張韶光,張巖坡,張 旭,王 樂,崔宇杭

(國網(wǎng)河北省電力有限公司超高壓分公司,河北 石家莊 050071)

0 引言

2015-2019 年,河北省南部電網(wǎng)新建500 k V 智能變電站8座,220 k V 側(cè)設(shè)計(jì)為雙母線雙分段(簡稱“雙母雙分”)接線方式,但一期工程220 k V 側(cè)均建為雙母線接線。隨著電網(wǎng)需求提升,變電站需將雙母線接線擴(kuò)建為雙母雙分接線方式[1-2]。

前期建設(shè)的智能變電站在開展擴(kuò)建工作時(shí),限于技術(shù)水平、施工安全調(diào)試經(jīng)驗(yàn)等因素影響,多采用全站停電的改造模式,這給電網(wǎng)運(yùn)行、維護(hù)造成巨大壓力[3]。近年來已有專家學(xué)者針對(duì)智能變電站安全措施技術(shù)進(jìn)行了研究,文獻(xiàn)[4-5]針對(duì)保護(hù)檢驗(yàn)工作,按照不同停電設(shè)備類型,制定了二次安全措施方案,文獻(xiàn)[4]有效解決了安全措施實(shí)施誤閉鎖保護(hù)、安全措施冗余操作繁瑣、頻繁拔光纖導(dǎo)致光口損壞等問題,文獻(xiàn)[5]研究了安全措施的可視化技術(shù),但均未針對(duì)擴(kuò)建等工作進(jìn)一步分析。二次作業(yè)貫穿工程始末,工序錯(cuò)綜復(fù)雜,作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)集中交織,光纖鏈路牽一發(fā)動(dòng)全身,工序安排不合理、風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)不到位,都可能引起運(yùn)行設(shè)備誤動(dòng)等風(fēng)險(xiǎn)。因此,制定完善的安全措施是完成擴(kuò)建的前提和保障。

本文以河北省南部電網(wǎng)首次在智能變電站實(shí)施由雙母線接線擴(kuò)建為雙母雙分接線為例,對(duì)作業(yè)內(nèi)容進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí),并提出安全防御措施,為后續(xù)及類似工程提供參考。

1 工程概況

1.1 擴(kuò)建前基本情況

某500 k V 智能變電站220 k V 側(cè)為雙母線接線,僅在A 段配置了母聯(lián)201斷路器,B段上沒有配置母聯(lián)斷路器;分段203、204斷路器運(yùn)行時(shí)為合位,僅作為導(dǎo)線使用,故障時(shí)不跳閘。1號(hào)、2號(hào)母線的A、B兩段均已分別配置電壓互感器,本期無需擴(kuò)建,主接線見圖1。

該站220 k V 母線配置了SV 采樣、GOOSE跳閘的母線保護(hù);現(xiàn)場分段203和204斷路器的二次電流在進(jìn)入合并單元前短封,未接入母線保護(hù);母線保護(hù)中203、204的間隔接收軟壓板,跳閘GOOSE發(fā)送軟壓板,203、204的失靈GOOSE 接收軟壓板6個(gè)壓板均在退出狀態(tài);203、204斷路器的控制電源空氣斷路器在運(yùn)行中處于斷開狀態(tài)。A 段母聯(lián)201斷路器配置了SV 采樣、GOOSE 跳閘的斷路器保護(hù),2號(hào)和3號(hào)主變壓器配置了常規(guī)電纜采樣、GOOSE跳閘的變壓器保護(hù)。本文涉及的各類保護(hù)裝置及智能終端均為雙套配置。

1.2 擴(kuò)建期間設(shè)備狀態(tài)

