賴傳通

（國(guó)網(wǎng)江西省電力公司檢修分公司 江西南昌 330006）

淺談智能變電站的幾個(gè)重要概念

賴傳通

（國(guó)網(wǎng)江西省電力公司檢修分公司 江西南昌 330006）

結(jié)合智能變電站規(guī)程規(guī)范及事故案例介紹了三層兩網(wǎng)、直采直跳、檢修處理機(jī)制、間隔SV壓板、二次回路數(shù)字化等概念。

三層兩網(wǎng)；直采直跳；智能變電站

1 概述

隨著電網(wǎng)的快速發(fā)展、新技術(shù)的廣泛運(yùn)用，投運(yùn)的智能變電站越來(lái)越多，快速熟練掌握智能變電的特點(diǎn)、性能對(duì)于變電運(yùn)維人員是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。本文結(jié)合智能變電站規(guī)程規(guī)范及實(shí)際運(yùn)維經(jīng)驗(yàn)介紹了智能變電站的幾個(gè)重要概念，對(duì)智能變電站的運(yùn)維工作有一定的參考意義。

2 三層兩網(wǎng)

智能變電站自動(dòng)化系統(tǒng)采用開(kāi)放式分層分布結(jié)構(gòu)，由三層兩網(wǎng)構(gòu)成[1]。三層指的是站控層、間隔層、過(guò)程層；兩網(wǎng)指的是作為站控層與間隔層通訊媒介的站控層/間隔層網(wǎng)絡(luò)及作為間隔層與過(guò)程層通訊媒介的過(guò)程網(wǎng)絡(luò)。圖1所示為某500kV智能變電站三層兩網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖。

站控層主要由主機(jī)、操作員站、遠(yuǎn)動(dòng)通信裝置、保護(hù)故障信息系統(tǒng)子站等設(shè)備構(gòu)成，提供站內(nèi)運(yùn)行的人機(jī)界面，實(shí)現(xiàn)管理控制間隔層、過(guò)程層設(shè)備等功能，形成全站監(jiān)控、管理中心[1]。

間隔層由保護(hù)、測(cè)控、計(jì)量、錄波等二次子系統(tǒng)組成，提供間隔層五防功能、匯總過(guò)程層實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息、保護(hù)及控制一次設(shè)備等功能[1]。

過(guò)程層是由合并單元、智能終端等構(gòu)成，完成與一次設(shè)備相關(guān)的功能，包括實(shí)時(shí)電氣量的采集、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)、控制命令的執(zhí)行等[1]。

站控層/間隔層網(wǎng)絡(luò)主要傳輸MMS報(bào)文（四遙信息及故障錄波報(bào)告等）和GOOSE報(bào)文（測(cè)控聯(lián)閉鎖信息等）。220kV及以上變電站站控層/間隔層網(wǎng)絡(luò)一般采用雙重化星型以太網(wǎng)絡(luò)，雙網(wǎng)同時(shí)工作，任一網(wǎng)絡(luò)故障或癱瘓不影響另一網(wǎng)絡(luò)的正常功能。110kV及以下變電站站控層/間隔層網(wǎng)絡(luò)一般采用單星型以太網(wǎng)絡(luò)。

過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)主要傳輸GOOSE報(bào)文和SV報(bào)文。雙重化配置的保護(hù)裝置分別接入各自獨(dú)立的GOOSE網(wǎng)絡(luò)和SV網(wǎng)絡(luò)，單套配置的測(cè)控裝置等通過(guò)獨(dú)立的數(shù)據(jù)接口接入雙重化網(wǎng)絡(luò)，對(duì)于PMU、電度表等僅接入SV采樣值單網(wǎng)。

3 直采直跳

保護(hù)應(yīng)直接采樣，對(duì)應(yīng)單間隔的保護(hù)應(yīng)直接跳閘，涉及多間隔的保護(hù)（母線保護(hù)）宜直接跳閘[2]。工程實(shí)際為了保證可靠性和快速性的要求，單間隔保護(hù)和涉及多間隔的保護(hù)均采用直接采樣、直接跳閘方式。所謂直接采樣即保護(hù)裝置通過(guò)專用光纖連接到合并單元進(jìn)行交流采樣；所謂直接跳閘即保護(hù)裝置通過(guò)專用光纖連接到智能終端進(jìn)行跳、合閘命令傳輸。

