智能變電站二次設備安全隔離技術研究

摘 要：文章介紹了智能變電站現場校驗、缺陷處理、改擴建等現場作業二次設備安全措施執行的四種隔離技術，并對此四種隔離技術優缺點進行了分析和對比，提出了充分利用IED智能電子設備檢修機制，以軟、硬壓板，檢修壓板的投退為主，物理光纖鏈路的開斷為輔的雙重隔離方法，實現檢修裝置（新投運裝置）與運行裝置的安全隔離。

關鍵詞：智能變電站；安全措施；檢修機制；安全隔離

引言

智能變電站中，繼電保護功能不再是由單一裝置來實現，而是由合并單元、繼電保護裝置、智能終端通過光纖連接組成一個系統來實現。二次回路全部由光纖代替，模擬信號全部數字化，二次設備軟壓板代替硬壓板，檢修壓板帶來了全新的檢修機制，傳統繼電保護檢驗二次安全措施方法已不適應智能變電站需要，目前對智能變電站的研究主要集中在技術層面對新技術新設備的應用，對智能變電站二次安全措施的研究還相對較少，且部分有研究，但對于安全措施的探討還不夠全面[1-4]。如何在智能變電站校驗、缺陷處理、改擴建作業中，有效執行安全措施，實現與運行裝置的安全隔離，對保障智能變電站設備的安全、穩定和可靠運行具有重大意義。

1 安全隔離技術

1.1 SV信號隔離機制

（1）SV接收軟壓板。智能保護裝置均設置有SV接收軟壓板，當智能保護裝置退出某間隔的SV接收軟壓板，則對應間隔MU的模擬量及其狀態（包括檢修狀態）都不計入保護，保護按無此支路處理。跨間隔保護對SV接收壓板的關系處理如下：a.對于母差保護，若某側SV接收壓板退出，差動保護不計算該側；b.對于主變保護，若某側SV接收壓板退出，則該側后備保護退出，差動保護不計算該側。

實際工程中需根據一次設備停運情況，采取下列安全措施：a.對應一次設備停運時，可退出SV接收壓板；b.對應一次設備運行時，單間隔保護可直接退出保護，跨間隔保護需要退出與該SV鏈路相關的保護功能：母差保護需要退出母差功能，變壓器保護需要退出差動保護和本側后備保護。

（2）檢修壓板。合并單元設置了一塊“保護檢修狀態”硬壓板，該壓板屬于采用開入方式的功能投退壓板。當該壓板投入時，相應裝置發出的所有SV報文的TEST位值為TRUE。當互感器需要檢修的時候，需要把合并單元的檢修壓板投上，這樣合并單元的報文就會帶有檢修位。當保護裝置的檢修狀態和合并單元的檢修壓板不一致時，裝置會報“檢修壓板不一致”，閉鎖相關保護。單間隔的保護相當于保護退出。目前跨間隔保護對檢修壓板的配合關系處理如下：a.當母差保護檢修硬壓板與MU間隔檢修硬壓板不一致的時候，閉鎖母差保護；b.若主變保護檢修硬壓板與MU間隔檢修硬壓板不一致，則差動保護退出，與主變保護檢修狀態不一致的各側后備保護退出，如果與各側MU檢修壓板都不一致，則差動及所有后備保護都退出。

（3）裝置間的光纖。從物理上將保護與合并單元之間的光纖隔斷是最直接的隔離手段。從發送方斷開發送數據的光纖鏈路，可靠隔離信號，將導致接收方判斷為SV斷鏈而告警，并影響接收方邏輯，接收方不再處理光纖傳輸的信息內容。

1.2 GOOSE信號隔離機制

智能變電站GOOSE出口回路上串行設置有四種隔離手段：

（1）保護裝置本體上的GOOSE軟壓板。智能保護裝置（包括保測一體裝置）都設置有GOOSE發送軟壓板，在退出相應壓板以后不再發送相應的GOOSE報文（包括心跳報文）。GOOSE發送軟壓板用于控制GOOSE報文中發送的跳閘信號（包括其他信號）的有效性。當發送軟壓板設置為1時，GOOSE報文中發送的信號反映裝置的實際狀態。當發送軟壓板為0時，GOOSE報文中發送的信號始終為0。（2）接收側GOOSE接收軟壓板。GOOSE接收軟壓板用于控制IED設備接收GOOSE報文中的跳閘信號（包括其他信號）的有效性。如啟動失靈、解除復壓閉鎖等，在GOOSE接收側設置GOOSE接收軟壓板，作為雙側安措以提高可靠性。當GOOSE接收軟壓板為1時，保護裝置按照GOOSE報文的實際內容進行處理。當GOOSE接收軟壓板為0時，保護裝置不再處理GOOSE報文的實際內容，而是根據接收信號的邏輯自動設置固定的值，例如裝置將接收的啟動失靈、失靈聯跳信號清零，防止保護誤動作。（3）檢修壓板。智能保護裝置及智能終端均設置了一塊“保護檢修狀態”硬壓板，該壓板屬于采用開入方式的功能投退壓板。當該壓板投入時，相應裝置發出的所有GOOSE報文的TEST位值為TRUE。下一級設備接收的報文與本裝置檢修壓板狀態進行一致性比較判斷，如果兩側裝置檢修狀態一致，則對此報文信息作有效處理；如果兩側裝置檢修狀態不一致，則對此報文信息作無效處理。（4）裝置間的光纖。從物理上將保護與保護間或保護與智能終端之間的光纖隔斷是最直接的隔離手段。從發送方斷開發送數據的光纖鏈路，可靠隔離信號，將導致接收方判斷為GOOSE或SV斷鏈而告警，并影響接收方邏輯，接收方不再處理光纖傳輸的信息內容。

