陶偉龍， 唐小平， 高 強(qiáng)， 張 駿， 湯雪鵬， 陶 承

(1.國網(wǎng)合肥供電公司， 安徽 合肥 230022； 2.國網(wǎng)安徽省電力有限公司， 安徽 合肥 230022； 3.國網(wǎng)肥西供電公司， 安徽 肥西 231200)

0 引言

近年來，智能變電站因具備全站信息數(shù)字化、通信平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)化、信息共享標(biāo)準(zhǔn)化等特點(diǎn)受到了大力推廣。與常規(guī)變電站保護(hù)裝置相比，智能變電站保護(hù)裝置的功能實(shí)現(xiàn)方式發(fā)生了較大變化，其主要體現(xiàn)在保護(hù)裝置硬接線回路被虛端子鏈路替代，裝置功能性硬壓板被數(shù)字化軟壓板替代[1]。上述變化給保護(hù)裝置檢修工作的安措確認(rèn)可靠性帶來了一定的影響。此外，目前大部分智能變電站保護(hù)裝置集中安放于保護(hù)室中，其一次系統(tǒng)狀態(tài)的確認(rèn)也給保護(hù)裝置安措布置帶來一定的風(fēng)險(xiǎn)隱患。本文提出了一種適用于智能變電站的保護(hù)裝置安措校驗(yàn)系統(tǒng)，借助站內(nèi)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)獲取一次系統(tǒng)的狀態(tài)信息，結(jié)合保護(hù)裝置的定值、壓板信息綜合判斷保護(hù)裝置安措布置是否滿足要求。

1 保護(hù)裝置安措校驗(yàn)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接入

目前，220 kV智能變電站中，以IEC61850通訊規(guī)約為基礎(chǔ)，采用“三層兩網(wǎng)”的雙星型站內(nèi)通信網(wǎng)絡(luò)成為了主流趨勢[2]。保護(hù)裝置與一次設(shè)備間的信息交互主要通過SV(Sampled Value)信號(hào)和GOOSE(Generic Object Oriented Substation Event)信號(hào)，如圖1所示。其中，SV信號(hào)主要傳輸一次設(shè)備的電壓、電流實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。在“三層兩網(wǎng)”系統(tǒng)中，SV信號(hào)分為直接采集供保護(hù)裝置使用的直采信號(hào)和經(jīng)組網(wǎng)上傳給測量、后臺(tái)使用的組網(wǎng)信號(hào)，設(shè)備檢修中提供的電壓、電流信號(hào)直接從裝置背板SV直采光口輸入。同理，GOOSE信號(hào)也分為直跳信號(hào)和組網(wǎng)信號(hào)。保護(hù)裝置相關(guān)開關(guān)的狀態(tài)信息通過GOOSE組網(wǎng)信號(hào)上傳至過程層交換機(jī)。此外，保護(hù)裝置將本裝置自檢、告警等信號(hào)傳至站控層中心交換機(jī)。

圖1220kV智能變電站GOOSE網(wǎng)絡(luò)圖

智能變電站中保護(hù)裝置檢修前的安措布置是否正確、齊備，主要由三個(gè)方面所決定。一是，一次設(shè)備狀態(tài)是否符合保護(hù)裝置檢修的條件，即隔離開關(guān)、斷路器、相應(yīng)的接地刀閘狀態(tài)是否正確；二是，保護(hù)裝置本身的功能壓板、出口壓板是否正確；三是，相關(guān)保護(hù)裝置的壓板狀態(tài)是否正確，即聯(lián)跳回路安措。本文所述的保護(hù)裝置安措校驗(yàn)系統(tǒng)通過過程層網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)獲取一次設(shè)備狀態(tài)信息，通過站控層中心交換機(jī)獲得保護(hù)裝置的自檢信息，即裝置定值、壓板及告警信息。通過上述信息結(jié)合預(yù)先設(shè)定的檢修狀態(tài)模板判斷一二次系統(tǒng)狀態(tài)是否滿足檢修需要，壓板投退是否正確、齊備。

2 智能變電站保護(hù)裝置安措校驗(yàn)流程

文中所研發(fā)的智能變電站保護(hù)裝置安措校驗(yàn)系統(tǒng)，不僅可以實(shí)現(xiàn)定值、壓板校驗(yàn)功能，還可以通過過程層GOOSE組網(wǎng)獲取一次設(shè)備狀態(tài)信息，從而實(shí)現(xiàn)變電站一二次信息的全模型確認(rèn)，保證保護(hù)裝置檢修過程中不會(huì)造成一次系統(tǒng)誤動(dòng)或正常運(yùn)行設(shè)備拒動(dòng)現(xiàn)象。