雖然保護(hù)裝置的直采直跳大大降低了保護(hù)對(duì)過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的依賴性，但是過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴等問(wèn)題使得保護(hù)正確動(dòng)作依然存在較大的安全隱患。為進(jìn)一步降低保護(hù)對(duì)過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的依賴性，繼電保護(hù)裝置與本間隔智能終端之間通信采用GOOSE點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信方式[2]。工程實(shí)際中，多數(shù)智能變電站在保護(hù)裝置的直跳專用光纖中還傳輸智能終端發(fā)送給保護(hù)裝置的開(kāi)關(guān)量，如開(kāi)關(guān)位置、閉鎖重合閘信號(hào)、TJR信號(hào)及母差保護(hù)用的刀閘位置等。采用這種組網(wǎng)方式，過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)故障只會(huì)影響失靈保護(hù)及主變保護(hù)的解除復(fù)合電壓閉鎖等功能。

圖1 某500kV智能變電站三層兩網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖

4 檢修處理機(jī)制[3]

智能變電站的合并單元、智能終端及保護(hù)裝置等均設(shè)有一塊置檢修壓板，其投退含義與常規(guī)站有很大的不同。下面根據(jù)報(bào)文方式的分類逐一介紹其處理機(jī)制。

4.1 MMS報(bào)文檢修處理機(jī)制

當(dāng)裝置檢修壓板投入后，其上送的MMS報(bào)文中的檢修測(cè)試位置位?？蛻舳烁鶕?jù)上送MMS報(bào)文中的檢修測(cè)試位判斷報(bào)文是否為檢修報(bào)文。當(dāng)判斷為檢修報(bào)文時(shí)，報(bào)文內(nèi)容不顯示在簡(jiǎn)報(bào)窗中、不發(fā)出告警音響，但刷新畫(huà)面、保證畫(huà)面的狀態(tài)與實(shí)際相符合。

4.2 GOOSE報(bào)文檢修處理機(jī)制

當(dāng)裝置檢修壓板投入后，其發(fā)送的GOOSE報(bào)文中的檢修測(cè)試位置位。GOOSE接收裝置將GOOSE報(bào)文中的檢修測(cè)試位與自身的檢修壓板狀態(tài)進(jìn)行比較，只有兩者一致時(shí)才將該報(bào)文作為有效報(bào)文進(jìn)行處理。

4.3 SV報(bào)文檢修處理機(jī)制

當(dāng)合并單元投入置檢修壓板后，其發(fā)送的SV報(bào)文中的檢修測(cè)試位置位。SV接收端裝置將SV報(bào)文中的檢修測(cè)試位與自身的檢修壓板狀態(tài)進(jìn)行比較，只有兩者一致時(shí)才將該報(bào)文用于保護(hù)邏輯。對(duì)于狀態(tài)不一致的信號(hào)，接收端裝置仍會(huì)計(jì)算和顯示其幅值。

需要特別說(shuō)明的是，級(jí)聯(lián)的合并單元輸出其轉(zhuǎn)發(fā)的SV報(bào)文時(shí)，不會(huì)改變被轉(zhuǎn)發(fā)報(bào)文的檢修測(cè)試位的狀態(tài)，即被轉(zhuǎn)發(fā)報(bào)文的檢修測(cè)試位與轉(zhuǎn)發(fā)報(bào)文的合并單元置檢修壓板投退無(wú)關(guān)。以主接線為220kV雙母線接線為例：若母線電壓合并單元投入置檢修壓板，線路間隔合并單元置檢修壓板未投入，則線路間隔合并單元輸出的報(bào)文中轉(zhuǎn)發(fā)母線合并單元報(bào)文的檢修測(cè)試位為1，而本間隔電流及同期電壓等報(bào)文的檢修測(cè)試位為0。

5 誤操作間隔SV壓板可能導(dǎo)致保護(hù)誤動(dòng)作

智能變電站倒閘操作的重大危險(xiǎn)點(diǎn)之一是軟壓板的投退，而風(fēng)險(xiǎn)最高的就是間隔SV壓板的投退。間隔SV壓板只能在保護(hù)退出或者一次設(shè)備停電的情況下才能操作，否則保護(hù)可能誤動(dòng)。保護(hù)正常運(yùn)行且一次設(shè)備未停電時(shí)退出間隔SV壓板，則該SV數(shù)據(jù)退出保護(hù)的邏輯運(yùn)算。由于一次設(shè)備電流平衡，而差動(dòng)保護(hù)因間隔SV壓板退出的間隔電流不參與差流計(jì)算導(dǎo)致差流大大增加，最終很可能導(dǎo)致差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作。在實(shí)際的運(yùn)維工作中因?yàn)檎`操作SV壓板導(dǎo)致保護(hù)跳閘的事故有很多，以某500kV智能變電站224開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)檢修更換224合并單元為例具體闡述此類拒動(dòng)邏輯。該站220kV部分主接線為雙母雙分段，母線配置雙套母差保護(hù)。為配合分段開(kāi)關(guān)224合并單元聯(lián)調(diào)，220kV母線A套差動(dòng)保護(hù)已退出。聯(lián)調(diào)工作結(jié)束后，在恢復(fù)220kV母線A套差動(dòng)保護(hù)正常運(yùn)行時(shí)，運(yùn)維人員先退出母線A套差動(dòng)保護(hù)“投檢修”壓板，在投入各間隔的“GOOSE發(fā)送軟壓板”和“間隔SV軟壓板”時(shí)，母線A套母差保護(hù)動(dòng)作。該事故中運(yùn)維人員在母線未停電且母線A套母差保護(hù)功能壓板及出口壓板均已投入的情況下操作“間隔SV軟壓板”，導(dǎo)致母線差動(dòng)保護(hù)出現(xiàn)差流而跳閘。

