智能變電站軟壓板誤操作事故分析及改進(jìn)

靳 文，徐 亮

（國(guó)網(wǎng)寧夏電力有限公司中衛(wèi)供電公司，寧夏 中衛(wèi) 755000）

引言

近幾年，隨著我國(guó)電力市場(chǎng)的迅速發(fā)展和大規(guī)模施工，在變電所運(yùn)行中出現(xiàn)了許多新技術(shù)、新設(shè)備。其中包括新型互感器、“九統(tǒng)一”、“六統(tǒng)一”保護(hù)裝置、智能終端、集成裝置等。軟壓板是智能電子器件的核心部件，它控制著整個(gè)軟件的某些功能，也決定著某個(gè)采樣和控制通道的倒流。在智能變電所中，常規(guī)的保護(hù)器仍采用硬連接件。目前，除維修及遠(yuǎn)動(dòng)式硬壓之外，其它輔助裝置，如智能化變電所的輔助裝置均已完成了柔性壓板式。軟壓板起到連接設(shè)備與外接電線的作用，關(guān)系到是否能夠正常地完成工作和操作。智能化變電所的軟壓板類型有：保護(hù)作用的軟壓板、保護(hù)定值的狀態(tài)調(diào)節(jié)軟壓板、信號(hào)恢復(fù)控制軟壓板、SV接受軟壓板，GOOSE輸出壓力板及測(cè)量和控制功能的壓板。

1 智能變電站主變壓器誤動(dòng)作情況分析

1.1 智能變電站設(shè)備設(shè)備概況

某智能化變電所有2座220 kV主要變電所，于2013年7月投入使用。1、2號(hào)主變壓器為OSFSZ10-180/220三相自耦合有載調(diào)壓變壓器[1]，由山東達(dá)馳公司生產(chǎn)。2號(hào)主變保護(hù)裝置為長(zhǎng)園深瑞PRS-778-D系列。PSIU641智能終接機(jī)集成裝置由國(guó)電南自公司生產(chǎn)，其主要保護(hù)裝置為國(guó)電南自所生產(chǎn)的設(shè)備。

1.2 變壓器跳閘前運(yùn)行的方式

在220 kV 1號(hào)母線上，220 kV變電站的4737、1號(hào)主變壓器2701切換。潁正線4738、正薛線2C22、2號(hào)主變壓器2702在220 kV母線上操作。采用2700開閉環(huán)網(wǎng)絡(luò)的220 kVⅠ和Ⅱ母線，1號(hào)主變母線110 kV I段母線890、891、893、895線路，2號(hào)主變母線110 kVⅡ區(qū)母線892、894、896號(hào)線路（894、896充電）。1號(hào)主變35 kV I區(qū)母線3604線路，2號(hào)主變35 kVⅡ區(qū)母線3614。

1.3 主變壓器誤動(dòng)作情況

在2015年4月12日11點(diǎn)19分，220 kV該智能變電站2號(hào)主變壓器差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，跳開主變壓器2702、802和3602開關(guān)。跳閘時(shí)，正午變110 kVⅡ段母線所送892線所帶的110 kV變電站備自投成功，894、896線充電運(yùn)行，110 kV沒有損失負(fù)荷，35 kV口孜3614線損失負(fù)荷約3 MW。

2 事故原因分析

經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)初步調(diào)查，發(fā)現(xiàn)2號(hào)變壓器及其套管、2702、802、3602間隔設(shè)備外觀正常，無放電現(xiàn)象。報(bào)告、安排2號(hào)主變和三邊開關(guān)進(jìn)入維修，進(jìn)一步檢查和試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)2號(hào)主變煤氣保護(hù)裝置中沒有任何氣體，繞組變形和油化驗(yàn)試驗(yàn)通過，2號(hào)主變壓器3602開關(guān)和電流互感器試驗(yàn)通過，2號(hào)主變壓器35 kV母線橋試驗(yàn)通過。2號(hào)主變保護(hù)的定值調(diào)整是準(zhǔn)確的，回路是絕緣和正確的，流動(dòng)的極性是對(duì)的。22：45，2號(hào)主變的沖擊試驗(yàn)通過，并對(duì)其進(jìn)行了有效的差動(dòng)防護(hù)矢量試驗(yàn)。

技術(shù)專家于4月13號(hào)抵達(dá)工地，調(diào)查分析二次設(shè)備故障數(shù)據(jù)。經(jīng)野外故障記錄儀分析，此次事故屬于2號(hào)主變低壓側(cè)區(qū)外區(qū)內(nèi)的失效，經(jīng)對(duì)2號(hào)主變兩組設(shè)備的故障錄像資料進(jìn)行了分析，結(jié)果顯示：2號(hào)主變兩組設(shè)備的故障記錄都存在差電流，并且處于失效狀態(tài)。B、C兩個(gè)階段均能達(dá)到縱差式保護(hù)的工作狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)縱向差動(dòng)保護(hù)的工作。根據(jù)實(shí)測(cè)資料，2號(hào)主變兩組設(shè)備的低壓端電壓、電流取樣值都是0，沒有出現(xiàn)零漂移現(xiàn)象，而故障記錄儀則有相應(yīng)的取樣資料。

