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解析智能变电站继电保护检验方法

  随着世界新技术的不断发展,智能电网建设在国家电网公司层面被**推进。 作为国网公司特大型供电企业之一的武汉供电公司在智能电网的建设

方面已走在前列,目前已有多座智能变电站陆续建成并投入运行,并且国家电网公司的**代示范智能变电站也已经在武汉电网正式投运,但目前对于智能变电站继电保护系统(简称智能站继保系统)的检验方法却无可参照的标准,从而造成智能站继保系统检修试验的严重短板。 因而,建立统一切实可行的智能站继保系统检验方法成为目前急需解决的问题。

为此,在总结智能站继保系统现场调试及运行维护经验的基础上,提出智能站继保系统检验方法。

1 目前智能变电站情况

目前武汉电网运行的智能变电站已经有数座,其中只有一座采用全数字化一次设备构成的智能变电站——110kV 鲁巷变电站,此智能变电站由电子式电压互感器(EVT)、电子式电流互感器(ECT)、合并单元(MU)、智能终端、继电保护装置构成;其余几座均采用普通一次设备+合并单元( MU) 、智能终端、保护装置构成。 两种模式仅在一次设备环节有所区别,**种方式采用电子式互感器,从电子式互感器送出来的信号即为光信号;**种方式采用常规互感器,从互感

器送出来的模拟信号进入合并单元后经过光电转换后转化为光信号, 各智能电子设备之间完 全依靠GOOSE 网络连接; 两种模式的站内保护的配置方案基本相同。 图 1 为 110kV 智能变电站各种继电保护技术实施方案。

2 智能站继保系统试验方案

在智能变电站中,光纤已经完全取代传统变电站内的各种二次电缆,各智能电子设备之间完全利用光纤进行网络化信息传送。 GOOSE 网络已经完全取代

传统意义上的二次回路, 同时 GOOSE 网络也将保护装置的各种信息传输到相应设备上,这对继电保护检修试验人员来说,如果还用传统的继电保护检验方法对智能变电站继电保护装置进行试验明显是不行的。

2.1 传统继电保护装置试验方法

在通常传统变电站内,各种继电保护装置依靠各种二次电缆与所有一次设备( 断路器、电流、电压互感器) 连接, 试验的目的就是检验继电保护装置技术性能及二次回路的逻辑完整性。 因而方法也比较简单,由继电保护测试仪通过电压电流测试线与继电保护装置连接, 向保护装置输入模拟量的电压电流来验证,如图 2 所示。

2.2 智能站继保系统试验方法

针对智能变电站数据信息传输网络化的特点,结合工作现场实际情况,提出如下两种可行的智能站继保系统测试方法。

2.2.1 方法 1

采用全数字继电保护测试仪进行试验,因其输出为光信号, 可以直接接入智能变电站继电保护装置。继电保护装置和全数字继电保护测试仪之间采用光纤点对点连接,通过光纤传送电流电压采样值和跳合闸信号。这种试验方法需要将全站的继电保护 SCD 文件导入到全数字继电保护测试仪中,对于单间隔的保护装置试验只需要加入 SV 采样值即可实现对保护装置的试验;但对于备自投等涉及逻辑关系比较紧密的试验则还需加入各种 GOOSE 信息才能完成,其试验还受到备自投 SCD 文件中 GOOSE 输出路数的限制,在 110kV 英武洲智能变电站备自投试验中正是因为数字测试仪 GOOSE 输出路数的限制造成无法对备自投装置进行试验,经数字测试仪厂家对其测试仪升级扩大 GOOSE 输出路数后才完成对备自投装置的试验。 这种试验方法可以实现对继电保护装置的技术逻辑功能性测试和试验,但并没有包含合并单元、交换机等设备的**逻辑完整性检验。 但对智能变电站来说,继电保护已经是一个系统,并不是传统意义的单个保护装置,故不能有效地验证继电保护系统的完整性。 对涉及多间隔设备如母差、失灵及备自投保护,因在运行过程中不可能对所涉及的所有一次设备停电,因而此方法有比较现实的意义。 其试验方法如图 3 所示。

