智能變電站主變壓器繼電保護(hù)檢修機(jī)制分析

馬文恒，郭麗麗，王逸超，趙　耀，許劉峰

（國網(wǎng)河南省電力公司平頂山供電公司，河南　平頂山　467000）

智能變電站主變壓器繼電保護(hù)檢修機(jī)制分析

馬文恒，郭麗麗，王逸超，趙耀，許劉峰

（國網(wǎng)河南省電力公司平頂山供電公司，河南平頂山467000）

在智能變電站中，檢修壓板對繼電保護(hù)動作、開關(guān)跳閘均有重要影響。詳細(xì)闡述SV檢修壓板、保護(hù)裝置檢修壓板、GOOSE檢修壓板對變壓器的差動保護(hù)及后備保護(hù)的影響。對比分析變壓器差動保護(hù)及后備保護(hù)檢修機(jī)制，制定變壓器不同運行情況下檢修壓板的投退方案。最后通過智能變電站現(xiàn)場的傳動試驗加以驗證理論分析的結(jié)果。

智能變電站；檢修壓板；差動保護(hù)；后備保護(hù)

0　引言

在智能變電站中，檢修壓板的投退情況影響到繼電保護(hù)設(shè)備的動作行為，對智能變電站的安全運行有重要意義。重點分析智能變電站中變壓器檢修壓板的投退方式對變壓器差動保護(hù)及后備保護(hù)的影響。最后用現(xiàn)場實際傳動來驗證理論分析結(jié)果。

1　智能變電站二次系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點分析

智能變電站與傳統(tǒng)變電站相比，大量采用光纖傳輸數(shù)據(jù)，用交換機(jī)進(jìn)行信息共享，在運行維護(hù)等方面與傳統(tǒng)站也有很大的不同。智能變電站的結(jié)構(gòu)分為三層 （過程層、間隔層、站控層）兩網(wǎng) （SV網(wǎng)、GOOSE網(wǎng)）。智能變電站信息傳輸流程是：一次信息傳輸至合并單元后（如果是模擬量，則先轉(zhuǎn)換為數(shù)字量），用光纖經(jīng)SV網(wǎng)傳輸給測控裝置、保護(hù)裝置、交換機(jī)等。保護(hù)裝置對采樣信息進(jìn)行分析判斷后，如果判為故障，則將跳閘命令經(jīng)GOOSE網(wǎng)傳送給智能終端，由智能終端通過控制操作機(jī)構(gòu)來執(zhí)行命令，其中信息的傳送遵守IEC61850通信規(guī)約。

智能變電站的檢修壓板功能與傳統(tǒng)站不同，傳統(tǒng)變電站的檢修壓板主要用于屏蔽試驗報文，而智能站的檢修壓板則能影響故障時保護(hù)的動作行為。因此檢修壓板正確投退，對智能變電站安全運行有著重要的意義。

2　差動保護(hù)檢修機(jī)制

2.1差動保護(hù)信號

智能變電站沒有端子排，信號按虛端子連線進(jìn)行傳輸。某變電站變壓器差動保護(hù)及相連設(shè)備之間的虛端子如圖1所示，其采用合并單元與智能終端一體裝置，即合并單元與智能終端設(shè)計在一個裝置內(nèi)。其中與1號主變保護(hù)裝置A（PT1101A）相連的SV控制塊有3個：1號主變高壓側(cè)合并單元A （IT1101A）中的SV控制塊0x4009、1號中壓側(cè)合并單元A（IT3501A）中的SV控制塊0x400B、1號低壓側(cè)合并單元A（IT1001A）中的SV控制塊0x400B。三側(cè)SV控制塊均向保護(hù)裝置傳輸本側(cè)的電壓電流信息。三側(cè)智能終端也分別能與1號變壓器保護(hù)裝置A進(jìn)行GOOSE信息交換。

圖1　主變差動保護(hù)及相關(guān)設(shè)備間的虛端子

以高壓側(cè)為例，高壓側(cè)合并單元A中的SV控制塊0x4009向差動保護(hù)裝置傳輸?shù)男畔⒌奶摱俗尤鐖D2所示。其中高壓側(cè)合并單元向保護(hù)傳輸A、B、C三相電流，為了驗證采樣的正確性，均采用雙AD采樣方式，采集的兩路信息相互校驗，以判斷是否失真。

圖2　差動保護(hù)高壓側(cè)SV信息虛端子

2.2檢修壓板對差動保護(hù)影響

智能變電站一個裝置的檢修壓板投入時，其輸給另外一個裝置的信息“test”為1，如果另外一個裝置的檢修壓板也投入，則其視接收到的信息為有效信息，并進(jìn)行處理；若不一致，則只顯示不處理。

