智能變電站二次設(shè)備檢修及故障隔離措施研究

宋會平，楊東熏，王友懷，周虎兵，楊 銘，張侃君

（1.國網(wǎng)湖北省電力公司荊州供電公司，湖北 荊州 434000；2.國網(wǎng)湖北省電力公司，湖北 武漢 430077；3.國網(wǎng)湖北省電力公司電力科學研究院，湖北 武漢 430077）

0 引言

隨著智能電網(wǎng)建設(shè)工作的推進，智能變電站的數(shù)量快速增長。以湖北電網(wǎng)為例，截止至2016年1月，有近兩百座智能變電站投入運行，這使得智能變電站二次設(shè)備運行維護及檢修的工作量大幅度增加。在智能變電站二次設(shè)備運行維護及檢修中，保護軟壓板、設(shè)備檢修壓板以及跳閘出口壓板的投/退操作是一項重要工作。在開展變電站二次設(shè)備檢修及故障隔離過程中，曾多次發(fā)生因誤投、漏投壓板以及壓板操作順序不當造成的一次設(shè)備跳閘事故。這些事故一方面是由于現(xiàn)場技術(shù)人員工作失誤導致；另一方面是因為在目前智能變電站規(guī)程中，與壓板操作有關(guān)的內(nèi)容過于籠統(tǒng)，無法對運行維護及檢修人員現(xiàn)場操作起到有效指導作用，從而增加了變電站二次設(shè)備檢修及故障隔離工作的安全風險。

基于以上問題，本文對智能變電站各種二次設(shè)備檢修及故障情況下，保護軟壓板、設(shè)備檢修壓板以及跳閘出口壓板的投/退操作進行分析，提出操作原則，從而對智能變電站二次設(shè)備運行維護檢修工作起到一定的指導作用。

1 智能變電站二次設(shè)備壓板特點及操作原則

1.1 傳統(tǒng)變電站與智能變電站二次設(shè)備壓板差異

二次設(shè)備檢修及故障處理過程中，主要采用退出壓板的方法來隔離運行設(shè)備和停運設(shè)備。傳統(tǒng)變電站中二次設(shè)備壓板包括保護軟壓板和硬壓板，均按照保護功能設(shè)置。當開展二次設(shè)備檢修或二次設(shè)備發(fā)生故障時，采用先退出硬壓板，后退出軟壓板的操作順序；檢修或故障處理完畢后，則采用相反的順序投入壓板。

智能變電站壓板的類型、數(shù)量與傳統(tǒng)變電站存在明顯不同，主要表現(xiàn)在：(1)不再按照保護功能設(shè)置硬壓板，而是在各間隔智能組件柜中設(shè)置保護動作總出口硬壓板；(2)增設(shè)了保護裝置、合并單元、智能終端設(shè)備檢修硬壓板；(3)保護裝置增設(shè)SV接收軟壓板和GOOSE發(fā)送軟壓板。

以上智能變電站壓板的配置特點造成了開展二次回路運行維護及檢修工作時面臨以下問題：(1)智能變電站存在多項保護功能以及多臺保護裝置共用出口硬壓板，無法單獨退出某項保護功能的動作出口；(2)保護裝置與合并單元、智能終端通過光纖直接相連，無法設(shè)置二次回路的物理斷開點；(3)由于檢修硬壓板的存在，當一臺二次設(shè)備的運行方式改變時，會對其他相關(guān)二次設(shè)備運行造成影響。以上問題使得在開展智能變電站二次設(shè)備檢修及故障處理工作中，壓板操作比傳統(tǒng)變電站更加復雜。

1.2 智能變電站二次設(shè)備壓板操作順序原則

智能變電站二次設(shè)備壓板操作可能存在的問題主要有誤投、漏投以及操作順序錯誤。其中，前兩項問題可以通過加強變電站運行維護及檢修工作的監(jiān)護予以解決；最后一種情況在目前的變電站運行規(guī)程沒有明確的規(guī)定，這里給出二次設(shè)備停運/投運過程中的壓板操作順序原則，見表1。

根據(jù)六統(tǒng)一標準規(guī)定，表1中的出口壓板指智能組件柜內(nèi)（或高壓開關(guān)柜內(nèi)）的跳合閘出口硬壓板、保護單元里的跳閘、重合閘和啟動失靈軟壓板[1]（GOOSE跳閘、重合閘、啟失靈軟壓板）；一些影響其它運行設(shè)備的啟動、閉鎖、解鎖壓板也應(yīng)視為出口壓板，例如閉鎖備自投、解除復壓閉鎖、縱聯(lián)保護（影響對側(cè)）等軟壓板。除了檢修壓板和出口壓板以外，其它壓板均屬于功能壓板。