當(dāng)差動(dòng)保護(hù)范圍內(nèi)的某支路或某側(cè)的一次設(shè)備轉(zhuǎn)檢修時(shí)，其相應(yīng)的間隔SV壓板應(yīng)退出，否則可能導(dǎo)致保護(hù)拒動(dòng)。以某500kV智能變電站L1線及5041、5042轉(zhuǎn)檢修為例具體闡述此類拒動(dòng)邏輯。運(yùn)維人員在L1線轉(zhuǎn)檢修的倒閘操作時(shí)漏退L2線雙套保護(hù)的5042電流SV壓板，L2線雙套保護(hù)將5042電流納入其邏輯運(yùn)算，因5042開(kāi)關(guān)一次電流為零，故保護(hù)仍正常運(yùn)行。但當(dāng)檢修人員投入5042A、B套合并單元置檢修壓板后，L2線雙套保護(hù)因檢修不一致而被閉鎖。定檢期間，L2線發(fā)生故障，雙套保護(hù)因被閉鎖而未動(dòng)作，最終由相鄰線路的后備保護(hù)動(dòng)作切除故障，導(dǎo)致該站500kV系統(tǒng)失壓。

圖2 某500kV智能變500kV系統(tǒng)失壓前主接線圖（500kV部份）

6 二次回路數(shù)字化

智能變電站通過(guò)光纖取代了傳統(tǒng)站的大量電纜，使得二次回路數(shù)字化，大大簡(jiǎn)化二次回路，更有利于設(shè)備的維護(hù)。智能變電站內(nèi)無(wú)單獨(dú)的電壓并列裝置和電壓切換裝置，其功能分別在母線合并單元、線路合并單元中實(shí)現(xiàn)。合并單元根據(jù)采集的刀閘及開(kāi)關(guān)的位置通過(guò)軟件計(jì)算來(lái)實(shí)現(xiàn)電壓并列及切換功能，避免了電壓互感器反充電的風(fēng)險(xiǎn)。

7 保護(hù)裝置外部對(duì)時(shí)異常不影響保護(hù)功能

保護(hù)裝置失去外部時(shí)鐘源時(shí)，由于保護(hù)裝置內(nèi)部一般都設(shè)有掉電不停計(jì)時(shí)的實(shí)時(shí)時(shí)鐘，保護(hù)裝置通過(guò)內(nèi)部時(shí)鐘可以統(tǒng)一各側(cè)交流采樣的時(shí)標(biāo)，故保護(hù)裝置不依賴于外部對(duì)時(shí)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)其保護(hù)功能[2]。裝置對(duì)時(shí)異常主要影響網(wǎng)采數(shù)據(jù)的時(shí)標(biāo)，如測(cè)控裝置的測(cè)量不準(zhǔn)確等，其缺陷定性為一般缺陷[5]。

8 總結(jié)

智能變電站與傳統(tǒng)變電站存在很大的差異，運(yùn)維人員應(yīng)加強(qiáng)對(duì)規(guī)程規(guī)范及新設(shè)備、新技術(shù)的學(xué)習(xí)，提高運(yùn)行維護(hù)水平，確保電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

[1]《330～750kV智能變電站設(shè)計(jì)規(guī)范》（Q/GDW 394-2009）[S].北京：國(guó)家電網(wǎng)公司，2010.

[2]《智能變電站繼電保護(hù)技術(shù)規(guī)》（Q/GDW 441-2010）[S].北京：國(guó)家電網(wǎng)公司，2010.

[3]IEC 61850工程繼電保護(hù)應(yīng)用模型（Q/GDW 396-2009）[S].北京：國(guó)家電網(wǎng)公司，2010.

[4]李瑞生，李燕斌，周逢權(quán).智能變電站功能架構(gòu)及設(shè)計(jì)原則[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2010，38（21）：24～27.

[5]國(guó)家電網(wǎng)公司繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置缺陷管理辦法（國(guó)網(wǎng)（調(diào)/4）527-2014）[S].北京：國(guó)家電網(wǎng)公司，2014.

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1004-7344（2016）23-0114-02

2016-8-2