姚 亮， 陳 琦， 鄒 磊

(國電南京自動(dòng)化股份有限公司，江蘇南京，211100)

隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，現(xiàn)代電網(wǎng)的規(guī)模不斷擴(kuò)大，新建、擴(kuò)建、改造、檢修工作日益增多，而且傳統(tǒng)變電站與智能變電站在較長的一段時(shí)期內(nèi)會(huì)大量共存，同一座變電站內(nèi)傳統(tǒng)設(shè)備與智能設(shè)備也會(huì)在一段時(shí)期內(nèi)同時(shí)在網(wǎng)運(yùn)行，因此設(shè)備的改造投運(yùn)工作日趨繁重。設(shè)備投運(yùn)涉及設(shè)備驗(yàn)收、穩(wěn)定校核、保護(hù)整定、方案編制、調(diào)度操作、現(xiàn)場作業(yè)等諸多環(huán)節(jié)，是一項(xiàng)復(fù)雜的電力工作，需要計(jì)劃、調(diào)度、變電檢修工區(qū)、超高壓工區(qū)等多部門專業(yè)人員互相協(xié)作，密切配合。電網(wǎng)日趨堅(jiān)強(qiáng)，分層分區(qū)工作進(jìn)一步深入，社會(huì)對電網(wǎng)供電可靠性要求也不斷提高，現(xiàn)在的設(shè)備投運(yùn)方案暴露出操作工作量大、風(fēng)險(xiǎn)高造成電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)大、供電可靠性及效率低等問題，給電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來極大隱患。為提高電網(wǎng)運(yùn)行的效益、保障供電可靠、減少投運(yùn)工作負(fù)擔(dān)，亟需對電網(wǎng)設(shè)備投運(yùn)方案進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估分析，研究、制定改進(jìn)措施，并建立全過程、全方位的電網(wǎng)安全預(yù)控體系[1-4]。

1便攜式保護(hù)的研制

1.1臨時(shí)保護(hù)在投運(yùn)中的應(yīng)用現(xiàn)狀

設(shè)備投運(yùn)一般都需要進(jìn)行沖擊合閘、核相、二次定相、保護(hù)相量檢查等工作。投運(yùn)的繼電保護(hù)裝置，要帶負(fù)荷對其接線正確性進(jìn)行檢測。以往變電站在設(shè)備投運(yùn)時(shí)，校驗(yàn)保護(hù)或通過電流繼電器和時(shí)間繼電器組成的臨時(shí)保護(hù)裝置，如圖1所示，或借用母聯(lián)（分段）保護(hù)裝置或者線路保護(hù)裝置客串保護(hù)裝置。其是一種非常簡單的反應(yīng)相間和接地故障的過電流保護(hù)[5，6]，但目前國內(nèi)尚未有專業(yè)的臨時(shí)保護(hù)裝置，因此現(xiàn)場只能采用一些替代方案，亟需性能更加完善的，具有完整自檢、自測、自校的便攜式繼電保護(hù)裝置。

1.2新式便攜式保護(hù)的技術(shù)特點(diǎn)

基于可靠、安全、便捷的要求，為滿足在不同變電站之間頻繁移動(dòng)使用，便攜式保護(hù)采用了面向用戶、應(yīng)用及產(chǎn)品的嵌入式平臺(tái)技術(shù)，符合DL/T478—2013要求[7]；機(jī)箱采用全封閉一次成型、背插式結(jié)構(gòu)，具有較高的抗振動(dòng)、粉塵和電磁干擾能力。箱體僅為215 mm（寬）×210 mm （高）×280 mm（深），面板將保護(hù)控制操作區(qū)域和外設(shè)接口區(qū)域分開。