本期工程需在B段母線擴(kuò)建母聯(lián)202斷路器及相關(guān)二次設(shè)備,將原有母線保護(hù)作為A 段母線保護(hù)(簡稱“原母線保護(hù)”),再擴(kuò)建兩套B 段母線保護(hù),并完善203、204斷路器的相關(guān)電流、跳閘、啟動(dòng)失靈等二次回路,將203、204 斷路器激活。在擴(kuò)建期間,B段母線全停,分段203、204斷路器轉(zhuǎn)冷備用,3號(hào)主變壓器中壓側(cè)213斷路器轉(zhuǎn)冷備用,但3號(hào)主變壓器的高低壓側(cè)運(yùn)行,A 段母線及其出線均正常運(yùn)行,見圖2。

圖2 擴(kuò)建期間一次設(shè)備狀態(tài)

2 關(guān)鍵作業(yè)工序內(nèi)容和風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)

停電設(shè)備之間的二次回路傳動(dòng)和修改可以隨時(shí)進(jìn)行,而停電設(shè)備和運(yùn)行設(shè)備之間的二次回路則需要將運(yùn)行設(shè)備的保護(hù)短暫退出后方能傳動(dòng)。假如停電設(shè)備和運(yùn)行設(shè)備之間的二次回路傳動(dòng)完畢后,運(yùn)行設(shè)備保護(hù)已經(jīng)投入,此時(shí)若發(fā)現(xiàn)新設(shè)備存在問題需要變動(dòng)配置文件,則要面臨運(yùn)行設(shè)備再次退保護(hù)的尷尬局面。為此,必須將與運(yùn)行設(shè)備相關(guān)傳動(dòng)放在最后。

B段出線間隔的線路保護(hù)和智能終端接收原母線保護(hù)的相關(guān)虛端子,而擴(kuò)建雙母雙分后,B 段出線間隔的線路保護(hù)和智能終端將接收擴(kuò)建的B段母線保護(hù)的相關(guān)虛端子。因此,B 段出線間隔的線路保護(hù)和智能終端均需修改配置文件。各出線間隔的合并單元接收的設(shè)備和虛端子沒有變化,因此無需變更合并單元的配置文件。

203、204斷路器冷備用期間,220 k V A 段和B段母線已經(jīng)隔離,3號(hào)主變壓器發(fā)生故障時(shí),不應(yīng)再跳201斷路器。因此3號(hào)主變壓器保護(hù)未退出前,為避免3號(hào)主變壓器有故障誤跳201斷路器,必須斷開3號(hào)主變壓器保護(hù)與201智能終端之間的關(guān)聯(lián)。

原雙母線接線中,3號(hào)主變壓器保護(hù)接收原母線保護(hù)虛端子信息,而擴(kuò)建雙母雙分后,需修改為接收B段母線保護(hù)虛端子。3號(hào)主變壓器中壓側(cè)后備保護(hù)動(dòng)作應(yīng)由跳母聯(lián)201斷路器改為跳B段母聯(lián)202斷路器。因此,3號(hào)主變壓器保護(hù)和201智能終端的配置文件均需要修改。鑒于3號(hào)主變壓器保護(hù)和201 智能終端的虛端子不同步刪除時(shí),201智能終端會(huì)報(bào)“接收3 號(hào)主變壓器保護(hù)GOOSE斷鏈”告警。為不影響信號(hào)監(jiān)視,方案制定為3號(hào)主變壓器保護(hù)和201智能終端逐套同步退出并修改配置文件。

擴(kuò)建前,原母線保護(hù)接收3號(hào)主變壓器保護(hù)的啟動(dòng)失靈虛端子,擴(kuò)建后不再接收;另外,原母線保護(hù)需增加接收B 段母線保護(hù)啟動(dòng)失靈虛端子,因此原母線保護(hù)的配置文件需要修改。

綜上所述,B 段母線全停期間的作業(yè)工序是首先擴(kuò)建202相關(guān)一二次設(shè)備、擴(kuò)建B 段母線保護(hù)、修改B段出線間隔的線路保護(hù)和智能終端配置文件,傳動(dòng)全部虛端子,新設(shè)備之間的二次回路傳動(dòng)正確后,再逐套退出3號(hào)主變壓器保護(hù)、201智能終端和原母線保護(hù),更改配置文件并傳動(dòng)。

