作步驟。

1 合并單元與保護裝置之間的配合關系

該330 kV變電站Ⅰ線間隔的配置如圖1所示，虛線以下為一次設備區，虛線以上為二次設備區。一次設備為3/2接線方式，3321，3320，3322斷路器串接在一起，連接Ⅰ母線與Ⅱ母線。Ⅰ線自3321，3320斷路器之間接出。二次設備區包括合并單元、保護裝置等。合并單元上有一個特殊的硬壓板——檢修狀態壓板，當合并單元本體檢修時，該壓板投入；另外，保護裝置上還有一種特殊的軟壓板——SV接收軟壓板，它與每個合并單元都是一對一的關系，用以向保護裝置傳輸合并單元發來的信息。

圖1　330 kV永武｜線間隔設備配置

根據斷路器、合并單元的停電對保護裝置采集電流量的影響，將設備的狀態分為如下3種情況。

(1) 第1種情況：正常運行方式下，斷路器、合并單元均處于正常運行狀態。對于Ⅰ線，即3320，3321斷路器及其合并單元均處于運行狀態。合并單元的檢修狀態壓板均處于停用(斷開)位置，SV接收軟壓板均處于投入(接通)位置。

此時斷路器、合并單元正常運行狀態下的電流關系如圖2所示。由一次部分可知，Ⅰ線的線路電流I由流經3321斷路器的I1與流經3320斷路器的I2共同提供。再由二次部分可知，I1經CT、電纜進入3321合并單元，經過模數轉換后，再經3321 SV接收軟壓板送入保護裝置；I2也按照同樣原理送入保護裝置。這樣保護裝置采集到的電流與其一次的實際線路電流相一致，保護裝置正常運行。此時如果Ⅰ線線路出現故障，保護能夠正常動作，跳開3321斷路器和3320斷路器，將故障點隔離。

圖2　斷路器、合并單元正常運行狀態下的電流關系

圖3　斷路器停電、合并單元運行狀態下的電流關系

(2) 第2種情況：1臺斷路器停電檢修，其合并單元仍然正常運行。此時斷路器停電、合并單元運行狀態下的電流關系如圖3所示。通過一次部分可知，Ⅰ線的線路電流I由流經3321斷路器的I1單獨提供。再由二次部分可知，I1依然經原路徑送入保護裝置。對于處于運行狀態的3320合并單元，在沒有實際一次電流輸入的情況下，默認輸出一個0值，經3320 SV接收軟壓板送入保護裝置。這樣保護裝置采集到的電流與其一次的實際線路電流也是一致的，保護裝置也能正常運行。此時如果Ⅰ線線路發生故障，保護能夠正常動作跳開3321斷路器，將故障點隔離。

通過上述2種情況的分析，可以得出結論1：不論一次設備是否停電，只要合并單元與保護裝置均在運行狀態下，合并單元的檢修狀態壓板在停用位置、對應保護裝置的SV接收軟壓板在投入位置，相應保護裝置就能正常工作。

(3) 第3種情況：1臺斷路器停電檢修，其合并單元也隨之停電檢修，3320合并單元的檢修狀態壓板相應變換為投入位置，但3320 SV接收軟壓板未相應退出。此時斷路器停電、其合并單元也停電檢修狀態下的電流關系如圖4所示。I1依然經原路徑送入保護裝置。對于處于檢修狀態的3320合并單元，因其檢修狀態壓板的投入，會將“檢修”標志的信息通過3320 SV接收軟壓板送入保護裝置。保護裝置接收到這個“檢修”標志信息后，經與自身的“運行”狀態對比，發現二者不一致，即判斷3320合并單元裝置異常，并發出保護裝置異常信號，閉鎖自身保護功能，以防止誤動作。Ⅰ線故障時的一、二次運行方式即如此。所以，當Ⅰ線發生接地故障，保護不會動作，3321斷路器無法跳開，故障不能切除，勢必造成事故擴大。這就是該變電站全停事故發生的根本原因。

通過對第3種情況的分析，可以得出結論2：合并單元的檢修狀態壓板在投入位置、對應保護裝置的 SV接收軟壓板在投入位置，保護裝置功能被閉鎖。

2 解除閉鎖關系，恢復保護正常運行的方法

通過上述分析可以看出，保護裝置之所以會功能閉鎖，是因為合并單元的“檢修”標志信息送入了保護裝置。因此應采取適當的措施或操作，切斷該合并單元與Ⅰ線保護裝置之間的聯系，解除“檢修”標志信息對保護的閉鎖。