表1 二次設(shè)備停運/投運壓板操作順序

由表1所示，二次設(shè)備停運和投運過程中，壓板的操作順序相反；并且二次設(shè)備投運時，在投入出口壓板前，應(yīng)對相關(guān)二次設(shè)備運行狀態(tài)進行檢查，經(jīng)檢查正常后方能投入出口壓板。以下以一座220 kV智能變電站為例，對220 kV線路、主變壓器、母線、110 kV線路相應(yīng)二次設(shè)備檢修及故障隔離過程中的壓板操作進行分析，提出操作措施。

2 220 kV線路間隔檢修及故障隔離措施

2.1 線路運行時合并單元發(fā)生故障

當線路運行時合并單元因故障停運，對應(yīng)保護裝置和220 kV母差失靈保護需停運[2]，智能終端可繼續(xù)運行，具體隔離原則如下。

(1)退出對應(yīng)220 kV母差失靈保護所有跳閘出口、失靈聯(lián)跳軟壓板；投入對應(yīng)220 kV母差失靈保護的檢修硬壓板；退出母差保護投入、失靈保護投入、以及該間隔的SV接收、啟動失靈開入軟壓板。

(2)退出對應(yīng)保護單元的跳閘、重合閘、啟動失靈軟壓板，申請退出縱聯(lián)保護軟壓板；投入對應(yīng)保護單元檢修硬壓板。

(3)投入該間隔另外一套保護裝置的重合閘軟壓板。

(4)投入故障合并單元的檢修硬壓板，檢查另外一套智能終端的合閘出口硬壓板在投入位置。

2.2 線路運行時保護裝置或智能終端發(fā)生故障

保護單元和智能終端任一裝置發(fā)生故障時，兩裝置均應(yīng)停運。因為保護裝置故障時可能造成無法操作軟、硬壓板進行隔離，因此智能終端需陪停，其刀閘位置因記憶不會影響母差；當智能終端故障時保護裝置陪停，主要基于聯(lián)合調(diào)試的角度考慮，并且此時保護也失去了作用。在以上情況中，合并單元可繼續(xù)運行，具體故障隔離原則如下。

(1)退出對應(yīng)220 kV母差保護該線路間隔啟動失靈開入軟壓板；如果是智能終端故障，則該間隔的強制使能軟壓板應(yīng)投入，滿足實際運行方式要求。

(2)退出對應(yīng)智能終端跳閘、合閘出口硬壓板，投入對應(yīng)智能終端的檢修硬壓板，檢查另外一套智能終端的合閘出口硬壓板在投入位置。

(3)退出對應(yīng)保護單元的啟動失靈軟壓板，申請退出縱聯(lián)保護軟壓板，投入對應(yīng)保護單元的檢修硬壓板。

(4)投入該間隔另外一套保護單元的重合閘軟壓板。

2.3 線路運行時單套保護裝置檢修

單套保護裝置退出運行進行檢修時，對應(yīng)合并單元、智能終端需退出運行，對應(yīng)的220 kV母差、失靈保護也需停運，具體故障隔離原則如下。

(1)退出對應(yīng)220 kV母差失靈保護所有跳閘出口、失靈聯(lián)跳軟壓板；投入對應(yīng)220 kV母差保護的檢修硬壓板；退出母差保護投入、失靈保護投入、以及該間隔的SV接收、啟動失靈開入軟壓板。