本次工程工期為8天,作業(yè)期間的二次設(shè)備狀態(tài)、關(guān)鍵作業(yè)內(nèi)容和對(duì)應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)見表1。

表1 作業(yè)期間二次設(shè)備狀態(tài)、關(guān)鍵作業(yè)內(nèi)容和風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)

3 智能變電站安全措施三道防線

該工程涉及多個(gè)廠家,現(xiàn)場人員結(jié)構(gòu)復(fù)雜、運(yùn)行方式多次變換、安全措施隱蔽性強(qiáng)。隔離方式單一或安全措施執(zhí)行不完善,均有安全隔離措施失效導(dǎo)致運(yùn)行設(shè)備誤動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)[6-9]。

智能變電站安全措施一般通過三道防線防護(hù),包括投入檢修硬壓板、退出保護(hù)發(fā)送端或接收端軟壓板、斷開光纖鏈路或硬壓板[10-12]。前兩者分別依托檢修機(jī)制和報(bào)文阻隔實(shí)現(xiàn),稱為軟隔離,后者通過斷開硬回路形成明顯斷開點(diǎn)進(jìn)行物理隔離,稱為硬隔離,斷開壓板、連片或光纖等均可以看做硬隔離措施,是最直觀最有效的措施。通過軟硬兼施,多措并行,從技術(shù)層面增加安全保障,確保運(yùn)行與檢修設(shè)備徹底隔離。

常規(guī)變電站的安全措施布置完畢后,一般可以貫穿工程始末。智能變電站則不同,在傳動(dòng)過程中,各項(xiàng)安全措施都可能變動(dòng),如開展檢修不一致測試時(shí),會(huì)臨時(shí)退出檢修硬壓板;開展斷鏈測試時(shí),會(huì)臨時(shí)恢復(fù)光纖;開展壓板唯一性測試時(shí),會(huì)臨時(shí)投入涉及安全措施的壓板。因此,在一道措施失效時(shí),需要保證其他措施在有效狀態(tài)。

3.1 利用檢修機(jī)制隔離

智能變電站檢修壓板屬于硬壓板,檢修壓板投入時(shí),相應(yīng)裝置發(fā)出的SV/GOOSE 報(bào)文均會(huì)帶有檢修品質(zhì)標(biāo)識(shí),如果兩側(cè)裝置檢修狀態(tài)一致,則對(duì)此報(bào)文作有效處理,否則作無效處理[13 14]。

3.2 利用軟壓板隔離

文獻(xiàn)[15]中要求,除母線保護(hù)和變壓器保護(hù)設(shè)置GOOSE 接收軟壓板外,其他裝置僅設(shè)置GOOSE發(fā)送軟壓板。

在采用軟壓板布置安全措施時(shí),退出發(fā)送端軟壓板,在母線或主變壓器保護(hù)側(cè),還應(yīng)退出接收端軟壓板,做到雙向隔離。

3.3 利用明顯斷開點(diǎn)的硬隔離

直采直跳回路采用光纖點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接,斷開接收端或發(fā)送端光纖即可實(shí)現(xiàn)硬隔離,本文不再贅述。本文重點(diǎn)探討組網(wǎng)回路的隔離方法。

在斷開組網(wǎng)光纖前,需合理規(guī)劃停電設(shè)備網(wǎng)絡(luò)孤島。原則是將停電設(shè)備全部圈入網(wǎng)絡(luò)孤島范圍內(nèi),既能防止對(duì)運(yùn)行設(shè)備產(chǎn)生影響,又能營造便利的工作條件。

以本工程為例,構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)孤島見圖3。

圖3 硬隔離措施構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)孤島

1)斷開A、B段中心交換機(jī)的級(jí)聯(lián)光纖,實(shí)現(xiàn)3號(hào)主變壓器保護(hù)與運(yùn)行的原母線保護(hù)和201智能終端的物理隔離;