主變各側(cè)的合并單元均有一個SV檢修壓板，當(dāng)該SV檢修壓板投入時，本側(cè)向差動保護(hù)傳送的SV信息均帶檢修位，即信息中的“test”均置1。如果主變?nèi)齻?cè)的SV檢修壓板及差動保護(hù)裝置的檢修壓板都投入的話，主變?nèi)齻?cè)SV信息的“test”與差動保護(hù)裝置的“test”一致，即視為信息有效，進(jìn)行差流計算，滿足故障條件的話，差動保護(hù)就能動作出口。但是如果主變?nèi)齻?cè)任意一側(cè)的SV檢修壓板不投入的話，其檢修位與差動保護(hù)裝置的檢修位不一致，此時差動保護(hù)裝置只能顯示三側(cè)的SV信息，但是不進(jìn)行處理，此種情況下，即便有故障，差動保護(hù)也不會動作出口。

檢修投退狀況對差動保護(hù)影響。只有主變?nèi)齻?cè)的SV檢修壓板投退狀況與差動保護(hù)裝置的檢修壓板投退狀況均一致時，差動保護(hù)才正常進(jìn)行差流計算。否則差動保護(hù)對三側(cè)的SV信息只顯示，不進(jìn)行邏輯判斷。

當(dāng)主變?nèi)齻?cè)SV檢修壓板及差動保護(hù)裝置的檢修壓板均投入，并且差流計算滿足動作條件時，差動保護(hù)動作出口，但是發(fā)出的跳閘信息里面“test”為1。當(dāng)主變?nèi)齻?cè)的智能終端收到“test”為1的跳閘命令時，其中任意一側(cè)的GOOSE檢修壓板投入，則該側(cè)的開關(guān)能夠正常跳閘，沒有投入GOOSE檢修壓板智能終端不執(zhí)行“test”為1的跳閘命令。

2.3檢修壓板對差動保護(hù)影響驗證

在智能變電站，用智能測試儀模擬差動保護(hù)區(qū)內(nèi)故障，進(jìn)行現(xiàn)場實際傳動，驗證結(jié)果如表1所示，得出的結(jié)論與分析結(jié)果一致。

當(dāng)主變?nèi)我庖粋?cè)的SV檢修壓板與主變差動保護(hù)裝置的檢修壓板不一致時，差動保護(hù)對三側(cè)的SV信息只顯示，不進(jìn)行計算處理，差動保護(hù)不會動作。只有三側(cè)的SV檢修壓板與差動保護(hù)裝置的檢修壓板一致時，差動保護(hù)裝置才能正常處理SV信息，有故障時能夠正常出口。

對于表1中最后一種情況，主變?nèi)齻?cè)SV檢修壓板全投入、差動保護(hù)檢修壓板投入、某一側(cè)GOOSE檢修壓板投入的情況，此時主變?nèi)齻?cè)任意一側(cè)的GOOSE檢修壓板投上，該側(cè)的開關(guān)都會跳閘，三側(cè)的智能終端GOOSE檢修壓板全投入，三側(cè)的開關(guān)均能跳閘。

表1　不同投退方式時差動保護(hù)傳動試驗

3　后備保護(hù)的檢修機(jī)制分析

3.1后備保護(hù)信號

主變后備保護(hù)內(nèi)部虛端子如圖3所示。由圖可見，主變?nèi)齻?cè)均有指向主變后備保護(hù)裝置的SV路徑，同時三側(cè)智能終端均有與主變后備保護(hù)進(jìn)行GOOSE信息交換的虛端子。

圖3　主變后備及相連設(shè)備之間虛端子

圖4　高壓側(cè)后備保護(hù)SV信息虛端子

圖4為高壓側(cè)后備保護(hù)SV信息虛端子圖，其中除了保護(hù)電流的雙AD采樣外，還有三相測量電流，三相電壓。

3.2檢修壓板對后備保護(hù)影響

與差動保護(hù)不同的是，后備保護(hù)的某一側(cè)SV檢修壓板對其余側(cè)的保護(hù)不影響，只對本側(cè)的后備保護(hù)有影響。

以高壓側(cè)為例，當(dāng)高壓側(cè)的SV檢修壓板投入時，高壓側(cè)合并單元輸出的SV信息的“test”置1，由于只有高壓側(cè)后備保護(hù)會用到此帶檢修位的電流，因此只有高壓側(cè)后備保護(hù)受影響，中低壓側(cè)的后備保護(hù)都不受影響。中、低壓側(cè)的檢修壓板投入時，對其余側(cè)也無影響。

3.3檢修壓板對后備保護(hù)影響驗證

在智能變電站現(xiàn)場，用智能測試儀模擬后備保護(hù)區(qū)內(nèi)故障，進(jìn)行現(xiàn)場實際傳動，驗證結(jié)果如表2所示，得出的結(jié)論與分析結(jié)果一致。

