智能變電站母線保護二次系統提升安全措施可靠性的研究

湖北省電力公司檢修公司 丁 冬

智能變電站母線保護二次系統提升安全措施可靠性的研究

湖北省電力公司檢修公司 丁 冬

母線保護是所有保護中較為復雜的保護,因為涉及運行或非運行間隔及回路較多,任一回路的問題都可引起母線保護工作錯誤,導致母線保護誤動,被迫停電.智能變電站因其固有的特殊性,新建間隔接入母線保護后對運行間隔進行不停電調試的安全措施就顯得較為復雜.本文從GOOSE回路、軟壓板狀態校驗機制、兩重安措模式及現場調試方法等對智能變電站進行分析,提出了基于豪邁7000A繼保儀的220kV智能化母線保護調試方法及新間隔接入母線保護調試中的安全措施,以提升母線保護二次系統的安全可靠運行.

智能變電站;母線保護;軟壓板校驗機制;安全措施

0 引言

伴隨著電力需求激增,我國已大力建設并投產智能變電站,然而智能變電站的安全措施與傳統變電站的極大區別,其完整性直接影響保護動作的正確性與可靠性,尤其是新間隔接入母線保護不停電的安全措施.智能設備和以通信網絡為主的母線保護二次回路的健康狀況將直接影響整個智能變電站系統的正常運行[1-2].為解決上述問題,開展智能變電站繼電保護及相關回路動態監控及故障診斷技術的研究勢在必行[3-4].同時,針對智能變電站中,各類智能電子設備(IED)之間的信息交互依賴于SCD文件.變電站擴建需要系統集成商通過半手動的方式,對廠家提供的ICD文件及設計院提供的SSD文件集成和修改成SCD文件,而二次設備廠家(如母線保護、線路保護等)在從集成商提供的SCD文件中手動提取CID文件,下裝到保護設備中.另外,除設置了保護功能軟壓板外,還配置了SV接收軟壓板、GOOSE接收或發送軟壓板等,通過對SV及GOOSE軟壓板進行控制,能夠對保護裝置的信息發送以及接收進行控制,實現二次設備之間的"邏輯隔離".由"隔離"想到:智能變電站GOOSE回路安全措施應該由至少兩種不同原理的隔離技術構成,即采用兩重安全措施的模式.國內智能變電站調試主要分三大類:1)SCD文件配置及檢查(文本對比、虛端子圖對比);2)單機調試(為保證設備功能和配置正確對單個裝置進行試驗);3)分系統調試(對分系統有關聯的多個裝置進行試驗).在此基礎上舉例湖北500kV孱陵智能站基于豪邁7000A繼保儀母線保護調試方法一二,以分析智能變電站母線保護不停電調試的可行性、可靠性及可操作性.

1 軟壓板是智能變電站狀態檢修機制的核心

IEC61850第1版屬于基礎性規范,其中并未包含檢修機制相關的約束內容,但IEC61850第2版中留存了中國智能保護的檢修機制的思想,我們通過追究兩者不同之處發現:GOOSE報文數據品質位q的TEST位的二進制編碼為"0"或者"1"來判別是否實現檢修處理機制.在母線保護裝置正常運行中,裝置對GOOSE軟壓板檢修機制如下.

(1)母線保護投入運行后,母線保護裝置邏輯會自動對本裝置的GOOSE軟壓板投退狀態進行循環校驗,其校驗邏輯為:母線保護管理板與通信子板之間的GOOSE軟壓板CRC碼和管理板/通信子板的RAM區中GOOSE軟壓板的正反碼進行校驗,如一致則正確.

(2)如母線保護裝置檢修狀態或進行軟壓板狀態更改,保護邏輯自動對軟壓板狀態執行一次自動巡檢,其校驗方式為:母線保護管理板/通信子板的EEPROM區中GOOSE軟壓板的CRC校驗.

(3)裝置軟壓板更改:母線保護自動對通信幀中軟壓板更改后數值合法性校驗以及CRC校驗.

綜上所述,在現場實際檢修中,若采用第2版檢修機制,一需增大GOOSE報文字節長度,二需對現有裝置模型進行修改,上述兩點導致GOOSE報文傳輸的準確性大大降低,因此建議仍采用國內成熟的檢修機制.

2 母線保護調試和首檢提高其裝置的可靠性

在前提條件滿足以下3個:保證母線保護裝置的內部定義正確、檢修機制完整、檢修壓板不存在虛接的情況下,方可對智能變電站的二次隔離,采取如下方式:投退軟壓板及利用IEC61850檢修機制進行非物理隔離的方式.這就意味著:母線保護的調試和首檢中我們調試人員要采用保護光纖拔除的硬隔離措施(光纖拔除前進行編號和收發標記,核查原功能,并制作表格記錄清晰,功能備注完整,收發對應清晰,調試完成后依功能還原).然而以非物理斷鏈方式主要應用于定檢或消缺工作,其主要方式為:對軟壓板和檢修壓板進行投退設置或者邏輯配合來實現,逐步減少采用物理隔離.