(2)退出本套保護單元的啟動失靈軟壓板，申請退出縱聯(lián)保護軟壓板，投入本套保護單元的檢修硬壓板。

(3)退出本套智能終端的跳閘、合閘出口硬壓板，投入本套合并單元、智能終端的檢修硬壓板，檢查另外一套智能終端的合閘出口硬壓板在投入位置。

(4)投入該間隔另外一套保護裝置的重合閘軟壓板。

2.4 線路停電檢修

該線路間隔雙套保護裝置、測控裝置、合并單元、智能終端均退出運行，具體隔離原則如下。

(1)退出兩套220 kV母差保護對應(yīng)該間隔的SV接收、啟動失靈開入和保護跳閘軟壓板。

(2)退出本間隔兩套保護單元的啟動失靈軟壓板。

(3)投入本間隔保護單元、測控單元、合并單元、智能終端的檢修硬壓板。

3 220 kV主變壓器間隔檢修及故障隔離措施

由于主變壓器（簡稱主變）保護和220 kV線路保護均采用雙重化配置，當其中一套保護設(shè)備發(fā)生故障退出運行時，主變?nèi)钥衫^續(xù)運行。

3.1 主變運行時220 kV側(cè)合并單元發(fā)生故障

當發(fā)生故障的合并單元退出運行時，相應(yīng)保護裝置、220 kV母差保護需陪停，其它二次設(shè)備仍可以繼續(xù)運行，具體隔離原則如下。

(1)退出對應(yīng)220 kV母差失靈保護的所有跳閘出口、失靈聯(lián)跳軟壓板；投入對應(yīng)220 kV母差失靈保護的檢修硬壓板；退出母差保護投入、失靈保護投入、以及該間隔的SV接收、啟動失靈開入軟壓板。

(2)退出對應(yīng)保護單元跳主變各側(cè)開關(guān)、跳各側(cè)母聯(lián)（分段）開關(guān)、啟動失靈、解除復壓閉鎖、以及閉鎖備自投軟壓板，投入對應(yīng)保護單元的檢修硬壓板。

(3)投入故障合并單元的檢修硬壓板。

3.2 主變運行時110 kV側(cè)合并單元發(fā)生故障

故障合并單元退出運行，保護裝置需陪停。如果該合并單元電氣量引入到單套配置的110 kV母差保護裝置中，則110 kV母差保護需停運（至于哪一套主變保護對應(yīng)110 kV母差保護，運規(guī)中應(yīng)有明確說明），其它二次設(shè)備可以繼續(xù)運行，具體故障隔離原則如下。

(1)如果110 kV母差保護需停運，則應(yīng)退出母差保護所有跳閘出口軟壓板，投入110 kV母差保護檢修硬壓板，退出母差保護投入、失靈保護投入、以及該間隔的SV接收、啟動失靈開入軟壓板。

(2)退出對應(yīng)保護單元跳主變各側(cè)開關(guān)、跳各側(cè)母聯(lián)（分段）開關(guān)、各側(cè)啟動失靈、解除復壓閉鎖、以及閉鎖備自投軟壓板，投入對應(yīng)保護單元的檢修硬壓板。

(3)投入故障合并單元的檢修硬壓板。

3.3 主變運行時110 kV合并終端發(fā)生故障

當主變110 kV側(cè)采用合并終端設(shè)備，且該設(shè)備發(fā)生故障退出運行時，保護裝置需陪停；同樣，如果該合并單元故障影響到單套配置的110 kV母差保護運行時，110 kV母差保護也需停運。其它二次設(shè)備可以繼續(xù)運行，具體故障隔離原則如下。

(1)如果110 kV母差保護需停運，則應(yīng)退出母差保護所有跳閘出口軟壓板，投入110 kV母差保護檢修硬壓板，退出母差保護投入、失靈保護投入、以及該間隔的SV接收、啟動失靈開入軟壓板。

(2)退出對應(yīng)保護單元跳主變各側(cè)開關(guān)、跳各側(cè)母聯(lián)（分段）開關(guān)、各側(cè)啟動失靈、解除復壓閉鎖、以及閉鎖備自投軟壓板，投入對應(yīng)保護單元的檢修硬壓板。

(3)退出故障合并終端的跳合閘出口硬壓板，投入故障合并終端的檢修硬壓板。

3.4 主變運行時低壓側(cè)合并終端發(fā)生故障

主變低壓側(cè)通常采用合并終端設(shè)備，當該設(shè)備發(fā)生故障退出運行時，保護裝置需陪停；其它二次設(shè)備可以繼續(xù)運行，具體隔離原則如下。

(1)退出對應(yīng)保護單元跳主變各側(cè)開關(guān)、跳各側(cè)母聯(lián)（分段）開關(guān)、各側(cè)啟動失靈、解除復壓閉鎖、以及閉鎖備自投軟壓板，投入對應(yīng)保護單元的檢修硬壓板。

