陳衛(wèi)

(國網湖南省電力公司，湖南長沙410014)

杉樹變電站220 kV線路縱聯(lián)差動保護裝置故障分析

陳衛(wèi)

(國網湖南省電力公司，湖南長沙410014)

Fault analysis of Shanshu Substation 220 kV line longitudinal differential protection device

本文分析了杉樹變電站220 kV線路縱聯(lián)差動保護裝置某故障發(fā)生過程，給出了事故分析過程及相應的改善措施。為了防止此類事故的再次發(fā)生，文章進一步引申分析了SCD文件的管控措施，以保證SCD文件的安全性、完整性和一致性，提升智能變電站安全運行水平。

智能變電站；線路保護裝置；事故分析；SCD文件管控

近年來，以全站信息數字化、通信平臺網絡化和信息共享標準化為基本特征的智能變電站得到了迅猛發(fā)展〔1－3〕。與常規(guī)變電站不同，智能變電站以網絡通信方式替代了大量的二次回路電纜，原來由電纜傳輸單一信號構成的純電路結構變成以光纜傳輸多路信號，因而無法從外部物理連接直接分析整個回路。二次系統(tǒng)信息由模擬量向數字量的這種轉變給變電站二次系統(tǒng)的設計、調試、運行管理和維護帶來了巨大的變革，圖紙不再是變電站二次系統(tǒng)調試最重要的資料，取而代之的是智能變電站配置描述(Substation Configuration Description，以下簡稱SCD)文件〔4－9〕。SCD文件是反映智能變電站系統(tǒng)配置信息的重要工具，主要針對變電站內一次系統(tǒng)結構、各智能電子設備配置參數及智能電子設備之間的通信配置等信息。作為調試、運維及改、擴建的直接依據，其規(guī)范性與正確性對于保證智能變電站安全穩(wěn)定運行至關重要。

隨著智能化變電站數量增多，基于SCD文件的管理辦法也得到了更多管理者的青睞，但是由于SCD管控系統(tǒng)尚未大規(guī)模使用，因此在很多方面存在不足，給智能變電站的安全運行留下了隱患。以二次回路設計為例，目前智能變電站二次回路設計由設計院出虛端子表和光纜清冊，集成商依據虛端子表配置變電站配置描述文件的二次虛回路，設計院不能獨立完成二次回路的設計工作，需要集成商配合完成，兩個環(huán)節(jié)的獨立模式帶來了設計和配置的一致性問題，集成商的配置文件可能與設計輸出不一致，甚至造成配置文件的錯誤。文中以杉樹變電站220 kV線路縱聯(lián)差動保護裝置某次故障為例，指出SCD文件可讀性差給文件集成過程造成的隱患，分析了事故原因并給出了相應的改善措施，研究成果有利于提高SCD文件的管理水平和智能變電站的安全運行水平。

1 故障概況

杉樹智能變電站是湖南省第一座220 kV新一代智能變電站擴大示范工程，本期建設規(guī)模為180 MVA變壓器1臺，220 kV線路2回，110 kV線路3回。

杉樹變電站投產試運行期間，兩回220 kV線路合環(huán)進行保護校驗時線路縱聯(lián)差動保護裝置出現(xiàn)故障。杉樹變電站兩回220 kV線路分別為攸杉線、杉滴線，兩條線路的保護配置相同，第一套為某廠家生產的線路保護裝置，第二套為另一廠家生產的線路保護裝置。兩回線路前期沖擊受電及核相均正確。線路合環(huán)后，調試人員在進行帶負荷檢查時發(fā)現(xiàn)，220 kV杉滴線路的第一套線路保護裝置顯示縱聯(lián)差動保護兩側電流差為10 mA左右，而第二套線路保護裝置顯示縱聯(lián)差動保護兩側電流差為33 mA，且差流的大小隨負荷大小變化而變化。詳細數據見表1—2。

表1 后臺顯示負荷潮流情況

表2 線路保護負荷電流情況

從上述故障現(xiàn)象來看，兩回線路的第一套線路保護顯示的負荷電流和差流是符合現(xiàn)場實際情況的，也與兩側變電站保護裝置的顯示值接近，可以判斷為帶負荷檢查合格。第一套線路保護裝置兩側電流相位差為186°左右(理論值為180°)，且不隨負荷大小變化而變化，可判斷為線路電容電流引起，且與理論計算基本吻合。但第二套線路保護裝置自身采樣與第一套裝置顯示基本一致，說明從外部互感器、合并單元到裝置自身采樣環(huán)節(jié)均沒有問題，可以排除外部原因。但兩側電流相位差為197.5°(理論值為180°)，且隨負荷電流增大而增大，最高相位差達到220°。后現(xiàn)場調試人員與對側變電站聯(lián)系，對兩側數據進行了同步比對，發(fā)現(xiàn)將線路兩側保護裝置的實時數據進行比對，人工計算兩側電流相位差為186°左右，與第一套線路保護數據一致，由此可以判斷第二套線路保護裝置在發(fā)送及解析數據時出現(xiàn)問題導致兩側電流相位差不正確。

