侯超軍,張 寧,楊志萍

(山西省電力公司超(特)高壓輸變電分公司,山西太原 030006)

7SD522差動保護(hù)裝置通訊異常的分析

侯超軍,張 寧,楊志萍

(山西省電力公司超(特)高壓輸變電分公司,山西太原 030006)

通過對西門子7SD522差動保護(hù)裝置通訊異常的分析,發(fā)現(xiàn)在運行過程中兩側(cè)保護(hù)裝置接收時鐘的不同步性,對7XV 5662轉(zhuǎn)換器內(nèi)置主時鐘的設(shè)置,保證7SD522差動保護(hù)裝置正常運行。提出了在光纖保護(hù)中,保護(hù)主時鐘對兩側(cè)保護(hù)裝置同步性采樣的重要性,以及和外部通信方式的主時鐘的匹配。

西門子7SD522差動保護(hù);通訊異常;主時鐘;同步

0 引言

500 kV朔云線西門子7SD522差動保護(hù)裝置調(diào)試中,發(fā)現(xiàn)保護(hù)報警信息,同時通道不平衡度超過設(shè)定門檻值,差動保護(hù)被閉鎖現(xiàn)象。為保證裝置正常運行,我們匯同西門子保護(hù)研發(fā)人員對7SD522裝置的通道進(jìn)行檢驗。在排除缺陷的過程中,發(fā)現(xiàn)由于系統(tǒng)時鐘不同步造成的7SD52保護(hù)告警并閉鎖差動保護(hù)的問題在系統(tǒng)不是一種偶然的現(xiàn)象。

山西500 kV電網(wǎng)增加南北第三條通道的線路中,500 kV朔云線北起500 kV朔州站,南至太原500 kV云頂山站,全長172.2 km。保護(hù)采用兩主兩后配置,主保護(hù)分別采用西門子7SD522差動保護(hù)裝置,與之配套的是國電南自的PSL602后備保護(hù)和SSR530過電壓保護(hù)裝置;另一套保護(hù)分別為RCS931保護(hù) (主后一體)和RCS925過電壓保護(hù)裝置。

1 西門子7SD522差動保護(hù)介紹

7 SD610是一款差動保護(hù)裝置,結(jié)合線路、變壓器所需的差動保護(hù)功能,提供適合各種類型的兩端線路差動保護(hù);可提供差動保護(hù)區(qū)內(nèi)的變壓器和補償線圈的保護(hù),也適用于串補或并補線路系統(tǒng);它的快速選相短路測量能力可使之應(yīng)用于單相及三相故障清除。

7 SD52線路差動保護(hù)安全、快速、高選擇性、可靠地為Siprotec線路差動保護(hù)設(shè)立了線路保護(hù)的新基準(zhǔn)。Siprotec線路保護(hù)建立了新的應(yīng)用性、擴(kuò)展性以及通訊網(wǎng)絡(luò)接口適應(yīng)性的新標(biāo)準(zhǔn)。即使對于被保護(hù)區(qū)域內(nèi)復(fù)雜的線路,變壓器連接方式均可實現(xiàn)高效準(zhǔn)確地保護(hù)。

完全不同保護(hù)功能的真正冗余配置——差動保護(hù)與距離保護(hù)配置在同1臺裝置中,將差動保護(hù)與距離保護(hù)作為不同原理的保護(hù)相結(jié)合,可以大大提高兩者的選擇性和可靠性。差動保護(hù)與距離保護(hù)組合在一個保護(hù)單元內(nèi),并行工作,相互獨立,同樣都有高速保護(hù)的性能,可以大大加強(qiáng)對故障的監(jiān)測與反應(yīng)能力。距離保護(hù)的不同動作區(qū)還可以為鄰近線路與元件保護(hù)提供遠(yuǎn)后備保護(hù)功能。