(2)退出故障合并終端的跳合閘出口硬壓板，投入故障合并終端的檢修硬壓板。

3.5 主變運行時中性點合并單元發(fā)生故障

中性點合并單元因故障退出運行時，其它二次設(shè)備可以繼續(xù)運行，故障隔離順序如下。

(1)退出對應(yīng)保護裝置中性點側(cè)SV接收軟壓板。

(2)投入主變中性點合并單元的檢修硬壓板。

3.6 主變運行時保護裝置發(fā)生故障

保護裝置因故障退出運行時，主變各側(cè)智能終端（或合并終端）需陪停，獨立的合并單元可以繼續(xù)運行；如果主變中壓側(cè)合并終端影響110 kV母差保護裝置運行，則母差保護也應(yīng)停運，具體隔離原則如下。

(1)如果110 kV母差保護需停運，則應(yīng)斷開110 kV母差保護的所有跳閘出口軟壓板，投入其檢修壓板，退出母差保護投入、失靈保護投入、以及該間隔的SV接收、啟動失靈開入軟壓板。

(2)退出故障保護單元跳各側(cè)母聯(lián)（分段）開關(guān)、各側(cè)啟動失靈、解除復壓閉鎖、閉鎖備自投軟壓板（如果跳分段軟壓板因故障沒有辦法操作，則應(yīng)斷開對應(yīng)的光纖鏈路），投入故障保護單元的檢修硬壓板。

(3)退出對應(yīng)各側(cè)智能終端（合并終端）跳合閘出口硬壓板，投入各側(cè)智能終端（合并終端）檢修硬壓板。

3.7 主變運行時220 kV或110 kV智能終端發(fā)生故障

智能終端因故障退出運行時，相應(yīng)保護裝置需陪停，其它二次設(shè)備可以繼續(xù)運行，具體故障隔離原則如下。

(1)退出對應(yīng)220 kV（110 kV）母差保護相應(yīng)啟動失靈開入軟壓板，投入其強制使能相關(guān)軟壓板。

(2)退出對應(yīng)保護單元跳各側(cè)開關(guān)、跳各側(cè)母聯(lián)（分段）開關(guān)、各側(cè)啟動失靈、解除復壓閉鎖、以及閉鎖備自投軟壓板，投入對應(yīng)保護單元的檢修硬壓板。

(3)退出故障側(cè)智能終端跳合閘出口硬壓板，投入故障智能終端的檢修硬壓板。

3.8 主變某側(cè)停電檢修，其他側(cè)運行

檢修側(cè)合并單元、智能終端（或合并終端）退出，其它二次設(shè)備繼續(xù)運行，具體隔離原則如下。

(1)退出停電側(cè)對應(yīng)母差保護所涉及該停電間隔的SV接收、啟動失靈開入、跳閘出口軟壓板。

(2)退出兩套保護單元停電側(cè)的SV接收軟壓板以及停電側(cè)失靈啟動軟壓板。

(3)退出停電側(cè)兩智能終端（或合并終端）跳合閘出口硬壓板。

(4)投入停電側(cè)兩合并單元、智能終端（或合并終端）的檢修硬壓板。

4 110 kV線路間隔檢修及故障隔離措施

當110 kV線路間隔保護裝置、合并單元、智能終端（或合并終端）任一裝置發(fā)生故障，應(yīng)申請該間隔退出運行，停電后按下列原則進行隔離。

(1)退出110 kV母差保護對應(yīng)該間隔的SV接收、啟動失靈開入和保護跳閘軟壓板。

(2)退出本間隔保護單元的啟動失靈軟壓板。

(3)投入本間隔保護單元、測控單元、合并單元、智能終端（或保護測控單元、合并終端）的檢修硬壓板。

5 220 kV母差、失靈保護壓板投退措施

同一套220 kV母差失靈保護原則上同停同退，但如果因極性試驗需要同時停運雙套母差保護，則其失靈保護應(yīng)加用，具體投退原則如下。

(1)整套保護投運操作：先投各間隔SV接收，啟動失靈開入，以及電壓SV接收，母差保護投入，失靈保護投入等功能軟壓板，再退母差失靈保護檢修壓板，如果裝置無異常，則最后投入各間隔保護跳閘和失靈聯(lián)跳軟壓板。

(2)整套保護停運操作：先停各間隔保護跳閘和失靈聯(lián)跳軟壓板，再投其檢修壓板，最后退出母差保護投入、失靈保護投入功能軟壓板。

(3)如果兩套母差保護都需要做極性試驗，則在送電前，應(yīng)分別完善兩套保護的文件配置和相關(guān)試驗，確保失靈保護具備投運條件；在送電前停用母差保護投入軟壓板，其它壓板按正常操作，極性校核正確后，加用母差保護投入軟壓板。