可開啟的透明面罩內(nèi)的部分為保護(hù)控制顯示及操作區(qū)域，由鍵盤、指示燈、液晶顯示屏、壓板、復(fù)歸按鈕組成。元器件合理的布局和面板的數(shù)控精密加工使該部分模塊顯得和諧、穩(wěn)重，易于操作與觀察，體現(xiàn)電力設(shè)備的可靠特質(zhì)。同時(shí)透明面罩可防止無關(guān)人員誤操作。而裝置左側(cè)的部分為外設(shè)接口區(qū)域，平時(shí)由一扇可開啟的活動(dòng)門防護(hù)，內(nèi)置開關(guān)、航空插座、光纖接口。使用時(shí)將活動(dòng)門打開，即可進(jìn)行相應(yīng)的操作。將功能區(qū)域進(jìn)行明確劃分既便于日常工作中的觀察和使用，又可防止誤操作，達(dá)到了美觀和功能性的統(tǒng)一。裝置滿足GB 4208—2008標(biāo)準(zhǔn)[8]，設(shè)有防護(hù)面板，無外露端子，由于安全防護(hù)措施到位，可以長期安全運(yùn)行，已申請外觀圖形專利并公開 （申請?zhí)?00930043076.2，公開號(hào)CN301161630）。

便攜式保護(hù)適用更寬的直流電壓范圍88～253 V。為同時(shí)能滿足傳統(tǒng)變電站和智能變電站的應(yīng)用需求，交流采樣既能支持傳統(tǒng)的模擬量采集，其中傳統(tǒng)采樣自適應(yīng)CT二次額定電流為1 A或5 A的工況，裝置亦可以接收來自合并單元輸出DL/T 860.92（IEC 61850-9-2）或 GB/T 20840.8（IEC 60044-8）格式的采樣值（SV）[9-12]。而跳閘方式既能支持傳統(tǒng)接點(diǎn)方式輸出，也可以支持通過GOOSE報(bào)文方式輸出跳閘信號(hào)，裝置動(dòng)作時(shí)同時(shí)輸出跳閘動(dòng)作接點(diǎn)和跳閘GOOSE報(bào)文，如圖2所示。SV采樣及GOOSE服務(wù)在保護(hù)CPU中實(shí)現(xiàn)，通過裝置通信光纖接口實(shí)現(xiàn)與其他設(shè)備進(jìn)行通信。便攜式保護(hù)主要由采樣模塊、CPU模塊、I/O模塊和人機(jī)交互模塊組成，保證該保護(hù)能在不同電壓等級(jí)、不同運(yùn)行環(huán)境的變電站內(nèi)均可靠、友好、通用的運(yùn)行，已經(jīng)申請實(shí)用新型專利并公開 （申請?zhí)?01220604387.8，公開號(hào) CN202997531U）。

圖2便攜式保護(hù)模塊配置

1.3便攜式保護(hù)與其他臨時(shí)保護(hù)的對比

便攜式保護(hù)與臨時(shí)搭接保護(hù)和母聯(lián)（分段）或線路保護(hù)客串保護(hù)的比較如表1所示。

由此可見，臨時(shí)搭接的保護(hù)和其他保護(hù)客串的保護(hù)由于其自身原因，與專用的便攜式保護(hù)比較，在經(jīng)濟(jì)性、安全性、可用性等方面有諸多不足。

2便攜式保護(hù)在投運(yùn)工程中的應(yīng)用

2.1便攜式保護(hù)的回路接入

便攜式保護(hù)裝置一般按單套配置，220 kV間隔接于第二套保護(hù)屏，不啟動(dòng)失靈；500 kV間隔接于斷路器保護(hù)，啟動(dòng)失靈。若系統(tǒng)配置2套便攜式保護(hù)裝置，則分別接入對應(yīng)的保護(hù)屏中，保護(hù)跳閘接點(diǎn)接入斷路器對應(yīng)的一組跳閘線圈。220 kV旁路間隔單套配置便攜式保護(hù)裝置時(shí)，保護(hù)跳閘接點(diǎn)分別接入斷路器的兩組跳閘線圈。電纜接線時(shí)斷開電流試驗(yàn)端子排1D1、1D3、1D5的試驗(yàn)連接片，回路按圖3所示連接裝置。

當(dāng)SV采樣和GOOSE跳閘時(shí)，只需要對應(yīng)接入裝置的光纖端口，裝置根據(jù)配置的相關(guān)地址信息接收合并單元的SV報(bào)文和發(fā)送GOOSE報(bào)文至智能終端[13-15]。