Sip rotec差動保護(hù)適用于各種通訊通道,Siprotec可以根據(jù)通訊通道的物理特性而加以自動調(diào)整優(yōu)化?？梢栽陂L達(dá)100 km的范圍內(nèi)采用光纖、導(dǎo)引線或者通訊網(wǎng)絡(luò)[1]。在任何情況下,對于所有的通道類型,均可以提供可靠的動作特性。Siprotec便捷靈活的通訊方式可以把差動保護(hù)直接與多?；騿文９饫w連接。最大傳輸距離可達(dá)120 km。X21或G703同步接口確保與數(shù)字通訊網(wǎng)絡(luò)的連接。通道傳送延時,信號穩(wěn)定時間與誤碼率可以被自動檢測并加以修正。Sip rotec差動保護(hù)確實具有便捷靈活的通訊方式。

2 西門子7SD522差動保護(hù)通訊異常的現(xiàn)象

在500 kV朔云線西門子7SD522差動保護(hù)裝置調(diào)試中,發(fā)現(xiàn)保護(hù)報警信息,同時通道不平衡度超過設(shè)定門檻值,差動保護(hù)被閉鎖。

如圖1所示,500 kV朔云線西門子7SD522差動保護(hù)通道為2 M數(shù)據(jù)口通訊,通道采用為復(fù)用光纖通道,500 kV朔云線通道有主通道和備用通道構(gòu)成,主通道為朔州站直接到云頂山站光纖復(fù)合架空地線OPGW(Optical Fiber Composite Overhead Ground Wive)光纜通道,備用通道為500 kV朔州站—500 kV神頭二電廠—500 kV忻州站—500 kV侯村站—500 kV晉中站—500 kV云頂山站。西門子7SD522差動保護(hù)通道取主通道方式,當(dāng)主通道異常時自動切換為備用通道。

圖1 光纖通訊系統(tǒng)通訊拓?fù)鋱D

圖2 保護(hù)事件紀(jì)錄

圖3 保護(hù)通道統(tǒng)計數(shù)據(jù)

從圖2中可以看到:7SD522保護(hù)檢測到通訊延時不平衡度太大 “0325 Port:Delay time unsymmetry to large ON”,導(dǎo)致縱聯(lián)差動保護(hù)被閉鎖“03148 Diff:Differential protection is b locked ON”。

由圖3可見,通道延時時間為1.33 m s,平均每分鐘通訊數(shù)據(jù)可用率為100%,數(shù)據(jù)表明通道沒有誤碼,延時也在合理的范圍內(nèi)。通訊方面通道測試數(shù)據(jù)符合標(biāo)準(zhǔn),工作正常,但無法提供通道不平衡時間參數(shù)[2]。

3 西門子7SD522差動保護(hù)通訊異常的分析

經(jīng)再次檢查通道后確定SDH通道工作正常,可排除通道原因。

排除其他故障原因后,最大的可能是2 M G703轉(zhuǎn)化器 (制造商為上海埃德電磁技術(shù)有限公司,型號為SMZ512)的性能不佳造成了上述異常情況,如圖4所示。

圖4 G703網(wǎng)絡(luò)示意圖

經(jīng)與西門子研發(fā)人員再次溝通后一致認(rèn)為問題是在2 M的G703轉(zhuǎn)換器上,西門子保護(hù)有兩種時鐘同步方式。

a)內(nèi)時鐘同步方式。使用兩側(cè)縱差保護(hù)的內(nèi)部時鐘對數(shù)據(jù)流的延時和偏差進(jìn)行修正,內(nèi)部時鐘的偏差相對穩(wěn)定,保護(hù)很容易達(dá)成同步運行狀態(tài),該方式主要用于光纖直連和通道延時及平衡度相對穩(wěn)定的通訊方式。

b)內(nèi)時鐘+外部G703時鐘同步方式。保護(hù)除了使用內(nèi)部時鐘對數(shù)據(jù)流的延時和偏差進(jìn)行修正外,還利用G703網(wǎng)路的數(shù)據(jù)流中的時鐘進(jìn)行修正。原因是此時整個通訊系統(tǒng)有3個時鐘:2個保護(hù)裝置的內(nèi)部時鐘和1個通訊網(wǎng)絡(luò)時鐘,3個時鐘會有偏差,運行一階段后偏差會積累。

