智能變電站二次安全措施危險點分析

黃忠勝，廖小君，劉 娟，王婷婷，馮先正，張 里

(1.國網四川省電力公司技能培訓中心，四川 成都 610072；2.國網四川省電力公司成都供電公司，四川 成都 610081)

0 引 言

智能變電站繼電保護交流回路采樣被光纖網絡取代，其二次安全措施的重點主要包括SV采樣輸入回路及跳合閘、啟動失靈等開出回路等。常規變電站開出回路安全措施的實施，一直要求有危險點的回路都應設置明顯的斷開點，即在跳合閘、斷路器啟動失靈等開出回路都接入了可投退的硬壓板。而智能變電站的繼電保護二次回路安全措施主要是依靠數字軟壓板和檢修狀態硬壓板的投退[1]，使得停電設備和運行設備隔離過程中的危險點較為隱蔽。探討停電檢修時影響運行設備的危險點及可能導致的結果，有助于運行維護人員適應智能變電站二次安全措施新模式的變化。

1 智能變電站二次回路特點

智能變電站由于采用電子式互感器、智能終端以及信號傳輸方式的變化，較常規變電站而言其二次回路具有如下特點：

1)智能變電站采用電子式互感器。電子式互感器從一次采集單元到二次側的合并單元全部采用光纖，徹底解決了常規CT開路和PT短路給二次設備帶來的諸多問題。由于電子式互感器穩定性的原因，經歷前期運維實踐后，后期新建的智能變電站普遍采樣常規互感器+模擬式合并單元的結構。

2)智能變電站普遍采用智能終端。智能終端就地安裝在一次斷路器附件的戶外柜中，與斷路器、隔離開關之間的連接電纜很短，極大地降低了直流控制回路發生接地故障的可能性。而且智能終端是智能電力監測裝置，能夠對出口跳閘、斷路器及隔離開關位置等回路狀態進行監視，進一步提高二次短電纜連接的可靠性。

3)智能變電站二次裝置的連接方式，由光纖回路替代了常規變電站的電纜二次回路，模擬信號傳輸方式轉變為GOOSE、SV、MMS數字報文傳輸，要實現有效的隔離措施，不能僅是直接在物理傳輸回路設置斷開點，還得對裝置進行軟壓板和檢修狀態的設置，才能避免誤跳運行設備情況的發生。

2 二次安全措施的隔離技術

針對智能變電站繼電保護二次安全措施的規范并結合生產現場實際工作，提出了保證二次回路安全工作主要采用以下隔離技術。

2.1 軟壓板的投退

智能變電站保護裝置增加了很多軟壓板，替代常規保護部分硬壓板功能，如“GOOSE發送軟壓板”“間隔投退軟壓板”“失靈啟動 GOOSE 發送軟壓板”“GOOSE接收軟壓板”，軟壓板的投退為二次安全措施提供了邏輯斷開點。新的標準化設計規范對智能變電站繼電保護設備的軟壓板名稱和功能進行了統一定義[2-3]，從而保證不同廠家之間產品的通用性，降低了檢修人員在設備調試及檢驗前安全措施的難度，這對保證智能變電站二次設備運行維護有重要意義。

2.2 “投檢修態”硬壓板的投退

“投檢修態”壓板的投入將使裝置當中的報文“test”位置為“1”，目的為告知其他設備本裝置正處于檢修狀態，收到這個信息的其他裝置如果“投檢修態”壓板也是投入的狀態，即兩者檢修狀態一致，信號進行處理或動作；如果兩者檢修狀態不一致時，則報文視為無效，不參與邏輯運算。

智能變電站保護裝置、智能終端及合并單元的的檢修機制如表1所示。

表1 智能變電站各裝置檢修機制

從表1可以看出智能變電站與常規變電站的“檢修”硬壓板功能差異較大，“投檢修態”是智能變電站二次安全措施當中的關鍵步驟。在實施過程中，“投檢修態”在整個二次安全措施中與軟壓板的配合和所處步驟順序很重要。未考慮“投檢修態”硬壓板執行的先后順序，可能造成誤閉鎖運行的保護裝置如母線保護，一般在退出相應軟壓板后，再考慮投入檢修硬壓板。

2.3 拔除光纖形成硬隔離措施

反復拔除裝置間光纖，容易導致光纖接口使用壽命縮減、試驗功能不完整等問題[4]。利用發送側和接收側兩側裝置的軟壓板，可以形成數字邏輯斷開點，隔離虛回路，所以檢修作業不宜采用拔除光纖的措施[5]。但在不影響運行設備的前提下，下列情況可以考慮拔除光纖：1)必須斷開的鏈路，裝置之間沒有設置發送/接收軟壓板；2)新投運裝置的軟壓板和檢修硬壓板還沒有現場驗證。