2.1 2號(hào)主變壓器保護(hù)裝置虛端子的連接情況分析

對(duì)此智能化變電所進(jìn)行的SCD資料進(jìn)行實(shí)地檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)2號(hào)主變A組同時(shí)訂閱高、中、低側(cè)SV信號(hào)（低側(cè)為合智集成設(shè)備），信道正確。B套保護(hù)裝置的配置同A套保護(hù)裝置，由此可以驗(yàn)證，在SCD文件配置方面沒有任何問題[2]。

2.2 2號(hào)主變壓器保護(hù)裝置的SOE報(bào)文分析

分析A、B兩套主變保護(hù)設(shè)備的SOE位移資料發(fā)現(xiàn)，2號(hào)主變差保護(hù)運(yùn)行時(shí)，兩套SV軟壓盤處于退開狀態(tài)，導(dǎo)致低壓端取樣資料出現(xiàn)不正常現(xiàn)象。

對(duì)主變壓器SOE事件記錄圖分析可知，2號(hào)主變差動(dòng)保護(hù)工作的主要因素在于：2014年11月17日，2號(hào)主變兩組保護(hù)設(shè)備的第一個(gè)分支電壓SV軟壓盤已停止使用。在發(fā)生事故的瞬間，由于低壓端發(fā)生了外接失效，導(dǎo)致低電壓端的電流無法正確收集。同時(shí)，由于沒有參加主變的保護(hù)，出現(xiàn)了差動(dòng)電流，致使2號(hào)主變的差動(dòng)防護(hù)未能避開低電壓側(cè)區(qū)外部失效，造成了系統(tǒng)誤動(dòng)。

3 智能變電站軟壓板防誤操作的解決措施

3.1 基本流程

1）必須決定一次裝置的工作區(qū)域，即有關(guān)切換裝置的區(qū)域。在功能性軟面板中，一次裝置是保護(hù)區(qū)域中的全部切換裝置，例如：母線差動(dòng)保護(hù)裝置。對(duì)輸出軟壓力盤而言，一次裝置的作用域是由所述跳脫輸出所操縱的切換裝置或啟動(dòng)失敗、聯(lián)跳的相應(yīng)切換裝置。對(duì)于接受軟盤，一次裝置是SV或GOOSE相應(yīng)的切換裝置。

2）對(duì)一次裝置的工作狀況進(jìn)行判定，在一次裝置處于不工作的情況下，可以對(duì)其進(jìn)行直接控制[3]。否則，就必須對(duì)主要裝置的防護(hù)完整性進(jìn)行判定，包括主要防護(hù)的完整性或失效防護(hù)的完整性。失效防護(hù)有關(guān)的軟墊判定失效防護(hù)的完整性，剩余的軟壓力片判定主要防護(hù)是否完好。

3）在不完全防護(hù)的情況下，嚴(yán)禁對(duì)軟壓力盤進(jìn)行動(dòng)作。否則，將會(huì)對(duì)主裝置的防護(hù)工作狀況進(jìn)行判定。

4）在不能使用的情況下，如防護(hù)工作或維修狀況不符合等情況下，嚴(yán)禁使用軟壓力盤。其他用途軟壓板、出口軟壓板、GOOSE接受軟板均可工作，而SV接受軟壓板時(shí)，還要判定該保護(hù)設(shè)備是否處于“投跳閘”的狀況。

5）SV接受軟壓力盤，在此保護(hù)器“投跳閘”時(shí)，嚴(yán)禁使用軟開關(guān)，或使用此軟開關(guān)。

3.2 軟壓板防誤操作實(shí)現(xiàn)策略

1）在智能化變電所中，遠(yuǎn)程控制軟面板通常是在監(jiān)控背景下完成的。同時(shí)，主裝置遙信狀態(tài)、遙測(cè)值狀態(tài)、輔助裝置壓板狀態(tài)、控制回路監(jiān)測(cè)信號(hào)和報(bào)警信號(hào)等全部發(fā)送到監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的后臺(tái)[4]。這樣，這些初級(jí)設(shè)備和二級(jí)設(shè)備的數(shù)據(jù)就可以被整合到監(jiān)測(cè)背景中，從而達(dá)到對(duì)軟壓板的抗錯(cuò)誤控制。