3 制定合理的二次安全措施及調試方法(應用舉例)

(1)SV(即電流電壓)設定:選取保護收SV文件,首先系統設置--(電流、電壓變比),其次,進行通道映射,也就是電流電壓量的相別設定,智能站保護電流電壓采用雙AD配置,為防止輸入的雙A/D數據之一異常時勿動(不一致時閉鎖保護,裝置告警),所以電流、電壓一定配置兩遍.由于智能站采用數字化模式,測試儀存在很多光口,我們需要對通道進行設置,保證和測試儀所接光口一致,對于尾纖與與保護裝置相連時注意當測試儀光口的顯示燈如果不亮代表尾纖收發反了(也可以通過看保護裝置鏈路告警進行判斷).

(2)任選一個菜單,點擊61850進入配置界面,進來后可以對測試儀的功能進行選擇,功放輸出界面也就是常規站模擬量輸出選擇的,SV保文格式統一為618509-2,基于GOOSE網絡傳輸代替傳統開入開出回路則選擇GOOSE設置菜單來驗證母線閉重保護、遠跳及失靈保護動作失靈連跳主變三側GOOSE發出投入母線保護的功能軟壓板和該支路的間隔刀閘位置投入軟壓板,然后分別投該支路的GOOSE發送軟壓板,通過繼保7000A模擬母差保護動作.在進行驗證中應注意:僅投入對應驗證間隔的投入軟壓板、母差保護功能軟壓板、GOOSE發送軟壓板,非對應支路的上述軟壓板則全退.通過觀察對應的間隔保護的GOOSE接收報文看是否收到母線差動保護發出的閉鎖重合閘和遠跳GOOSE命令;失靈連跳主變三側GOOSE命令的正確性驗證同上述方法.

(3)驗證起失靈GOOSE命令接收:投入某支路失靈接收軟壓板,通過繼保7000A模擬間隔保護動作,核對該支路失靈GOOSE開入的正確性.同時驗證檢修機制驗證時,確認退出其他支路的間隔投入軟壓板、GOOSE發送軟壓板、起失靈接收軟壓板,確保僅跳對應間隔開關.邏輯閉鎖裝置講求順序化操作,因此安全措施的執行也應順序化,否則容易導致保護誤動或者閉鎖,例如:對母線上某一線路間隔進行停電檢修時,不能直接斷開此線路間隔物理鏈路,否則會造成母線差動保護的閉鎖.

(4)對于正在運行中的智能變電站,同時應該保證至少兩種不同的隔離方式去實現安全措施,以非物理斷鏈方式進行檢驗.在帶電檢修過程中,投入待檢修設備的檢修壓板后,應立即退出待檢修設備的功能軟壓板,從虛回路上斷開該設備與其他重要設備間的邏輯聯系,例如:保護裝置的檢修過程中,相應的保護裝置上退出跳閘出口軟壓板,同時投入檢修壓板,應在確保二次安全措施的可靠性.

4 基于豪邁繼保之星7000A的母線保護調試工作的心得

通過現場對500kV孱陵變電站中220kV孱澧II回線路間隔為例,基于豪邁繼保之星7000A的母線保護調試工作,心得如下:

在一次設備不停電情況下,線路保護檢修時,由母差保護內啟動失靈,閉鎖重合閘及遠跳回路功能測試時,應該采用以下安全措施[5].

(1)退出母差保護內啟動其他運行間隔失靈聯跳發送軟壓板及GOOSE發送軟壓板;

(2)投入線路保護、母差保護、對應間隔智能終端檢修軟壓板;

(3)線路差動保護光纖通道采用物理隔離,對側線路縱聯(差動)保護改信號狀態位置"0".為了防止母差保護誤跳運行設備,采用兩套安全措施:母差保護檢修壓板作為第一套安全措施,退出母差保護內運行間隔發送GOOSE報文軟壓板作為第二套安全措施.

(4)狀態/延時時間設置,對于廠家文件是有寫入延時的,一般在3-2000us間,調試時需進行設置.對于南瑞繼保保護裝置初次調試設置延時后.,如果更換延時進行調試則需要重啟保護裝置,否則保護無法識別測試儀所給狀態.

5 總結

本文提出了一種基于豪邁繼保之星7000A的孱陵智能變電站220kV母線保護調試方法,驗證母線保護裝置的各種邏輯和虛回路,舉例在不停電情況下的母線保護裝置調試方案以發現在目前國內廣泛采用的檢修機制下,智能變電站的二次安全措施中可能存在的問題,并提出了如何提升二次系統安全措施可靠性的問題研究:1)在單機調試及首檢過程中采用硬隔離方式,充分確保裝置可靠性;2)設備定檢及處缺時則充分利用軟壓板和狀態檢修機制來進行二次隔離,防止物理隔離時光纖鏈路損傷;3)二次安全措施票的執行應遵循兩套化的操作思路,以保障操作過程的可靠性;4)利用SCD文件比對系統和檢修機制的品質位設置:即檢修(TRUE)/非檢修(FALSE),測試儀有兩種不同的選擇,一種設置后為保持的;一種設置后為非保持,進行一次試驗后就恢復初始狀態,在母線保護調試中要特別重視.本文提出的研究思路對于提升智能變電站運行可靠性有重要的實踐意義.

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丁冬,湖北省電力公司檢修公司電力工程師.