3 二次安全措施實例分析

3.1 線路間隔停電檢修二次安全措施思路

目前，按照國家電網有限公司關于智能變電站的相關技術規范[6]，繼電保護功能的實現基本都是要求直接采樣和直接跳閘，即保護裝置的采樣和跳閘都經光纖直連傳輸，不經過交換機轉發，其余測控等功能的SV和GOOSE報文交互都是經過程層網絡傳輸，因此如圖1所示，智能變電站線路保護間隔的光纖通信采用的是點對點和組網相結合的方式。

以常見的采用傳統互感器+合并單元的模式為例，線路間隔停電檢修，線路保護二次安全措施涉及到母線保護和該間隔保護兩部分。其中母線保護需要對SV接收軟壓板(或該間隔投入軟壓板)、GOOSE啟動失靈接收軟壓板等采取對應的安全措施；該間隔保護需要對啟動失靈GOOSE發送軟壓板、檢修硬壓板等采取對應的安全措施。此外，有電流差動或縱聯保護的線路，還要將通往對側的光纖取下。

圖1 線路間隔

3.2 線路保護停電檢修危險點分析

在220 kV線路一次設備停電的情況下，校驗線路保護間隔，影響運行設備的危險點如圖2所示。危險點①：做線路合并單元試驗時，線路二次試驗電壓反送一次側，導致線路PT二次反送電。危險點②：線路二次電流送至線路電能表、網分錄波裝置等，導致網分錄波裝置啟動錄波功能。危險點③：線路保護通過到對側線路保護的光纖通道，導致發送啟動遠跳、本側線路電流、斷路器位置等信號送到對側線路保護。危險點④：線路合并單元的校驗試驗電流SV報文送至母線保護，導致母線保護有差電流。危險點⑤：校驗過程中線路保護動作，啟動失靈GOOSE報文(數值置為1)傳輸至母線保護，母線保護接收啟動失靈誤開入導致正常運行的母線保護告警。危險點⑥：線路間隔母線側隔離開關位置GOOSE報文(數值置為1)傳輸至母線保護，導致母線保護誤判為母線互聯狀態。

圖2 為線路間隔停電檢修危險點

3.3 應對的二次安全措施

針對危險點①，在該線路合并單元端子排處，將電壓回路打開連片，電流回路先短接再打開連片。針對危險點②、③，則取下光纖，并做好防塵保護措施。針對危險點④，采用退出母線保護該線路間隔SV接收軟壓板，該間隔的電流清零，并屏蔽相關鏈路報警，之后即使拔掉合并單元到母線保護的SV光纖，母線保護也不會報鏈路中斷告警。反之，如果在退出SV接收軟壓板前，拔掉至運行母線保護的SV采樣光纖，或者線路合并單元投入“投檢修態”硬壓板，都可能導致母線保護閉鎖運行或告警。針對危險點⑤，母線保護采用退出該線路間隔GOOSE啟動失靈接收軟壓板，退出后母線保護將屏蔽該線路相關鏈路的報警，并處理該線路的失靈開入信號。最后，采取投檢修壓板的方式隔離。

3.4 220 kV線路保護檢修二次安全措施優化

通過上述停電檢修危險點分析，具體二次安全措施建議如下：

1)在母線保護處退出該線路間隔的SV 接收軟壓板、啟動失靈GOOSE接收軟壓板，強制將線路間隔的母線隔離開關軟壓板置為分位。

2)在線路保護處退出啟動失靈GOOSE發送軟壓板。

3)投入該間隔合并單元、線路保護及智能終端檢修硬壓板。

4)在該合并單元端子排處將電流回路短接并斷開，斷開線路PT電壓回路。

5)取下到對側線路保護的尾纖，做好防塵保護措施，并完成其他補充安全措施。

該線路間隔第一套保護和第二套保護都按上述步驟實施。必須要考慮二次安全措施執行的先后順序，避免造成運行保護設備閉鎖或告警。首先，在關聯運行設備母線保護處形成SV、GOOSE鏈路斷開點，退出SV、GOOSE軟壓板；然后，在檢修設備線路保護處設置GOOSE鏈路斷開點，以及線路間隔投入檢修硬壓板，先處理軟壓再板處理硬壓板，并保證了二次安全措施的雙重化。

4 結 語

與常規變電站對比，智能變電站檢修的二次安全措施發生了較大的變化，合理有序地利用數字軟壓板形成通信鏈路上的“斷開點”，利用“投檢修態”硬壓板形成檢修機制上的“斷開點”，以上措施皆不是常規變電站安全措施概念上的“明顯斷開點”，不直觀，易遺漏。前面從危險點分析的角度，重點分析停電檢修裝置對運行裝置的影響，以線路保護停電檢修為例，結合二次系統的結構特點，明確每一步安全隔離措施針對的危險點，有助于運行維護人員對智能變電站二次安全措施的理解，對智能變電站二次安全措施的實施具有一定參考價值。