由表2可知，當(dāng)高壓側(cè)后備保護(hù)對應(yīng)的合并單元的SV檢修壓板和后備保護(hù)裝置的檢修壓板同時投入時，后備保護(hù)才會動作。并且在這種情況下，如果投入某一側(cè)的智能終端的GOOSE檢修壓板，則該側(cè)的開關(guān)會跳閘，如果三側(cè)智能終端GOOSE檢修壓板全投入，則三側(cè)的開關(guān)均會跳閘。

與差動保護(hù)不同，任一側(cè)后備保護(hù)只與本側(cè)的SV檢修壓板有影響，與另外兩側(cè)的SV檢修壓板是否投入沒有關(guān)系。

表2　不同投退方式時后備保護(hù)傳動試驗表

4　變壓器檢修壓板的投退機(jī)制

4.1變壓器全停

當(dāng)變壓器全停時，需要將主變?nèi)齻?cè)所有的SV檢修壓板、GOOSE檢修壓板全投入。此外將母線保護(hù)屏上將該間隔的 “SV接收軟壓板”置0，失靈的“GOOSE接收軟壓板”置0。這樣使得變壓器開出的信號的“test”均為1，此時對變壓器進(jìn)行任意試驗，其開出的帶檢修位的命令都不會被其余的智能終端執(zhí)行。因此避免了試驗中誤跳運行設(shè)備。

例如，在做后備保護(hù)傳動時，其第一時限會發(fā)出跳母聯(lián)的跳閘命令，如果與主變相關(guān)檢修壓板全投入的話，此跳閘命令“test”會置為1，因此母聯(lián)智能終端不會執(zhí)行此跳閘命令，避免誤跳母聯(lián)。

4.2變壓器單側(cè)停運

以中壓側(cè)停運為例，此時高壓側(cè)、低壓側(cè)繼續(xù)運行。此種情況下，既要投入中壓側(cè)的SV檢修壓板，又要防止中壓側(cè)SV檢修壓板會閉鎖正在運行中的主變保護(hù)裝置。

根據(jù)上文對差動保護(hù)分析的結(jié)論，如果投入中壓側(cè)SV檢修壓板的話，會閉鎖主變的差動保護(hù)。為了避免此種情況的出現(xiàn)，需要將主變差動保護(hù)裝置的“中壓側(cè)SV接受軟壓板”置0，且將中壓側(cè)母線保護(hù)裝置中該間隔的“SV接收軟壓板”置0。這樣差動保護(hù)只進(jìn)行高、低兩側(cè)差流計算。這時中壓側(cè)幅值為0，“test”為1的保護(hù)電流不會被計入差流，因而也不會對差動保護(hù)有影響。

5　結(jié)語

變壓器三側(cè)的SV檢修壓板、保護(hù)裝置檢修壓板、GOOSE檢修壓板共同影響差動保護(hù)和后備保護(hù)的動作情況。但是檢修壓板對兩種保護(hù)的影響也有區(qū)別：任意一側(cè)SV檢修壓板都會對差動保護(hù)的動作有影響；但是任意一側(cè)的SV檢修壓板只對本側(cè)的后備保護(hù)有影響，對另外兩側(cè)的后備保護(hù)沒有影響。這些異同點為變壓器的運行維護(hù)工作提供了依據(jù)。

［1］陳安偉，王德林，裘愉濤，等.智能變電站繼電保護(hù)技術(shù)問答［M］.北京：中國電力出版社，2014.

［2］吳衛(wèi)民.110 kV數(shù)字化變電站二次系統(tǒng)檢驗規(guī)范的研究［J］.華東電力，2009，37（7）：1 185-1 188.

［3］王冬青，李剛，曹楠.智能變電站保護(hù)功能自動校驗研究［J］.電網(wǎng)技術(shù)，2012，36（1）：8-12.

［4］張文亮，劉壯志，王明俊，等.智能電網(wǎng)的研究進(jìn)展及發(fā)展趨勢［J］.電網(wǎng)技術(shù)，2009，33（13）：1-11.

［5］馮軍.智能變電站原理及測試技術(shù)［M］.北京：中國電力出版社，2011.

Relay Protection Maintenance Mechanism of Transformers in Intelligent Substations

MA Wenheng，GUO Lili，WANG Yichao，ZHAO Yao，XU Liufeng
（State Grid Pingdingshan Power Supply Company，Pingdingshan 467000，China）

The maintenance plate is important for the operation of the relay protection and the tripping of the switch.Effects of SV，the protective device and GOOSE maintenance plates on the differential protection and backup protection of the main transformer are described.Compared between maintenance mechanisms of the differential protection and backup protection，different putting in operation and exciting schemes of maintenance plate in different operating conditions is formulated.Finally，the theoretical analysis is verified by the practical test.

intelligent substation；maintenance plate；differential protection；backup protection

TM77

B

1007－9904（2016）07－0034－04

2016-01-30

馬文恒（1987），男，主要從事變電二次檢修工作。