智能變電站二次設(shè)備安全隔離技術(shù)研究

摘 要：文章介紹了智能變電站現(xiàn)場校驗、缺陷處理、改擴建等現(xiàn)場作業(yè)二次設(shè)備安全措施執(zhí)行的四種隔離技術(shù)，并對此四種隔離技術(shù)優(yōu)缺點進行了分析和對比，提出了充分利用IED智能電子設(shè)備檢修機制，以軟、硬壓板，檢修壓板的投退為主，物理光纖鏈路的開斷為輔的雙重隔離方法，實現(xiàn)檢修裝置（新投運裝置）與運行裝置的安全隔離。

關(guān)鍵詞：智能變電站；安全措施；檢修機制；安全隔離

引言

智能變電站中，繼電保護功能不再是由單一裝置來實現(xiàn)，而是由合并單元、繼電保護裝置、智能終端通過光纖連接組成一個系統(tǒng)來實現(xiàn)。二次回路全部由光纖代替，模擬信號全部數(shù)字化，二次設(shè)備軟壓板代替硬壓板，檢修壓板帶來了全新的檢修機制，傳統(tǒng)繼電保護檢驗二次安全措施方法已不適應(yīng)智能變電站需要，目前對智能變電站的研究主要集中在技術(shù)層面對新技術(shù)新設(shè)備的應(yīng)用，對智能變電站二次安全措施的研究還相對較少，且部分有研究，但對于安全措施的探討還不夠全面[1-4]。如何在智能變電站校驗、缺陷處理、改擴建作業(yè)中，有效執(zhí)行安全措施，實現(xiàn)與運行裝置的安全隔離，對保障智能變電站設(shè)備的安全、穩(wěn)定和可靠運行具有重大意義。

1 安全隔離技術(shù)

1.1 SV信號隔離機制

（1）SV接收軟壓板。智能保護裝置均設(shè)置有SV接收軟壓板，當(dāng)智能保護裝置退出某間隔的SV接收軟壓板，則對應(yīng)間隔MU的模擬量及其狀態(tài)（包括檢修狀態(tài)）都不計入保護，保護按無此支路處理。跨間隔保護對SV接收壓板的關(guān)系處理如下：a.對于母差保護，若某側(cè)SV接收壓板退出，差動保護不計算該側(cè)；b.對于主變保護，若某側(cè)SV接收壓板退出，則該側(cè)后備保護退出，差動保護不計算該側(cè)。

實際工程中需根據(jù)一次設(shè)備停運情況，采取下列安全措施：a.對應(yīng)一次設(shè)備停運時，可退出SV接收壓板；b.對應(yīng)一次設(shè)備運行時，單間隔保護可直接退出保護，跨間隔保護需要退出與該SV鏈路相關(guān)的保護功能：母差保護需要退出母差功能，變壓器保護需要退出差動保護和本側(cè)后備保護。

（2）檢修壓板。合并單元設(shè)置了一塊“保護檢修狀態(tài)”硬壓板，該壓板屬于采用開入方式的功能投退壓板。當(dāng)該壓板投入時，相應(yīng)裝置發(fā)出的所有SV報文的TEST位值為TRUE。當(dāng)互感器需要檢修的時候，需要把合并單元的檢修壓板投上，這樣合并單元的報文就會帶有檢修位。當(dāng)保護裝置的檢修狀態(tài)和合并單元的檢修壓板不一致時，裝置會報“檢修壓板不一致”，閉鎖相關(guān)保護。單間隔的保護相當(dāng)于保護退出。目前跨間隔保護對檢修壓板的配合關(guān)系處理如下：a.當(dāng)母差保護檢修硬壓板與MU間隔檢修硬壓板不一致的時候，閉鎖母差保護；b.若主變保護檢修硬壓板與MU間隔檢修硬壓板不一致，則差動保護退出，與主變保護檢修狀態(tài)不一致的各側(cè)后備保護退出，如果與各側(cè)MU檢修壓板都不一致，則差動及所有后備保護都退出。

（3）裝置間的光纖。從物理上將保護與合并單元之間的光纖隔斷是最直接的隔離手段。從發(fā)送方斷開發(fā)送數(shù)據(jù)的光纖鏈路，可靠隔離信號，將導(dǎo)致接收方判斷為SV斷鏈而告警，并影響接收方邏輯，接收方不再處理光纖傳輸?shù)男畔?nèi)容。