圖4　斷路器停電、其合并單元也停電檢修狀態下的電流關系

由圖4可知，連接合并單元與保護裝置的關鍵部件是保護裝置上的SV接收軟壓板，其起到了接收合并單元信息，并將信息傳送給保護裝置的作用。如果將該壓板退出，就切斷了“檢修”標志信息的傳輸通道，保護裝置只能接收到3321合并單元送來的電流量I1，與一次線路上的流通電流一致，保護功能恢復正常。在線路出現故障時，能迅速跳開3321斷路器，將故障點隔離。

由此可得出結論3：如果單一合并單元進入檢修狀態，但依賴該合并單元獲取電流量的保護仍需正常運行，則應該將該保護裝置上對應合并單元的SV接收軟壓板退出。

獲取來自合并單元電流信息的SV接收軟壓板，在不同型號的智能保護裝置上，軟壓板名稱也各不相同。比如：在NSR-378S型主變保護裝置上的名稱為 “某側電流通道投退壓板”；在WMH-800B型母差保護裝置上的名稱為“某側元件投入軟壓板”；在CSC-150/E型母差保護裝置上的名稱為“某MU軟壓板”。

3 合并單元檢修時涉及的解鎖操作步驟

首先將能夠提供電流量的合并單元按間隔類型分類，然后分析出每一類合并單元都需要向哪些保護提供電流量，最后依據結論3來確定將這些保護上的哪塊壓板停用或退出。

（1） 對合并單元進行分類。智能變電站中220 kV及以下電壓等級的主流接線方式，有雙母線接線方式和內橋接線方式。雙母接線方式中，合并單元按間隔類型分為：主變間隔合并單元、出線間隔合并單元、母聯間隔合并單元。內橋接線方式中，合并單元按間隔類型分為：出線間隔合并單元、內橋間隔合并單元。因此，主流的合并單元可分為主變間隔合并單元、出線間隔合并單元、母聯-主變間隔合并單元和內橋出線間隔合并單元4類。

(2) 分析每一類型合并單元需要向哪些保護提供電流量。

① 主變間隔合并單元需向主變保護、母差保護提供電流量。

② 出線間隔合并單元需向線路保護、母差保護提供電流量；內橋接線方式下還需向主變保護提供電流量。

③ 母聯間隔合并單元需向母聯保護、母差保護提供電流量。

④ 內橋間隔合并單元需向主變保護提供電流量。

(3) 依據結論3，當某一類型的合并單元停電檢修(檢修狀態壓板置投入位置)時，應將其對應的保護裝置上的SV接收軟壓板停用，使二者正確匹配，實現解鎖(防止誤閉鎖)操作。

4 結束語

該330 kV變電站Ⅰ線事故教訓慘痛，智能變電站運維更應從細處著手，加大培訓力度，提升運維人員專業水準；加快掌握智能保護原理，正確投退軟、硬壓板；加強運行監控，確保電網、設備安全可靠運行。

李德金(1987-)，男，高級技師，主要從事變電運維專業工作，email：568298969@qq．com。

張煥云(1988-)，男，技師，主要從事輸電線路運維、管理專業工作。

劉 源(1979-)，男，高級技師，主要從事變電運維專業工作。

龐占東(1970-)，男，高級技師，主要從事變電運維專業工作。

強化風險管控 提升本質安全水平

1月26日，南方電網公司召開2016年安全生產工作視頻會議，貫徹落實全國安全生產工作會議、全國電力安全生產工作會議和公司2016年工作會議精神，總結工作，分析形勢，部署2016年任務。公司總經理、黨組副書記曹志安出席會議并講話，副總經理江毅作安全生產工作報告。

2015年，公司保持了安全生產良好局面。全系統沒有發生設備和電力安全事故、對社會和公司造成重大不良影響的安全事件，主要生產運行指標持續向好。

對于公司2016年的安全生產工作，曹志安強調了5個方面的要求：堅持以人為本，落實安全生產責任制；堅持風險管控，牢牢守住電網安全穩定生命線；細化管控措施，提升設備健康水平；強化底線思維，夯實安全基礎；加強內外聯動，切實做好隱患排查治理。曹志安還對春節前后保供電工作進行部署，要求各單位嚴格落實崗位責任制，做好電網負荷預測與供電安排，加強人員密集場所的供電安全檢查，尤其要對農村配網線路老化及低電壓臺區變壓器過載等問題進行清理和整治，做好應急搶修各項準備工作和輿論引導，強化特殊重要場所的保供電工作。

江毅充分肯定了2015年公司安全生產工作取得的成績，分析了當前存在的問題和風險，并提出了公司2016年的工作思路和目標。

（來源：南方電網報 2016-01-29）

作者簡介：

收稿日期：2015-08-23。