智能變電站單一間隔設(shè)備檢修的母線保護(hù)策略探討

智能變電站單一間隔設(shè)備檢修的母線保護(hù)策略探討首先介紹了智能變電站分層分布式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，分析了智能站母線保護(hù)的實(shí)現(xiàn)方法。在此基礎(chǔ)上，詳細(xì)分析了智能變電站中母線保護(hù)在某一個(gè)或幾個(gè)間隔一次設(shè)備檢修的特殊運(yùn)行方式下，出現(xiàn)保護(hù)閉鎖問(wèn)題的原因，并針對(duì)這一情況提出合理的解決方案。所提方案已在冀北劉其營(yíng)220kV智能變電站中得到實(shí)際應(yīng)用，運(yùn)行結(jié)果證明了該方案的可行性和有效性。標(biāo)簽：智能變電站；網(wǎng)架結(jié)構(gòu)；母線保護(hù)；檢修策略0前言隨著智能變電站技術(shù)的發(fā)展，特別是電子式電壓電流互感器已經(jīng)廣泛應(yīng)用，智能變電站與常規(guī)變電站的繼電保護(hù)二次交流采樣系統(tǒng)發(fā)生了質(zhì)的變化，常規(guī)變電站電壓電流互感器的二次交流量以模擬信號(hào)形式輸出至繼電保護(hù)裝置，智能變電站中，互感器輸出的模擬量經(jīng)合并單元轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)量采用IEC61850采樣值傳輸規(guī)約至繼電保護(hù)裝置。當(dāng)變電站對(duì)某一次設(shè)備進(jìn)行檢修時(shí)，運(yùn)行方式勢(shì)必發(fā)生變化，按照常規(guī)母線保護(hù)的設(shè)計(jì)思路已經(jīng)不能滿足運(yùn)行要求［1-2］。母線保護(hù)具有間隔多、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性要求高、數(shù)據(jù)通信量大等特點(diǎn)，因此，其研制難度較其他數(shù)字保護(hù)大得多，本文通過(guò)比較常規(guī)站和智能站的母線保護(hù)異同，提出了適用于智能站的母線保護(hù)范圍內(nèi)單一間隔設(shè)備檢修的可行性方案。1智能站網(wǎng)架結(jié)構(gòu)特點(diǎn)按照變電站自動(dòng)化系統(tǒng)所要完成的控制、監(jiān)視和繼電保護(hù)功能，智能變電站從邏輯架構(gòu)上劃分為三層：過(guò)程層、間隔層和站控層，目前除斷路器與智能單元之間采用電纜連接外，間隔層與過(guò)程層之間全部采用光纜連接［3］。（1） 過(guò)程層設(shè)備完成開(kāi)關(guān)量采集、模擬量采樣、控制命令收發(fā)等與一次設(shè)備相關(guān)的功能。通過(guò)過(guò)程層交換機(jī)完成與間隔層設(shè)備的通信。（2） 間隔層設(shè)備與常規(guī)綜自站類似，完成保護(hù)和測(cè)控功能，只是開(kāi)關(guān)量和交流量的傳輸介質(zhì)由常規(guī)電纜轉(zhuǎn)變?yōu)楣饫|。（3） 變電站層設(shè)備的功能與常規(guī)綜自系統(tǒng)完全一致，采用國(guó)際IEC61850標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約與間隔層設(shè)備通信。從圖1中可以看出，過(guò)程層包括面向模擬量的合并單元和面向開(kāi)入、開(kāi)出量的控制單元2個(gè)部分，它們通過(guò)過(guò)程層以太網(wǎng)交換機(jī)與間隔層保護(hù)智能電子設(shè)備（IED）進(jìn)行通信，為間隔層保護(hù)IED提供所需的模擬量和開(kāi)入量等信息。間隔層保護(hù)IED將判斷結(jié)果下傳到過(guò)程層IED，通過(guò)過(guò)程層控制單元執(zhí)行跳閘和閉鎖命令［4］。2母線保護(hù)的實(shí)現(xiàn)方案母線保護(hù)與間隔保護(hù)的區(qū)別在于它的信息不是來(lái)源于單個(gè)間隔單元，而是一組間隔單元。其要求是：各間隔單元上傳的模擬量完全基于同一采樣時(shí)刻的采樣值，對(duì)采樣同步的要求較高；要求采樣數(shù)據(jù)能實(shí)時(shí)傳送；通過(guò)過(guò)程層交換機(jī)交換的數(shù)據(jù)量大，要求中央處理單元中的數(shù)據(jù)接口模塊具有較大的數(shù)據(jù)緩存空間和很強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力；母線故障時(shí)要求過(guò)程層交換機(jī)能實(shí)時(shí)傳送跳閘命令［5］。母線保護(hù)包括中央處理單元、間隔處理單元和中央處理單元與各間隔單元的數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)3部分。為保證分布式母線保護(hù)數(shù)據(jù)交換的實(shí)時(shí)性，要求以太網(wǎng)交換機(jī)具有實(shí)時(shí)傳送采樣值和跳閘命令的能力，將跳閘信息從中央處理單元下傳到多個(gè)間隔單元，母線保護(hù)基本實(shí)現(xiàn)方案見(jiàn)圖2。