1.2 GOOSE信號隔離機制

智能變電站GOOSE出口回路上串行設(shè)置有四種隔離手段：

（1）保護裝置本體上的GOOSE軟壓板。智能保護裝置（包括保測一體裝置）都設(shè)置有GOOSE發(fā)送軟壓板，在退出相應(yīng)壓板以后不再發(fā)送相應(yīng)的GOOSE報文（包括心跳報文）。GOOSE發(fā)送軟壓板用于控制GOOSE報文中發(fā)送的跳閘信號（包括其他信號）的有效性。當(dāng)發(fā)送軟壓板設(shè)置為1時，GOOSE報文中發(fā)送的信號反映裝置的實際狀態(tài)。當(dāng)發(fā)送軟壓板為0時，GOOSE報文中發(fā)送的信號始終為0。（2）接收側(cè)GOOSE接收軟壓板。GOOSE接收軟壓板用于控制IED設(shè)備接收GOOSE報文中的跳閘信號（包括其他信號）的有效性。如啟動失靈、解除復(fù)壓閉鎖等，在GOOSE接收側(cè)設(shè)置GOOSE接收軟壓板，作為雙側(cè)安措以提高可靠性。當(dāng)GOOSE接收軟壓板為1時，保護裝置按照GOOSE報文的實際內(nèi)容進行處理。當(dāng)GOOSE接收軟壓板為0時，保護裝置不再處理GOOSE報文的實際內(nèi)容，而是根據(jù)接收信號的邏輯自動設(shè)置固定的值，例如裝置將接收的啟動失靈、失靈聯(lián)跳信號清零，防止保護誤動作。（3）檢修壓板。智能保護裝置及智能終端均設(shè)置了一塊“保護檢修狀態(tài)”硬壓板，該壓板屬于采用開入方式的功能投退壓板。當(dāng)該壓板投入時，相應(yīng)裝置發(fā)出的所有GOOSE報文的TEST位值為TRUE。下一級設(shè)備接收的報文與本裝置檢修壓板狀態(tài)進行一致性比較判斷，如果兩側(cè)裝置檢修狀態(tài)一致，則對此報文信息作有效處理；如果兩側(cè)裝置檢修狀態(tài)不一致，則對此報文信息作無效處理。（4）裝置間的光纖。從物理上將保護與保護間或保護與智能終端之間的光纖隔斷是最直接的隔離手段。從發(fā)送方斷開發(fā)送數(shù)據(jù)的光纖鏈路，可靠隔離信號，將導(dǎo)致接收方判斷為GOOSE或SV斷鏈而告警，并影響接收方邏輯，接收方不再處理光纖傳輸?shù)男畔?nèi)容。

2 安全隔離技術(shù)對比

2.1 投檢修壓板和發(fā)送壓板

優(yōu)點：操作簡單，僅需要對被檢修設(shè)備進行操作。

缺點：（1）當(dāng)發(fā)送設(shè)備出現(xiàn)異常時，可能失效，無法實現(xiàn)信號的可靠隔離；（2）考慮到保護裝置軟件異常，僅依靠GOOSE發(fā)送/接收軟壓板投退可靠性不夠；（3）保護校驗時，需用測試儀接收裝置的GOOSE發(fā)送信號，此時又需投入GOOSE發(fā)送軟壓板；（4）對于SV來說，不能簡單的投入合并單元檢修壓板，需要首先退出運行保護的SV接收軟壓板（如母差保護）。

2.2 接收軟壓板

優(yōu)點：可靠的信號隔離。

缺點：需要在沒有檢修的間隔操作，操作較為復(fù)雜。智能終端目前無接收軟壓板。

2.3 斷光纖鏈路

優(yōu)點：明顯的物理斷開點，可靠的隔離信號。

缺點：（1）多次插拔可能導(dǎo)致設(shè)備損壞；（2）導(dǎo)致接收方報警干擾運行。

3 二次設(shè)備檢修安全措施執(zhí)行方法

通過對智能變電站繼電保護發(fā)送軟壓板、接收軟壓板、檢修壓板、光纖鏈路四種安全隔離技術(shù)的分析比較，文章認(rèn)為應(yīng)充分利用智能電子設(shè)備檢修機制，以投退軟、硬壓板，檢修壓板的為主，開斷物理光纖鏈路的為輔實現(xiàn)智能變電站檢修裝置（新投運裝置）與運行裝置的安全隔離。

