淺談數字化變電站數據異常和檢修狀態對差動保護的影響

陳哲

【摘 要】 本文通過介紹數字式保護跳閘方式、保護數據的校驗機制，分析間隔退出而相關軟壓板未對應退出時、差動保護支路電流通道數據異常時和投檢修狀態時對母線保護和變壓器差動保護的影響，得到數字化變電站數據異常和檢修狀態對差動保護的影響的結論，針對置檢修狀態和SV鏈路異常時，分別提出了處理辦法，使差動保護在特殊狀態下正常運行，保證電網的安全穩定運行。

【關鍵詞】 數字化保護 差動保護 安全運行 跳閘方式

數字化保護有別于常規保護的地方除了直接接入電壓、電流數字量，而不是模擬量外，更重要的是在整個采樣和邏輯處理機制上的防誤閉鎖措施。通過保護裝置SV接收鏈路異常和間隔檢修狀態時，正常處置，隔離異常裝置，保證差動保護正常運行。

1 數字式保護跳閘方式

網絡系統是智能變電站的“神經系統”，其可靠性和實時性直接決定了變電站系統的可用性。智能變電站保護跳閘實現方式主要有三種：第一種是直采直跳方式（即保護采樣值及跳閘信號采用點對點連接方式），第二種是直采網跳方式（即保護采樣值采用點對點連接方式，跳閘信號通過網絡傳輸），第三種是網采網跳方式（即保護采樣值及跳閘信號均通過網絡傳輸）。

現階段為確保繼電保護的可靠性，網絡跳閘缺少大規模長時間的運行經驗，因此建議現階段采用直跳與網跳共存的方案。即不增加投資費用，而且實現了雙路由通道跳閘，提高了可靠性，同時也可實驗網絡跳閘的速動性、可靠性；當然，采用直跳與網跳共存的方案會增加調試的工作量；智能終端需同時接收兩路跳閘信號并進行處理，但均無技術上的問題，因此采用直跳與網跳共存的方案是完全可行的。

2 保護數據的校驗機制

數字化保護指基于IEC60044-8規范，以IEC61850-9-1或 IEC61850-9-2規約接入電子式互感器或常規互感器的數據合并單元（通過交流頭就地采樣信號，然后通過IEC61850-9-2或者IEC600

44-8的協議發送給保護或者測控計量裝置）數字量的保護。由于接入保護裝置的電壓、電流量已經是數字量，不存在常規保護的AD轉換問題，因此采樣回路校驗電壓、電流數據的機制不同。數字化保護無效數據閉鎖機制在數字化保護的采樣回路中，以有源電子式電流互感器為例，各相電子式電流互感器數據匯總給合并單元后，在合并單元輸出的同一幀數據中，包含了保護數據（IpA、IpB、IpC）和測量數據（ImA、ImB、ImC）等。因此，保護已經收到無需轉換的兩組電流數字量，采用與常規保護相同的方式，將保護數據用于保護元件，測量數據用于起動元件，它們同時起動保護才能最終跳閘出口。這種采樣數據構成方式，相當于將常規保護裝置內部相對獨立的兩組采樣回路前移到電子式互感器或合并單元中，即從中輸出兩組采樣數據。

3 影響差動保護的因數

3.1 間隔退出而相關軟壓板未對應退出時

以PCS-915母線保護裝置為例，當退出“間隔投入軟壓板”時，相應間隔的電流將退出差流計算，退出本間隔保護，但仍能顯示實際采樣值，中斷本間隔的所有GOOSE發送和接收，屏蔽本間隔的SV和 GOOSE鏈路報警；若間隔投入軟壓板退出時相應間隔有電流，裝置發“XXXX 間隔退出異常”報警信號，相應間隔電流不退出差流計算。

3.2 差動保護支路電流通道數據異常時

以PCS-915母線保護裝置為例，為了防止單一通道數據異常導致保護裝置被閉鎖，裝置將按照光纖數據通道的異常狀態有選擇性地閉鎖相關的保護元件，某段母線電壓通道數據異常不閉鎖保護，并開放該段母線電壓閉鎖；非母聯保護支路電流通道數據異常時，閉鎖差動保護及相應支路的失靈保護，其他支路的失靈保護不受影響；母聯保護電流數據無效時，閉鎖母聯保護功能，同時母線狀態強制為互聯；任一支路測量電流數據無效時，不閉鎖差動保護，但起動元件需由其他支路開放。

以PCS-978變壓器成套保護裝置為例，任意側相電流數據無效時，閉鎖差動保護、本側過流保護以及整定用自產零序的本側零序過流保護。

對于縱聯差動保護，由于它只與三相電流有關，整套保護的閉鎖使縱差保護也失去功能，一旦線路發生區內故障，主保護之一的縱差保護將無法動作。縱差保護無辜地被閉鎖，導致其拒動。220 kV 線路保護型號為 PCS-931、PCS-902，針對上述問題的處理機制為：保護電流數據無效時，閉鎖除三相不一致保護外的所有保護；三相不一致保護改為不經零負序電流把關。

3.3 投檢修狀態時

SV檢修位處理方法在間隔軟壓板投入的情況下，如果保護裝置的檢修狀態和對應間隔MU檢修位不一致時，該間隔采樣數據將在接收方被置為無效，裝置報警且閉鎖差動保護和本間隔其他保護；當保護裝置和合并單元的檢修狀態不一致時，裝置內部置該合并單元采樣數據無效。

4 檢修時、SV接收鏈路異常時需注意

4.1 置檢修狀態

如果母線保護一條支路檢修試驗，而母線保護正常運行，需退出該支路的間隔投入軟壓板、SV接收軟壓板、GOOSE接收軟壓板和GOOSE發送軟壓板；主變保護一側檢修試驗，也需要退出檢修的那一側的“間隔投入軟壓板”（如果有）、SV接收軟壓板、GOOSE接收軟壓板和GOOSE發送軟壓板；光纖差動線路保護裝置，合并單元檢修狀態時，差動保護自動退出。

4.2 SV鏈路異常時

如果一個間隔的合并單元故障時、合并單元異常斷電或保護裝置SV斷鏈告警，相關保護及合并單元裝置應投入檢修狀態硬壓板，斷開這個間隔有參與差流計算的保護裝置（母線保護、變壓器保護）的間隔投入軟壓板（如果有）、SV接收軟壓板、GOOSE接收軟壓板和GOOSE發送軟壓板。

5 結語

綜上所述，參與差流計算的光纖鏈路異常時，應斷開和這個支路合并單元有關保護裝置的接收軟壓板，不影響差動保護正常運行，隔離后來處理異常。

參考文獻：

[1]洪毅文.數字化保護無效數據閉鎖機制[J].電力系統保護與控制，2010.

[2]陳國華，鄭瑞忠.智能變電站母線保護跳閘方式研究[J].智能變電站母線保護跳閘方式研究，2013.