2 安全隔離技術對比

2.1 投檢修壓板和發送壓板

優點：操作簡單，僅需要對被檢修設備進行操作。

缺點：（1）當發送設備出現異常時，可能失效，無法實現信號的可靠隔離；（2）考慮到保護裝置軟件異常，僅依靠GOOSE發送/接收軟壓板投退可靠性不夠；（3）保護校驗時，需用測試儀接收裝置的GOOSE發送信號，此時又需投入GOOSE發送軟壓板；（4）對于SV來說，不能簡單的投入合并單元檢修壓板，需要首先退出運行保護的SV接收軟壓板（如母差保護）。

2.2 接收軟壓板

優點：可靠的信號隔離。

缺點：需要在沒有檢修的間隔操作，操作較為復雜。智能終端目前無接收軟壓板。

2.3 斷光纖鏈路

優點：明顯的物理斷開點，可靠的隔離信號。

缺點：（1）多次插拔可能導致設備損壞；（2）導致接收方報警干擾運行。

3 二次設備檢修安全措施執行方法

通過對智能變電站繼電保護發送軟壓板、接收軟壓板、檢修壓板、光纖鏈路四種安全隔離技術的分析比較，文章認為應充分利用智能電子設備檢修機制，以投退軟、硬壓板，檢修壓板的為主，開斷物理光纖鏈路的為輔實現智能變電站檢修裝置（新投運裝置）與運行裝置的安全隔離。

下面以220千伏主變保護為例，說明智能變電站二次設備安全措施具體執行方法。其他間隔如線路保護等檢修時的安全措施參考執行。對于母差保護檢修則需注意為確保安全，宜斷開母差保護至運行回路的光纖鏈路。

220千伏主變保護其典型配置以及與其它保護裝置的網絡聯系示意圖，如圖1所示（母線保護以高壓側為例）。

3.1 變壓器停電情況下，主變保護檢修校驗

（1）退出主變保護跳各側母聯、分段及總路開關的跳閘出口軟壓板、啟動高中壓側失靈出口、高中壓側失靈解復壓軟壓板。（2）退出220千伏和110千伏母線保護主變高、中壓側SV接收軟壓板、啟動失靈、解除復壓閉鎖GOOSE接收軟壓板及母差保護跳主變回路GOOSE發送軟壓板。（3）投入主變各側合并單元、智能終端、主變保護檢修硬壓板。（4）分別取下主變保護至220千伏、110千伏等級GOOSE組網光纖（退出的光纖應做好標識及記錄，并用相應保護罩套好）。（5）在高、中壓側合并單元處取下至220千伏、110千伏母差保護的SV輸出光纖（退出的光纖應做好標識及記錄，并用相應保護罩套好）。（6）斷開主變各側合并單元端子排處的常規電流互感器電流電壓連片。

3.2 主變保護缺陷處理

（1）退出主變保護跳各側母聯、分段、總路、閉鎖備自投的出口軟壓板，退出啟動高中壓側失靈出口、解除高中壓側失靈保護復壓閉鎖軟壓板。（2）退出高、中壓側對應母線保護側該變壓器支路啟動失靈、解除復壓閉鎖GOOSE接收軟壓板；（切記不能退出該間隔的SV接收軟壓板或間隔投入軟壓板）。（3）投入該主變保護檢修壓板。（4）取下主變保護背板各側GOOSE直跳、GOOSE組網光纖（需要對該保護進行校驗時，退出的光纖應做好標識及記錄，并用相應保護罩套好）。

3.3 某側合并單元缺陷處理

（1）退出對應主變保護跳各側母聯、分段、總路、閉鎖備自投的出口軟壓板，退出啟動高中壓側失靈出口、高中壓側失靈解復壓軟壓板。（2）退出對應母差保護的差動保護、失靈保護功能軟壓板。（3）投入合并單元檢修壓板。（4）在合并單元端子排處將常規電流互感器輸入端可靠短接后，斷開至合并單元的電流連片（需要對合并單元加量校驗時）。

3.4 某側智能終端缺陷（失去電壓切換功能及對應主變保護、母差失靈保護出口跳該開關的功能，需投入對應母差保護側該回路的刀閘強制軟壓板使之與實際位置一致）

（1）投入對應母差保護側該回路的刀閘強制軟壓板使之與實際位置一致。（2）退出智能終端跳閘出口硬壓板。（3）投入缺陷智能終端的檢修壓板。

4 結束語

文章通過對智能變電站繼電保護檢修安全隔離技術的研究，提出了智能變電站的二次設備檢修的隔離技術。并以220千伏主變保護為例，提出了在一次設備停電和不停電情況下裝置校驗、缺陷處理、改擴建作業中安全措施執行的具體實施方法。

參考文獻

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