(4)如果極性試驗只影響單套母差保護，則宜按整套保護投退進行該套壓板操作。

(5)互聯(lián)軟壓板應(yīng)在刀閘雙跨和母聯(lián)開關(guān)不能跳閘之前加用，在恢復正常之后停用；分列軟壓板應(yīng)在母線分列運行后加用，在恢復正常之前停用；各間隔強制使能軟壓板只在相應(yīng)刀位異常和智能終端故障時加用，其它情況停用。

6 母線電壓互感器合并單元故障隔離措施

母線電壓互感器（PT）合并單元故障影響到相關(guān)電壓采樣，一些保護發(fā)出了PT斷線信號，對這類故障應(yīng)按下列原則進行處理。

6.1 220 kV側(cè)PT合并單元故障

對應(yīng)220 kV母差保護、線路保護應(yīng)退出運行，具體隔離原則如下。

(1)退出對應(yīng)220 kV母差失靈保護所有跳閘出口、失靈聯(lián)跳軟壓板，投入對應(yīng)220 kV母差保護的檢修硬壓板，退出母差保護投入、失靈保護投入軟壓板。

(2)申請退出各線路間隔對應(yīng)的縱聯(lián)保護軟壓板，投入對應(yīng)保護單元的檢修硬壓板；投入各線路間隔另外一套保護單元的重合閘軟壓板，并檢查另外一套智能終端合閘出口硬壓板在投入位置。

(3)退出對應(yīng)主變保護單元220 kV電壓投入軟壓板，主變保護可以繼續(xù)運行。

(4)投入故障PT合并單元檢修硬壓板。

(5)如果發(fā)生故障的PT合并單元、間隔合并單元影響計量、測量功能（應(yīng)在運規(guī)中應(yīng)明確說明），則需及時向調(diào)度部門匯報。

6.2 110 kV側(cè)PT合并單元故障

(1)如果該合并單元故障影響110 kV母差保護裝置正常運行，則母差保護應(yīng)退出運行；斷開110 kV母差保護的所有跳閘出口軟壓板，投入110 kV母差保護的檢修硬壓板，退出母差保護投入、失靈保護投入軟壓板。

(2)退出對應(yīng)主變保護裝置110 kV電壓投入軟壓板，主變保護裝置可以繼續(xù)運行。

(3)故障合并單元如果影響到110 kV線路保護裝置運行（運規(guī)中應(yīng)明確對應(yīng)哪個PT合并單元），而保護具有PT斷線投過流和零序方向保護變純過流功能，原則上該線路間隔可以暫時繼續(xù)運行；如果保護性能不滿足線路運行要求，則運行維護人員應(yīng)向調(diào)度部門匯報，由調(diào)度調(diào)整電網(wǎng)運行方式。

(4)投入故障PT合并單元的檢修硬壓板；當檢修硬壓板投入后，線路保護裝置視作PT斷線處理。

(5)對受影響的母線電壓測量、間隔計量測量功能，需及時向調(diào)度部門匯報。

7 結(jié)語

智能變電站二次設(shè)備之間多采用光纖、網(wǎng)線進行聯(lián)接，沒有明顯的物理斷開點，增加了二次設(shè)備檢修和故障隔離工作的安全風險。本文提出了二次設(shè)備檢修和故障隔離工作過程中的壓板操作原則，并以一座220 kV智能變電站為例，針對線路、主變、母線二次設(shè)備檢修及故障隔離過程中的壓板操作措施進行了分析，提出了明確的操作順序以及設(shè)備陪停要求，可以降低因變電站運行維護人員誤操作壓板、檢修人員安全措施制定不當?shù)热藶樵蛟斐傻囊淮卧O(shè)備誤跳閘或強迫停運事故發(fā)生的概率。

[參考文獻]（References）

[1]Q/GDW 161-2013線路保護及輔助裝置標準化設(shè)計規(guī)范[S].北京：國家電網(wǎng)公司，2013.Q/GDW 161-2013 Standard specification for design of circuit protection and auxiliary equipment[S].Beijing∶China State Grid Corp,2013.

[2]Q/GDW 175-2013變壓器、高壓并聯(lián)電抗器和母線保護及輔助裝置標準化設(shè)計規(guī)范[S].北京：國家電網(wǎng)公司，2013.Q/GDW 175-2013 Standard specification for design of transformers,high voltage shunt reactors,busbar protection and auxiliary devices[S].Beijing∶China State Grid Corp,2013.