下面以220千伏主變保護為例，說明智能變電站二次設(shè)備安全措施具體執(zhí)行方法。其他間隔如線路保護等檢修時的安全措施參考執(zhí)行。對于母差保護檢修則需注意為確保安全，宜斷開母差保護至運行回路的光纖鏈路。

220千伏主變保護其典型配置以及與其它保護裝置的網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系示意圖，如圖1所示（母線保護以高壓側(cè)為例）。

3.1 變壓器停電情況下，主變保護檢修校驗

（1）退出主變保護跳各側(cè)母聯(lián)、分段及總路開關(guān)的跳閘出口軟壓板、啟動高中壓側(cè)失靈出口、高中壓側(cè)失靈解復(fù)壓軟壓板。（2）退出220千伏和110千伏母線保護主變高、中壓側(cè)SV接收軟壓板、啟動失靈、解除復(fù)壓閉鎖GOOSE接收軟壓板及母差保護跳主變回路GOOSE發(fā)送軟壓板。（3）投入主變各側(cè)合并單元、智能終端、主變保護檢修硬壓板。（4）分別取下主變保護至220千伏、110千伏等級GOOSE組網(wǎng)光纖（退出的光纖應(yīng)做好標(biāo)識及記錄，并用相應(yīng)保護罩套好）。（5）在高、中壓側(cè)合并單元處取下至220千伏、110千伏母差保護的SV輸出光纖（退出的光纖應(yīng)做好標(biāo)識及記錄，并用相應(yīng)保護罩套好）。（6）斷開主變各側(cè)合并單元端子排處的常規(guī)電流互感器電流電壓連片。

3.2 主變保護缺陷處理

（1）退出主變保護跳各側(cè)母聯(lián)、分段、總路、閉鎖備自投的出口軟壓板，退出啟動高中壓側(cè)失靈出口、解除高中壓側(cè)失靈保護復(fù)壓閉鎖軟壓板。（2）退出高、中壓側(cè)對應(yīng)母線保護側(cè)該變壓器支路啟動失靈、解除復(fù)壓閉鎖GOOSE接收軟壓板；（切記不能退出該間隔的SV接收軟壓板或間隔投入軟壓板）。（3）投入該主變保護檢修壓板。（4）取下主變保護背板各側(cè)GOOSE直跳、GOOSE組網(wǎng)光纖（需要對該保護進行校驗時，退出的光纖應(yīng)做好標(biāo)識及記錄，并用相應(yīng)保護罩套好）。

3.3 某側(cè)合并單元缺陷處理

（1）退出對應(yīng)主變保護跳各側(cè)母聯(lián)、分段、總路、閉鎖備自投的出口軟壓板，退出啟動高中壓側(cè)失靈出口、高中壓側(cè)失靈解復(fù)壓軟壓板。（2）退出對應(yīng)母差保護的差動保護、失靈保護功能軟壓板。（3）投入合并單元檢修壓板。（4）在合并單元端子排處將常規(guī)電流互感器輸入端可靠短接后，斷開至合并單元的電流連片（需要對合并單元加量校驗時）。

3.4 某側(cè)智能終端缺陷（失去電壓切換功能及對應(yīng)主變保護、母差失靈保護出口跳該開關(guān)的功能，需投入對應(yīng)母差保護側(cè)該回路的刀閘強制軟壓板使之與實際位置一致）

（1）投入對應(yīng)母差保護側(cè)該回路的刀閘強制軟壓板使之與實際位置一致。（2）退出智能終端跳閘出口硬壓板。（3）投入缺陷智能終端的檢修壓板。

4 結(jié)束語

文章通過對智能變電站繼電保護檢修安全隔離技術(shù)的研究，提出了智能變電站的二次設(shè)備檢修的隔離技術(shù)。并以220千伏主變保護為例，提出了在一次設(shè)備停電和不停電情況下裝置校驗、缺陷處理、改擴建作業(yè)中安全措施執(zhí)行的具體實施方法。

參考文獻

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