在現(xiàn)場排查故障過程中,我們觀察到保護(hù)裝置的通道延時從1.202m s緩慢變大到1.352 ms再突變到1.202 ms,循環(huán)往復(fù),保護(hù)每幾分鐘就告警一次。國產(chǎn)SMZ-512轉(zhuǎn)換器使用透明傳輸方式和保護(hù)通訊,其直接將光信號轉(zhuǎn)換成G703電信號傳送,不向保護(hù)提供G703網(wǎng)路時鐘信號。根據(jù)在這種通訊模式下保護(hù)使用內(nèi)時鐘同步方式判斷,可以判定是由于整個系統(tǒng)時間的不同步度超過了保護(hù)能夠修正的范圍造成的7SD52保護(hù)告警并閉鎖差動保護(hù)的問題。

確認(rèn)問題后發(fā)現(xiàn)西門子7XV 5662轉(zhuǎn)換器使用報文帶時鐘編碼方式和保護(hù)通訊,能向保護(hù)提供G703通道時鐘信息,保護(hù)可以使用內(nèi)時鐘+外時鐘同步方式處理更大的時鐘不同步。

為了解決朔云現(xiàn)場出現(xiàn)的問題,擬用2臺西門子生產(chǎn)的2 M G703轉(zhuǎn)化器 (型號為7XV 5662)來替換目前安裝在朔云線現(xiàn)場的轉(zhuǎn)化器。

4 結(jié)束語

西門子公司在華北電力科學(xué)研究院對國產(chǎn)SMZ-512和西門子7XV 5662 2M G703轉(zhuǎn)換器做了對比實驗,證明7SD522保護(hù)能夠?qū)嶋H發(fā)生的通道不平衡進(jìn)行告警。通過使用7XV 5662轉(zhuǎn)換器,差動保護(hù)可以對系統(tǒng)的時鐘不同步進(jìn)行修正。

現(xiàn)場更換安裝7XV 5662轉(zhuǎn)換器。上電后經(jīng)過觀察,不再有通道延時緩慢波動的現(xiàn)象,短路由通道延時時間固定在1.38m s,長路由通道延時時間固定在2.46 ms,保護(hù)不再告警,加電流測試,保護(hù)動作正確,因系統(tǒng)時鐘不同步而造成的7SD52保護(hù)告警并閉鎖差動保護(hù)的問題已經(jīng)解決。

[1] Billintion R,Billinton JE.Distribu tion system reliability indices[J].IEEE T rans on Pow er System,1989,4(1):561-568.

[2] STEWART M G,M ELCHERS R E.Probabilistic risk assessment of engineering system[M].London:K luw er Academ ic Kap,1997:35-38.

Analysisof Abnormal Communication of Siemens Differential Protection(7SD522)

HOU Chao-jun,ZHANG Ning,YANG Zhi-ping
(Extra(ultra)high voltage transmission&transformation branch Co.,of SEPC,Taiyuan,Shanxi 030006,China)

The non-synchronicity is found o f clock receiving protection devices at two sides,based on the ana lysis of abnormal communication of Siemens differential p rotection(7SD522).Themain clock shall be set inside the converter 7XV 5662 to ensure the normaloperation of differential p rotection(7SD522).The importance is em phasized on synchronization sampling of main clock p rotection at tw o sides in op tical fiber p rotection,and thematchingmethod to ex ternal communication ofmain clock is proposed.

Siemens differential p rotection;abnorma l communication;main clock;synchronization

TM 774

B

1671-0320(2010)01-0041-03

2009-11-10,

2009-12-17

侯超軍 (1972-),男,山西運城人,1995年畢業(yè)于沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)電氣自動化專業(yè),高級工程師,從事繼電保護(hù)工作;

張 寧 (1981-),男,河北辛集人,2007年畢業(yè)于太原理工大學(xué)電力系統(tǒng)自動化專業(yè),碩士,從事繼電保護(hù)工作;

楊志萍 (1975-),女,山西朔州人,1997年畢業(yè)于太原理工大學(xué)生產(chǎn)過程自動化專業(yè),高級工程師,從事通信儀表工作。