2)斷開運(yùn)行的3號(hào)主變壓器保護(hù)在B段中心交換機(jī)上的組網(wǎng)光纖,實(shí)現(xiàn)B 段母線保護(hù)與運(yùn)行的3號(hào)主變壓器保護(hù)的物理隔離;

3)203、204保護(hù)原在A 段交換機(jī)上組網(wǎng),臨時(shí)將分段203、204間隔的組網(wǎng)光纖從A 段中心交換機(jī)上拆除,并接在B 段中心交換機(jī)上,實(shí)現(xiàn)203、204保護(hù)與運(yùn)行A 段母線保護(hù)的物理隔離,并便于B段母線和3號(hào)主變壓器保護(hù)與203、204保護(hù)相關(guān)二次回路傳動(dòng)。

在3號(hào)主變壓器保護(hù)退出開展傳動(dòng)工作前,將3號(hào)主變壓器保護(hù)中壓側(cè)組網(wǎng)回路恢復(fù),在原母線保護(hù)退出,開展傳動(dòng)工作前,將A、B 段中心交換機(jī)的級(jí)聯(lián)光纖恢復(fù)即可。

3號(hào)主變壓器保護(hù)、原母線保護(hù)退出接入時(shí),安全措施的變化情況見表2。

表2 運(yùn)行設(shè)備接入過程中安全措施的變化

結(jié)合智能變電站安全措施三道防線,得出本工程的安全措施,見表3。僅以單套保護(hù)或單套網(wǎng)絡(luò)為例,另一套相同。

表3 作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)及安全措施

4 智能變電站配置文件的三比對(duì)法

該工程作業(yè)量大、配置文件版本多,為避免出現(xiàn)錯(cuò)下裝、漏下裝、版本錯(cuò)亂等情況。首次對(duì)配置文件開展三比對(duì)法,見圖4。

圖4 配置文件三比對(duì)法

1)全站SCD 文件制成后與原SCD 文件開展虛回路變更前后的離線第1次比對(duì),并生成離線比對(duì)報(bào)告,確保虛回路新增、刪減、變動(dòng)情況與實(shí)際相符;

2)召出原裝置內(nèi)CID/CCD文件與新CID/CCD文件第2次比對(duì),確認(rèn)虛回路變更滿足預(yù)期要求;

3)新CID/CCD 文件下裝到裝置后再召出與原裝置內(nèi)CID/CCD 文件第3次比對(duì),確認(rèn)下裝版本正確。

5 結(jié)論及建議

本文重點(diǎn)研究了硬隔離措施構(gòu)建停電設(shè)備網(wǎng)絡(luò)孤島的方法,既確保了運(yùn)行與檢修設(shè)備徹底隔離,又能創(chuàng)造安全可控的施工、驗(yàn)收環(huán)境。鑒于智能變電站虛回路存在隱蔽性,加之本次工程需頻繁變更配置文件,創(chuàng)新性地開展配置文件三比對(duì)法,保障了配置文件正確性,提高了傳動(dòng)正確率。

在工程中后期,基建設(shè)備和運(yùn)行設(shè)備傳動(dòng)工作交織,安全措施隨之變化,在主變壓器保護(hù)和母差保護(hù)輪退期間,將前期布置的網(wǎng)絡(luò)孤島逐步恢復(fù),并在作業(yè)指導(dǎo)書中詳細(xì)記錄,使工作有條不紊的開展,有效分解現(xiàn)場安全措施管控難度,本擴(kuò)建工程已順利完成,運(yùn)行良好。本文形成了可復(fù)制、能推廣、成體系的典型智能變電站改擴(kuò)建工程經(jīng)驗(yàn),可有效提升工程質(zhì)量,為今后智能變電站母線擴(kuò)建項(xiàng)目提供參考。

雖研究了智能變電站擴(kuò)建雙母雙分的安全措施布置方案,但仍建議未來建設(shè)的500 k V 變電站初期工程220 k V 側(cè)直接建設(shè)為雙母雙分接線,以降低擴(kuò)建工程帶來的電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)和技術(shù)難度。