2.2便攜式保護(hù)在設(shè)備投運(yùn)中的操作流程

變電站設(shè)備投運(yùn)時(shí)，傳統(tǒng)方案采用空出一條母線的方法，一次設(shè)備的倒閘操作較復(fù)雜，系統(tǒng)運(yùn)行方式薄弱，啟動(dòng)時(shí)間長。啟動(dòng)方案必須充分考慮因系統(tǒng)運(yùn)行方式的調(diào)整而帶來的不利影響，有時(shí)還需采取防全停措施直至臨時(shí)限電，以防止產(chǎn)生不良后果。而在保護(hù)回路中加裝便攜式保護(hù)裝置，可以減少運(yùn)行一次設(shè)備操作的工作量，降低操作風(fēng)險(xiǎn)和系統(tǒng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，減少啟動(dòng)時(shí)間，提高供電的可靠性，確保電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

表1裝置性能對比

圖3便攜式保護(hù)電氣接線

（1）經(jīng)過檢驗(yàn)合格后的便攜式保護(hù)可以直接投入運(yùn)行，不需要進(jìn)行帶負(fù)荷試驗(yàn)。

（2）保護(hù)運(yùn)行期間，不允許對便攜式保護(hù)接線及其相關(guān)回路進(jìn)行任何變動(dòng)，應(yīng)防止新設(shè)備保護(hù)帶負(fù)荷試驗(yàn)工作影響保護(hù)的正常運(yùn)行，防止保護(hù)失去電源、誤退跳閘出口、失靈出口及電流回路開路或被短接等情況發(fā)生。

（3）便攜式保護(hù)為單套配置時(shí)，在設(shè)備沖擊及保護(hù)帶負(fù)荷試驗(yàn)期間，保護(hù)應(yīng)始終處于投入運(yùn)行狀態(tài)。

（4）單套配置的220 kV線路和500 kV主變220 kV開關(guān)臨時(shí)保護(hù)在設(shè)備啟動(dòng)沖擊前投入。設(shè)備保護(hù)帶負(fù)荷試驗(yàn)時(shí)需先進(jìn)行第一套設(shè)備保護(hù)的帶負(fù)荷試驗(yàn)。所有試驗(yàn)正確結(jié)束，第一套設(shè)備保護(hù)投運(yùn)后，再進(jìn)行第二套保護(hù)帶負(fù)荷試驗(yàn)工作，同時(shí)停用臨時(shí)保護(hù)，此后臨時(shí)保護(hù)不再投入使用。

（5）雙重化的便攜式保護(hù)運(yùn)行。保護(hù)裝置帶負(fù)荷試驗(yàn)采用逐套進(jìn)行的方法，當(dāng)?shù)谝惶自O(shè)備保護(hù)進(jìn)行帶負(fù)荷試驗(yàn)時(shí)，相應(yīng)的第一套臨時(shí)保護(hù)停用，第二套臨時(shí)保護(hù)投入運(yùn)行。第一套設(shè)備保護(hù)帶負(fù)荷試驗(yàn)結(jié)束后，投入第一套保護(hù)，而第一套臨時(shí)保護(hù)不再投入。隨后停用第二套臨時(shí)保護(hù)后進(jìn)行第二套設(shè)備保護(hù)帶負(fù)荷試驗(yàn)。第二套臨時(shí)保護(hù)帶負(fù)荷試驗(yàn)結(jié)束后，投入第二套設(shè)備保護(hù)，而第二套臨時(shí)保護(hù)不再投入，并待啟動(dòng)試驗(yàn)項(xiàng)目結(jié)束后進(jìn)行保護(hù)拆除。

2.3便攜式保護(hù)應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)分析

以雙母線接線方式，配置2臺(tái)主變、四回出線的典型220 kV變電站為例。采用傳統(tǒng)啟動(dòng)方案時(shí)，啟動(dòng)前后方式的調(diào)整和恢復(fù)，變電站現(xiàn)場共約有300項(xiàng)操作、耗時(shí)約6 h，而新的啟動(dòng)方案僅需約70項(xiàng)操作、耗時(shí)2 h，不僅提高了工作效率，也降低了設(shè)備投運(yùn)的風(fēng)險(xiǎn)。