該系統(tǒng)的安措校驗(yàn)流程由4個(gè)步驟構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)保護(hù)裝置檢修期間的全閉環(huán)性安措校驗(yàn)。如圖2所示。校驗(yàn)過程可以采用兩種校驗(yàn)方式，一是根據(jù)“九統(tǒng)一”裝置標(biāo)準(zhǔn)虛端子連接方式，結(jié)合當(dāng)?shù)貦z修部門常見檢修方式和常見保護(hù)裝置使用說明[3-7]，通過歸納總結(jié)獲得內(nèi)置模板信息；二是采用輸入保護(hù)裝置安措模板。該安措校驗(yàn)系統(tǒng)以內(nèi)置模板信息為主，并開放自定義安措模板功能。

圖2 智能變電站保護(hù)裝置安措校驗(yàn)流程

2.1 選擇檢修主設(shè)備

根據(jù)國家電網(wǎng)公司管理規(guī)定，“工作票制度”是保證現(xiàn)場安全的重要組織措施之一，二次檢修人員持票進(jìn)行檢修工作。由文獻(xiàn)[8]可知，屬于同一電壓等級(jí)、位于同一平面場所，工作中不會(huì)觸及帶電導(dǎo)體的幾個(gè)電氣連接部分，以及一臺(tái)變壓器停電檢修，其斷路器(開關(guān))也配合檢修時(shí)才可以使用同一張工作票，即每次檢修工作其主檢修設(shè)備是固定的。檢修工作開始前，保護(hù)裝置安措校驗(yàn)系統(tǒng)需要確認(rèn)檢修主設(shè)備，通過內(nèi)置安措庫，自動(dòng)制定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化安措模板。

圖3 保護(hù)裝置初始狀態(tài)記錄

2.2 記錄裝置初始狀態(tài)

根據(jù)保護(hù)裝置檢修工作要求，檢修前需要記錄裝置的運(yùn)行定值區(qū)、定值參數(shù)及壓板狀態(tài)，檢修工作結(jié)束后需恢復(fù)裝置初始狀態(tài)。記錄內(nèi)容可按裝置類型進(jìn)行歸納整理，如圖3所示。

2.3 相關(guān)一次設(shè)備狀態(tài)確認(rèn)

保護(hù)裝置安措校驗(yàn)系統(tǒng)通過過程層網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)獲取相關(guān)一次設(shè)備狀態(tài)，根據(jù)一次設(shè)備狀態(tài)確定安措模板。其中，線路保護(hù)狀態(tài)可以劃分為“運(yùn)行”、“熱備用”(斷路器分位，兩側(cè)隔離開關(guān)合位)、“冷備用”(斷路器分位，兩側(cè)隔離開關(guān)分位)；母線保護(hù)通過母線電壓數(shù)據(jù)和母線上所掛刀位，區(qū)分“不停電檢修”、“Ⅰ母停電檢修”、“Ⅱ母停電檢修”；主變保護(hù)通過主變?nèi)齻?cè)斷路器位置信息區(qū)分“停電檢修狀態(tài)”和“不停電檢修狀態(tài)”。對(duì)于220 kV雙重化保護(hù)裝置，若一次設(shè)備處于“停電檢修”狀態(tài)，則需同時(shí)在兩套保護(hù)裝置上布置安措；若設(shè)備處于“不停電檢修”狀態(tài)，則僅需在檢修主設(shè)備及相關(guān)設(shè)備上布置安全措施。

2.4 各類保護(hù)裝置安措設(shè)計(jì)邏輯

文中所研發(fā)的智能變電站保護(hù)裝置安措校驗(yàn)系統(tǒng)通過選擇主檢修設(shè)備并進(jìn)行檢修狀態(tài)設(shè)置，自動(dòng)生成安措模板。系統(tǒng)內(nèi)嵌安措原則根據(jù)保護(hù)裝置類型和檢修狀態(tài)制定。

2.4.1 線路保護(hù)檢修

線路保護(hù)狀態(tài)分類中，“熱備用”、“冷備用”均屬于“停電檢修”狀態(tài)，220 kV保護(hù)在“運(yùn)行”狀態(tài)下掛牌設(shè)備屬于“不停電檢修”狀態(tài)，110 kV保護(hù)裝置停用時(shí)一次設(shè)備必須配合停電。此處以220 kV保護(hù)裝置為例，110 kV保護(hù)裝置安全措施與220 kV保護(hù)裝置檢修安措的第一種情況相似，僅不用做失靈回路安措。