2.2.2 方法 2

武汉地区大多数智能变电站采用常规电磁式互感器,因而也可以采用传统继电保护测试仪进行继电保护系统的检验,但此种方法需要将多种一次设备停

电。 因目前武汉电网多数智能变电站建设与改造过程中继电保护装置电压全部取自母线 TV 合并单元,故此方法通常在智能变电站一次设备停电时进行。 试验方法如图 4 所示,从传统的继电保护测试仪单间隔智能终端柜合并单元和母线 TV 智能终端柜合并单元通入模拟量的电压电流来实现对继电保护装置、合并单元、交换机及智能终端设备的全部完整性试验。 继电保护设备通过点对点光纤连接合并单元和智能终端,合并单元和智能终端通过测试线连接传统继电保护测试仪。

3 智能站继保系统检修试验的安全措施

智能变电站的继电保护屏上已经没有传统意义上的硬压板回路( 只保留检修状态硬压板) ,取而代之的是各种保护功能、 间隔投入及出口跳闸 GOOSE 软

压板、电压电流 SV 接收软压板等;同时,因为各个继电保护装置之间依靠光纤网络连接,各种类型保护的电压采样值全部取自母线 TV 合并单元, 而在正常运行情况下,对于单个间隔的继电保护装置进行检修试验,不允许对母线 TV 合并单元通入试验的电压值,否则就可能将数据送到运行设备内, 造成保护装置误动。 因此,为避免人为事故发生,需要对检修试验的继电保护装置进行安全隔离。 安全隔离的措施主要有投退 GOOSE 软压板、投入检修状态硬压板及插拔光纤 3种。 具体的安全隔离措施如下:

(1)退出相应继电保护检修设备的 GOOSE 出口软压板,可由运行操作人员或调度监控人员在后台监控机上操作。 此操作对应传统保护屏上的跳闸出口硬压板,从而可以从逻辑上保证检修或处缺设备不会误出口跳闸。 单个间隔检修,为防止影响运行设备,可以退出运行装置 (如母差保护等) 内检修间隔的 GOOSE投入软压板(有的设备厂家称为 MU 压板)。 上述措施应写入二次安全措施票,并严格执行,防止检修完毕后未及时恢复造成保护误动。

(2)将与检修间隔相关的所有设备(合并单元、智能终端、保护测控装置) 的检修状态硬压板投入。 根据《IEC61850 工程继电保护应用模型》,装置 GOOSE 报文中的检修状态位由装置的检修状态硬压板控制。 当投入装置检修状态硬压板, 上送报文品质的标志位(即通常所说的 Test 位)将被置位,GOOSE 接收端装置将判断该报文组中是否含有与自身 Test 位对应的报文组,只有 Test 位一致,才将报文组作为有效而进行处理或动作。 因此,只有处于检修状态的装置(投入装置检修状态硬压板) 才可以接收检修状态 GOOSE 报文组,而处于运行状态( 未投入检修状态硬压板) 的装置将会丢弃 GOOSE 检修状态报文组。

(3)以上几种与继电保护检修试验相关的软硬压板投退均需建立在软件可靠的基础上,如果要求智能站继保系统试验, 需采取明显断开点的安全措施隔

离,如涉及与运行设备关联的母差、失灵、备自投装置的整组试验,可以采用拔插光纤的方法。 根据国网公司发布的《智能变电站技术导则》,智能变电站的继电保护装置采取直采直跳模式,断开检修设备与运行设备之间的 GOOSE 组网光纤并不会影响运行设备的保护功能, 通过断开检修设备与运行设备关联的光纤,可以保证检修设备工作的**安全。 拔插光纤必须写入二次安全措施票,并在检修试验完毕及时恢复所拔插的光纤。 须注意频繁地拔插光纤容易造成光纤砝兰内陶瓷片损坏,因此在拔插时需小心谨慎,并要在检修试验完毕恢复所拔插的光纤后确认通信恢复正常。

以主变间隔停电检修为例, 在主变间隔停电后,运行人员退出继电保护装置相应的出口软压板,特别要注意退出联跳 35kV、10kV 分段出口软压板; 继电

保护检修人员在检修前应投入主变间隔所涉及的合并单元、智能终端、继电保护装置检修状态硬压板,并检查硬压板投入的正确性; 运行人员退出母差保护内主变高压侧 GOOSE 间隔投入软压板;继电保护检修人员断开与其它运行设备有关的光纤。 以上所有措施都必须写入二次安全措施票中,并在确保无误后方可进行测试。








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