與傳統(tǒng)的空出一條母線的投運(yùn)方案相比較，新的設(shè)備投運(yùn)方案無需進(jìn)行母線倒排工作。由于運(yùn)行方式的來回調(diào)整增加了投運(yùn)時(shí)間，傳統(tǒng)投運(yùn)方案一般每個(gè)間隔的母線倒閘一次需要1 h。以每年投運(yùn)主變8臺(tái)（750～1 000 MV·A），每臺(tái)500 kV主變以平均負(fù)載為300 MV·A，正式投運(yùn)推遲8 h計(jì)算，則減少的供電量約為 240 萬 kW·h，以 10 元 /（kW·h）計(jì)，每次經(jīng)濟(jì)效益為2 400萬元，則一年新增的經(jīng)濟(jì)效益為1.92億元。

3結(jié)束語

該便攜式保護(hù)裝置采用保護(hù)控制操作和外設(shè)接口分區(qū)設(shè)計(jì)；既支持傳統(tǒng)模擬量輸入，自適應(yīng)二次額定電流1 A和5 A，也能接收SV報(bào)文；既能提供傳統(tǒng)的開出接點(diǎn)，亦能輸出GOOSE報(bào)文。同時(shí)裝置能在110 V或220 V直流電源的正常工作，傳統(tǒng)電氣量連接采用航空端子，數(shù)字量通信提供LC和ST兩種光纖接口方式，可靠、安全、便捷地滿足不同運(yùn)行環(huán)境的變電站內(nèi)使用要求。便攜式保護(hù)在電網(wǎng)設(shè)備投運(yùn)中的應(yīng)用遵循“安全性、適用性、通用性、經(jīng)濟(jì)性”協(xié)調(diào)統(tǒng)一原則，無需進(jìn)行母線倒排工作，減少在投運(yùn)啟動(dòng)時(shí)的運(yùn)行方式調(diào)整，合理減少操作風(fēng)險(xiǎn)，防止啟動(dòng)時(shí)的保護(hù)死區(qū)，通過提升工作效率和提高電網(wǎng)管理水平，促進(jìn)了安全生產(chǎn)，帶來良好的社會(huì)效應(yīng)和較好的經(jīng)濟(jì)效益。

[1]牟善科.電網(wǎng)檢修計(jì)劃安排與優(yōu)化系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)[D].杭州：浙江大學(xué)，2007.

[2]蔣獻(xiàn)偉，黃民翔，許 諾，等.供電設(shè)備檢修計(jì)劃優(yōu)化[J].電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化學(xué)報(bào)，2007，19(4)：116-120.

[3]顏 偉，林 燁，羅錫斌，等.考慮負(fù)荷轉(zhuǎn)移的檢修計(jì)劃安全校核優(yōu)化方法[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2010，34(16)：92-96.

[4]劉 艷，劉國良，顧雪平.輸電網(wǎng)架恢復(fù)方案線路投運(yùn)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2011，35(13)：12-16.

[5]常風(fēng)然，張 洪，高艷萍.新設(shè)備投運(yùn)與繼電保護(hù)運(yùn)行方式[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2003，27(21)：89-91.

[6]秦江平.關(guān)于電網(wǎng)新設(shè)備投運(yùn)模式的探討及建議[J].廣西電力，2008，32(6)：68-70.

[7]DL/T 478—2013繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置通用技術(shù)條件[S].北京：中國電力出版社，2013.

[8]GB 4208—2008外殼防護(hù)等級(jí)(IP)代碼[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2009.

[9]DL/T 860.92—2006，變電站通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)第9-2部分：特定通信服務(wù)映射(SCSM)映射到ISO/IEC 8802-3的采樣值[S].

[10]IEC 61850-9-2，Communication Networks and Systems in Substations-Part 9-2∶Specific Communication Service Mapping(SCSM)-Sampled Values over ISO/IEC 8802-3[S].

[11]GB/T 20840.8—2007互感器第8部分：電子式電流互感器[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2007.

[12]IEC 60044-8 Instrument Transformers-Part 8 Electronic Current Transformers[S].

[13]馮亞東，李 彥，王 松，等.IEC 61850-9-2點(diǎn)對點(diǎn)采樣值傳輸在繼電保護(hù)中的實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2012，36(2)：82-85.

[14]李鐵成，張兵海，張 立，等.投運(yùn)前繼電保護(hù)向量檢查技術(shù)在智能變電站的應(yīng)用[J].河北電力技術(shù)，2012，31(4)：1-2.

[15]周 斌，仇新宏，黃國方，等.基于IEC 61588和GOOSE的交互式采樣值傳輸機(jī)制[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2012，36(20)：80-83.