3智能站檢修處理機(jī)制3.1檢修壓板的配置及含義為了便于每一設(shè)備單體檢修測(cè)試時(shí)，減少對(duì)運(yùn)行監(jiān)控人員的干擾，智能站中合并單元、智終端、保護(hù)裝置上均配置了裝置檢修硬壓板。智能站檢修壓板的實(shí)現(xiàn)方式及對(duì)設(shè)備的影響，與常規(guī)站有很大不同。智能二次設(shè)備的信息主要是以SV、GOOSE、MMS報(bào)文方式傳輸設(shè)備投裝置檢修壓板后，其所發(fā)送的SV、MMSGOOSE報(bào)文的Test位均置位；下一級(jí)設(shè)備接收的報(bào)文與本裝置檢修壓板狀態(tài)進(jìn)行一致性比較判斷，如果兩側(cè)裝置檢修狀態(tài)一致，則對(duì)此報(bào)文信息作有效處理；如果兩側(cè)裝置檢修狀態(tài)不一致，則對(duì)此報(bào)文信息作無(wú)效處理因此，智能站中檢修壓板如果使用不當(dāng)，可能會(huì)造成保護(hù)設(shè)備拒動(dòng)情況的發(fā)生。因此，檢修壓板的正確設(shè)置，對(duì)于保證設(shè)備安全運(yùn)行具有重要作用。3.2設(shè)備檢修對(duì)母線保護(hù)的影響3.2.1母線保護(hù)差制動(dòng)電流的計(jì)算母線差動(dòng)保護(hù)是將母線上所有的各連接元件的電流互感器按同名相、同極性連接到差動(dòng)回路，其動(dòng)作判據(jù)為：（1）（2）其中：為比率制動(dòng)系數(shù)；為第j個(gè)連接元件的電流；為差動(dòng)電流起動(dòng)定值。3.2.2單間隔設(shè)備檢修對(duì)母線保護(hù)的影響檢修策略：某一間隔一次設(shè)備檢修，母線其他間隔設(shè)備正常運(yùn)行。常規(guī)母線保護(hù)處理方案某單一間隔檢修時(shí)，需要將被檢修間隔與母線保護(hù)裝置的二次交直流回路進(jìn)行斷開(kāi)或短封等安全措施、達(dá)到物理隔離的作用，從而保證母線差動(dòng)保護(hù)正常運(yùn)行且不發(fā)生誤動(dòng)。智能站母線保護(hù)處理方案某單一間隔電子式互感器檢修時(shí)，光纖介質(zhì)傳輸?shù)臄?shù)字信號(hào)已無(wú)法按照常規(guī)變壓器保護(hù)的方案處理。若參照上述方案斷開(kāi)互感器與合并單元之間的光纜物理連接，此時(shí)合并單元無(wú)法收到互感器二次轉(zhuǎn)換器的采樣數(shù)據(jù)，合并單元報(bào)告數(shù)據(jù)錯(cuò)誤，母線保護(hù)收到置錯(cuò)誤標(biāo)志(SamError)的采樣數(shù)據(jù)后，將會(huì)影響母差保護(hù)故障判據(jù)，故此時(shí)閉鎖母線差動(dòng)保護(hù)［6］。4智能站母線保護(hù)處理方案針對(duì)智能單一間隔一次設(shè)備、CT或PT檢修時(shí)，母線保護(hù)出現(xiàn)的差動(dòng)閉鎖問(wèn)題，提出解決方案如下：當(dāng)某個(gè)支路合并單元或者智能操作箱檢修的情況下，為屏蔽相關(guān)報(bào)警信號(hào)，應(yīng)退出母線保護(hù)裝置內(nèi)“間隔投入”軟壓板，此時(shí)該支路電流不再計(jì)入差動(dòng)，但是支路電流可以正常顯示。這樣，母線差動(dòng)保護(hù)可以正常應(yīng)用。當(dāng)PT間隔檢修的情況下，為屏蔽相關(guān)報(bào)警信號(hào)，應(yīng)退出母線保護(hù)裝置內(nèi)“PT投入”軟壓板，此時(shí)自動(dòng)開(kāi)放母線電壓閉鎖。隨后再將待檢修間隔內(nèi)合并單元及智能終端的“置檢修壓板”投入，方可確保檢修間隔對(duì)母線保護(hù)沒(méi)有影響，整個(gè)操作過(guò)程母差保護(hù)一直正常運(yùn)行。5結(jié)論隨著智能變電站的推廣，電子式互感器和GOOSE網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，因此繼電保護(hù)裝置軟件要綜合考慮使其適應(yīng)新的要求，此方案是在智能站出廠聯(lián)調(diào)驗(yàn)收過(guò)程中提出的，已經(jīng)在冀北廊坊供電公220kV劉其營(yíng)智能化變電站工程中得到了實(shí)際應(yīng)用。本文提出的方案保證了某一間隔的開(kāi)關(guān)、電流電壓互感器或隔離開(kāi)關(guān)檢修時(shí)，母線保護(hù)可以正常運(yùn)行而不被誤閉鎖，確保站內(nèi)設(shè)備可以安全可靠運(yùn)行。參考文獻(xiàn)［1］蔡澤祥，王海柱.智能變電站技術(shù)及其對(duì)繼電保護(hù)的影響［J］.機(jī)電工程技術(shù)，2012(5).⑵潺磊，解曉東，夏曉賓.110kV智能變電站保護(hù)配置分析［J］.中國(guó)電力教育，2013（3）：32-34.［3］ 周家旭，張延鵬，智能化變電站保護(hù)及過(guò)程層組網(wǎng)試驗(yàn)研究［J］.東北電力技術(shù)，2010，25-27.［4］ 夏勇軍，蔡勇，陳宏，等.110kV智能變電站繼電保護(hù)若干問(wèn)題研究［J］.湖北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2011，26（1）.［5］ 薛晨，黎燦兵，黃小慶，等智能變電站信息一體化應(yīng)用［J］.電力自動(dòng)化設(shè)備，2011，31（7）:110-114.