(1)兩套保護(hù)裝置均處于“停電檢修”狀態(tài)，其相應(yīng)一次開關(guān)也處于“停電檢修”狀態(tài)時(shí)，其安全措施如下所述：

1)確認(rèn)兩套母線保護(hù)“間隔投入”壓板退出，“跳閘GOOSE發(fā)送”軟壓板退出，“啟失靈GOOSE接收”軟壓板退出。

2)確認(rèn)兩套線路保護(hù)裝置的“裝置檢修”壓板均已投入，確認(rèn)220 kV保護(hù)裝置的“失靈GOOSE發(fā)送”軟壓板均已退出。

3)確認(rèn)該線路保護(hù)對(duì)應(yīng)的合并單元、智能終端的“裝置檢修”壓板均已投入。

(2)僅一套保護(hù)裝置均處于“停電檢修”狀態(tài)，其相應(yīng)的一次開關(guān)處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，其安全措施如下所述：

1)確認(rèn)被檢修線路保護(hù)裝置對(duì)應(yīng)的母線保護(hù)是否退出“啟失靈GOOSE接收”軟壓板。

2)確認(rèn)被檢修線路保護(hù)裝置的“裝置檢修”壓板是否投入，確認(rèn)220 kV保護(hù)裝置的“失靈GOOSE發(fā)送”軟壓板、“跳閘出口”軟壓板是否退出。

2.4.2 母線保護(hù)檢修

根據(jù)運(yùn)檢經(jīng)驗(yàn)，220 kV母線保護(hù)檢修，一般采用不停電檢修，即雙重化保護(hù)，一套保護(hù)裝置檢修，另一套保護(hù)裝置運(yùn)行，其安措校驗(yàn)原則如下所述：

(1)檢查母線保護(hù)“裝置檢修”壓板是否投入。

(2)檢查母線保護(hù)中所有間隔的“跳閘GOOSE發(fā)送”軟壓板、“啟失靈GOOSE接收”軟壓板是否退出。

(3)檢查220 kV所有間隔線路保護(hù)“失靈GOOSE發(fā)送”軟壓板是否退出。

(4)檢查220 kV所有主變保護(hù)“失靈GOOSE發(fā)送”軟壓板是否退出。

110 kV母線保護(hù)安措原則如下：

(1)檢查母線保護(hù)“裝置檢修”壓板是否投入。

(2)檢查該套母線保護(hù)中所有間隔“跳閘GOOSE發(fā)送”軟壓板是否退出。

2.4.3 主變保護(hù)檢修

主變保護(hù)檢修一般在主變停運(yùn)時(shí)進(jìn)行，對(duì)于220 kV雙重化保護(hù)也可在主變運(yùn)行時(shí)，一套保護(hù)裝置消缺，另一套保護(hù)裝置運(yùn)行。

(1)檢查主變保護(hù)“裝置檢修”壓板是否投入。

(2)檢查相關(guān)220 kV母線保護(hù)“主變保護(hù)啟失靈GOOSE接收”壓板是否退出。

(3)檢查主變保護(hù)“跳高壓側(cè)斷路器”、“跳中壓側(cè)斷路器”、“跳低壓側(cè)斷路器”是否退出。

(4)確定該主變保護(hù)對(duì)應(yīng)的合并單元、智能終端的“裝置檢修”壓板是否投入。

2.5 檢修工作結(jié)束后狀態(tài)確認(rèn)

保護(hù)裝置檢修工作中，應(yīng)通過站控層交換機(jī)獲取裝置定值、壓板信息，并與2.2中記錄的裝置初始信息進(jìn)行對(duì)比，確認(rèn)裝置已恢復(fù)至檢修前狀態(tài)。

3 總結(jié)

文中所研發(fā)的智能變電站保護(hù)裝置安措校驗(yàn)系統(tǒng)借助站內(nèi)“三層兩網(wǎng)”的雙星型網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)相關(guān)設(shè)備一二次系統(tǒng)狀態(tài)識(shí)別，并判斷是否具備進(jìn)行二次設(shè)備檢修的試驗(yàn)條件，即相應(yīng)的安全措施是否完善。該安措校驗(yàn)系統(tǒng)通過裝置自檢信息及內(nèi)嵌式安措模板實(shí)現(xiàn)裝置安措自動(dòng)校核，有效提升了二次檢修工作安全措施的可靠性，排除檢修工作對(duì)站內(nèi)運(yùn)行設(shè)備的干擾。通過站內(nèi)試運(yùn)行，驗(yàn)證了所研發(fā)的安措校驗(yàn)系統(tǒng)符合合肥地區(qū)二次檢修人員運(yùn)檢習(xí)慣，操作方便，可靠性高，能有效提升檢修工作效率。