2）在IEC61850系統(tǒng)中，在繼電器軟壓力控制系統(tǒng)中，使用了加強(qiáng)安全執(zhí)行預(yù)選擇控制（SBOw)，類似于開關(guān)、刀閘等遠(yuǎn)程控制。當(dāng)前的監(jiān)控背景中，在遠(yuǎn)程控制運(yùn)行之前需要進(jìn)行防錯(cuò)的邏輯檢查，只有經(jīng)過了防錯(cuò)檢查，方可按照增強(qiáng)SBOw程序運(yùn)行，避免了刀開關(guān)的錯(cuò)誤。

3）在監(jiān)控背景中，控制面板的遠(yuǎn)程控制也可以參考刀片的運(yùn)行過程，添加一個(gè)防止錯(cuò)誤的檢查，在經(jīng)過檢查之后，可以進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。因此，在監(jiān)視背景中，軟面板的遠(yuǎn)程控制特性相關(guān)資訊加入了“遠(yuǎn)程控制表征ID”的功能，利用ID選擇與一個(gè)邏輯運(yùn)算公式相聯(lián)系，從而對(duì)軟件防誤碼進(jìn)行修改。這個(gè)表達(dá)式可以用傳統(tǒng)的與、或、非以及傳統(tǒng)的加、減、乘、除、三角函數(shù)等操作，對(duì)遙信狀態(tài)、遙測(cè)值、電測(cè)值和虛點(diǎn)等進(jìn)行邏輯上的與、或、非以及傳統(tǒng)的數(shù)理計(jì)算。在實(shí)際遠(yuǎn)程控制下，遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)會(huì)根據(jù)與遠(yuǎn)程控制目標(biāo)相關(guān)的邏輯表達(dá)方式，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。

如果計(jì)算值是1，就可以進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，并進(jìn)行增強(qiáng)SBOw的工作流；若計(jì)算值為0，停止遠(yuǎn)程控制，并發(fā)出警告，如“不符合邏輯，禁用遠(yuǎn)程控制”，以避免出現(xiàn)錯(cuò)誤，并便于操作人員迅速查找故障，找出問題的原因。在基本建設(shè)調(diào)試或有特別要求的情況下，可以通過對(duì)邏輯運(yùn)算的檢查，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，確保在特定條件下使用軟壓力片。

4）在軟件控制系統(tǒng)遠(yuǎn)程控制中，控制系統(tǒng)的控制功能主要有主設(shè)備的遙信狀態(tài)、電流遙測(cè)值狀態(tài)、保護(hù)系統(tǒng)壓力盤狀態(tài)和報(bào)警等，所有的邏輯值都能從監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)中提取出狀態(tài)，并進(jìn)行相應(yīng)的邏輯計(jì)算。根據(jù)以上的防錯(cuò)策略，邏輯表達(dá)式包括一次設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、保護(hù)完整性、保護(hù)狀態(tài)和保護(hù)“投跳閘”狀態(tài)等。在一座智能化變電所中，500 kV線路的B組側(cè)開關(guān)SV接受軟壓力片的實(shí)際電路顯示如上頁圖1所示。由于B套防護(hù)側(cè)切換SV接受軟壓力面板動(dòng)作，會(huì)使B套防護(hù)能力自動(dòng)脫離，因此，在防錯(cuò)邏輯中僅需要對(duì)A套主機(jī)防護(hù)的完整性和防護(hù)狀況進(jìn)行判定。

圖1 線路保護(hù)SV接受軟壓板防誤邏輯圖示

4 結(jié)語

在智能化變電站普及的今天，軟壓板作業(yè)是電力系統(tǒng)運(yùn)行和維護(hù)的一項(xiàng)關(guān)鍵工作。如果使用不當(dāng)，造成不適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)行為，就會(huì)對(duì)智能變電所的安全運(yùn)行構(gòu)成極大的危脅。因此，在遠(yuǎn)程控制軟盤上添加一個(gè)防止錯(cuò)誤的判斷邏輯，就可防止由于人工錯(cuò)誤而導(dǎo)致的運(yùn)行故障，對(duì)提高智能變電站的運(yùn)營(yíng)管理，保障智能變電站安全可靠運(yùn)行，有著十分重大的現(xiàn)實(shí)意義。

文中所述的“二次保護(hù)”軟壓板防錯(cuò)操作技術(shù)已經(jīng)在某項(xiàng)目的監(jiān)測(cè)背景中試用，提高了系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和可靠性。隨著技術(shù)的發(fā)展，今后，在控制中心末端對(duì)變電所的軟面板進(jìn)行遠(yuǎn)程控制時(shí)，還可以把這種軟件的抗誤碼功能植入到遠(yuǎn)程控制設(shè)備上，通過遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備的實(shí)時(shí)信息，防止故障發(fā)生。