針對故障分析結論，調試人員開展了如下故障查找工作:1)核實線路兩側保護裝置型號及版本，經核實線路兩側保護裝置型號及版本一致；2)核實線路保護通道延時對保護采樣的影響，通過變換光纖通道的方式，將第二套線路保護裝置的通道延時由1 200 μs降至400 μs，但裝置差流沒有變化；3)核實第二套保護裝置內部設置，要求廠家現(xiàn)場服務人員與研發(fā)人員聯(lián)系，在廠內搭建測試環(huán)境進行測試。在現(xiàn)場測試過程中，使用標準配置文件反復驗證未發(fā)現(xiàn)此現(xiàn)象，而使用現(xiàn)場配置文件驗證能夠復現(xiàn)此差流異?，F(xiàn)象。進一步檢查現(xiàn)場裝置配置，發(fā)現(xiàn)SV文件配置中丟失“shift”(調相角)和“delayChan”(額定延時通道選擇)字段。因此，保護裝置無法通過該參數對電流電壓采樣值進行通道延時補償，造成兩側二次采樣數據無法同步，使兩側差動保護出現(xiàn)計算差流。進一步檢查現(xiàn)場SCD文件發(fā)現(xiàn)PSL－603UA－FA－G設備中相關端口信息及私有信息均被刪除。

找到故障的癥結所在，對裝置端口信息按實測數據進行了配置，并重新下載了保護裝置CS板卡的配置文件，現(xiàn)場調試人員再次進行了保護校驗及傳動試驗。線路再次投入運行后，帶負荷檢查正確，詳細數據見表3。

表3 第二套線路保護再次投運帶負荷實測結果

2 故障分析

為簡化現(xiàn)場人員配置工作，避免現(xiàn)場人員手動修改配置文件出錯導致裝置異常，新六統(tǒng)一裝置建模時研發(fā)特意增加裝置私有信息、SV和GS端口信息，并要求服務人員使用VSCL61850工具從SCD文件或CID文件中一鍵導出所有配置。但設計單位和系統(tǒng)集成商制作SCD文件時，由于第三方配置工具軟件的兼容性等原因，刪除了PSL－603UA－FA－G裝置的私有信息及端口信息，導致裝置配置導出時無法通過工具選擇SV及GS端口，需手動配置，且導出的SV配置丟失關鍵字段，而廠家服務人員現(xiàn)場也沒有對該私有信息進行檢查核對，導致兩側差動保護采樣同步時出現(xiàn)角差。從本次杉樹變電站投產期間發(fā)生的220 kV線路縱聯(lián)差動保護出現(xiàn)的故障分析來看，SCD文件現(xiàn)場管控存在一定的隱患。SCD文件由變電站配置語言(Substation configuration description language，以下簡稱SCL)描述，當前在實際應用中尚存在以下問題:

1)文件可讀性差。SCD文件采用的是SCL語言，在沒有專門閱讀器的情況下難以得到準確的解讀，不利于現(xiàn)場工程人員理解，由此降低了SCD文件現(xiàn)場審查的多樣性和充分性，客觀上也增加了服務人員現(xiàn)場文件配置出錯的可能性。

2)SCL語言現(xiàn)場審查體系尚未完善。由于SCD管理手段才投入實際工作不久，多數情況下工作人員缺少一個能夠完成所有審查工作的軟件，而流于僅僅檢查語言描述格式的正誤。事實上，通過CRC校驗即可查看SCD文件的完整性，從而避免事故的發(fā)生。當配置文件丟失“shift”和“delayChan”后，相應部分的CRC校驗碼會相應發(fā)生變化，由此作為告警信號輔助現(xiàn)場人員有效提高配置文件集成的正確性。

3)一套SCD文件所涵蓋的內容是十分巨大的，內部含有大量的配置文件，對整個變電站的工作起到了決定性的作用。SCD文件的正確性是確保變電站穩(wěn)定正常工作的基礎，而SCD文件通常是系統(tǒng)集成商現(xiàn)場生成，而非設計單位制作，變更缺乏設計單位的確認和歸口管控，容易出現(xiàn)疏漏。

為了避免類似故障在智能變電站今后的運行維護中再次發(fā)生，可以加強以下幾點:1)建立完善的管理措施。智能變電站的管理工作應當貫穿整個過程，從設計圖的編繪，變電站的調試與運行，都應當設計好完善的管理手段，確保SCD文件不至于被破壞。必要時可采用有效的監(jiān)護制度，增加操作SCD文件的可靠性。同時，系統(tǒng)集成商在變電站完成系統(tǒng)調試后，需與保護裝置生產廠商核實最終的SCD文件是否與保護程序一致，是否在集成過程中對保護程序造成了修改或遺失，雙方需簽字確認。2)應當明確各部門在SCD文件的編制工作中的職責，明確分工確保文件的正確。特別是裝置的私有信息，廠家現(xiàn)場技術人員需要進行人工核對檢查。有必要時應當采取一定的技術手段，開發(fā)并投入運行SCD輔助文件來幫助管理，提升整個變電站的管理效率。特別是便捷、有效的SCD校驗工具的開發(fā)，對于保證SCD文件操作過程的可靠性有重大實際意義。3)保護裝置出廠聯(lián)調時，需要進行相關的模擬試驗。如線路保護的采樣同步性測試，尤其是常規(guī)微機線路保護和智能站線路保護配合時，現(xiàn)場難以實施，需要在出廠聯(lián)調階段進行確認。

3 總結

鑒于SCD文件重要性強、涉及環(huán)節(jié)多以及技術門檻高，SCD文件管控系統(tǒng)研究正受到學者及工程師的廣泛關注。文中基于杉樹變電站220 kV線路縱聯(lián)差動保護裝置的一次細微故障，分析了故障的產生機理，給出了相應的改進措施。為了防止類似故障在智能變電站的設計調試、工程驗收、運行維護等階段再次發(fā)生，進一步對SCD文件的管理措施作了細致引申分析。分析成果有利于最大限度地保證SCD文件的安全性、完整性和一致性，保障和提升智能變電站安全運行水平。

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TM773.4

B

1008-0198(2016)05-0068-03

10.3969/j.issn.1008-0198.2016.05.018

陳衛(wèi)(1980)，男，本科，主要從事電網建設管理工作。

2016-02-03