智能变电站智能终端私有配置文件错误导致保护异常动作问题的分析

张浩， 张艳

(1. 国网湖北省电力公司电力调度控制中心，湖北 武汉 430077; 2. 湖北省汉新发电有限公司，湖北 汉川 432321)

智能变电站智能终端私有配置文件错误导致保护异常动作问题的分析

张浩1， 张艳2

(1. 国网湖北省电力公司电力调度控制中心，湖北 武汉 430077; 2. 湖北省汉新发电有限公司，湖北 汉川 432321)

随着智能变电站大规模的投入运行，运维人员的技术水平相对落后、配置文件管理水平差的弊病逐渐显露出来，这给电网的安全运行带来了安全隐患。通过智能变电站一起220 kV线路保护异常动作行为的分析，发现故障前缺陷处理过程中，导入错误工程备份配置文件，使得智能终端出口回路虚端子的配置发生错误，引发了保护的不正确动作。针对智能变电站配置文件的管理，提出较为合理的整改措施，为提升智能变电站核心配置文件的管理提供了较好的参考价值。

智能变电站;保护误动;配置文件;智能终端;SCD;管控

0 引 言

智能变电站与常规变电站的核心区别在于二次电缆被光纤替代以及自描述变电站配置语言(SCL)文件的使用。配置文件与设备硬件共同承担着二次系统信息采集、共享、逻辑判断、通信、决策输出等重任，关系到微机保护、自动化监视控制、电能计量等二次系统功能的实现。

近年来，随着智能变电站大规模的投入运行，运维人员的技术水平相对落后、配置文件管理水平差的弊病逐渐显露出来，给电网的安全运行带来了安全隐患[1-4]。

通过对智能变电站一起220 kV线路保护异常动作行为的分析，发现故障发生前该间隔智能终端一次CPU故障缺陷的处理过程中，导入错误工程备份配置文件，使得智能终端出口回路虚端子的配置发生错误，从而引发了继电保护的不正确动作行为。

1 异常动作事件简述

2015年4月2日凌晨5点34分55秒，220 kV营利线发生C相单相瞬时接地故障。营利线利侧线路保护动作，利02开关C相跳闸后，重合成功。营利线汪侧线路保护动作，营221开关A、C相跳闸，未重合。9点25分22秒，经现场确认和调度安排，汪营站运行人员拉开营221开关，营利线退出运行。一次系统示意简图如图1所示。

图1 220 kV营利线故障系统示意图

2 异常动作情况分析

该异常事件发生后，公司高度重视，立刻组织专业技术人员奔赴现场，对此次异常动作情况进行了深入排查和分析，检查情况如下。

2.1 保护配置情况

220 kV营利线保护配置情况如表1所示。

2.2 保护动作情况分析及动作时序图

营利线发生C相瞬时接地故障时，利川站测一次电流为4.59 kA(二次电流19.13 A，CT变比为1 200 A/5 A)；汪营站测一次电流为2.14 kA(二次电流1.34 A，CT变比为1 600 A/1A)。满足差动保护动作条件，线路差动保护C相均应动作。

表1 220 kV营利线保护配置

现场查看，220 kV营利线两侧WXH-803BG1、CSC-103BE线路保护差动均动作，选相元件均是C相元件动作。初步判断220 kV营利线两侧线路保护动作行为正确。

进一步检查发现，许继电气公司DBU-803型智能终端显示跳“A”相，四方公司JFZ-600型智能终端显示跳“C”相。两套智能终端的动作行为完全不一致，结合线路保护的动作情况，许继电气公司DBU-803装置跳“A”相的动作行为明显存在异常，需要重点排查动作原因(220 kV营利线汪营侧保护和智能终端动作情况如表2所示)。

调取监控系统SOE报文记录，显示220 kV营利线营221A相断路器在此次故障中确实有位置分开的信号，时间在44 ms左右，而C相断路器分位的时间是68 ms左右。可以判断营221 A相断路器是由智能终端DBU-803发出跳开的，营221C相断路器是由智能终端JFZ-600发出跳开的。

表2 汪营变电站220 kV营利线保护和智能终端动作情况

图2 汪营变电站220 kV营利线保护动作时序图

结合保护动作情况绘制此次故障汪营侧保护的动作时序图,如图2所示。

从时序图中，可以看到A相断路器跳开的时间比C相断路器跳开的时间略早，由于WXH-803B保护比CSC-103B早4 ms，所以A相断路器更像是A套线路保护动作跳开的。

2.3 整组传动试验情况

现场对汪营站220 kV营利线两套线路保护装置进行了整组传动试验。试验情况如下。

(1) 220 kV营利线A套保护装置(许继WHX-803BG1)

用继电保护测试仪分别模拟A相、B相、C相单相故障，AB、BC、CA相间故障和三相故障，保护装置动作行为正确，但营221开关仅A相跳闸，B相、C相均不跳闸。

(2)220 kV营利线B套保护装置(四方CSC-103BE)

用继电保护测试仪分别模拟A相、B相、C相单相故障，AB、BC、CA相间故障和三相故障，保护装置动作行为正确，营221开关动作行为正确。

根据整组传动试验结果，220 kV营利线汪营侧A套保护装置B、C相跳闸出口回路异常，与营221开关动作行为存在不一致的现象。

2.4 配置文件核查

从上面的分析来看，220 kV营利线汪侧A套保护至A套智能终端的“二次虚回路”存在明显问题，需要认真核查。

全站的SCD文件、CID文件以及厂家私有配置文件非常重要，任意文件出错均可能导致保护的不正确动作行为。因此需要对这些重要的配置文件进行认真核对检查。

2.4.1 SCD文件核查

首先对全站的SCD文件进行核查。为更好展示装置间虚端子的连接情况，通过专用软件，对220 kV营利线保护虚端子的配置情况进行了可视化，结果如图3、图4所示。

图3 SCD文件中220 kV营利线A套线路保护(WXH-803B)至A套智能终端(DBU803)虚回路配置示意图

图4 SCD文件中220 kV营利线B套线路保护(CSC-103B)至B套智能终端(JFZ600)虚回路配置示意图

从图3、图4的核查情况来看，SCD文件中220 kV营利线两套线路保护装置和智能终端间的跳闸虚回路配置均正确无误。

2.4.2 许继智能终端配置核查

智能变电站智能终端的厂家私有配置文件，类似于常规变电站的装置厂家白图，其中关键的配置内容便是定义了装置外部输入输出与内部通道的对应关系[5]。智能终端GOOSE配置文件的配置包括GOOSE发送、接收模块的配置，具体配置内容如图5所示。

图5 智能终端GOOSE发送、接收模块的配置内容和流程

现场调取了220 kV汪营线许继智能终端(DBU803)的具体配置情况(如图6所示)，从配置图中可以看出开关量通道号中配置跳A出口GOOSE通道号是0，跳B出口GOOSE通道号是1，跳C出口GOOSE通道号是2。查看许继智能终端说明书对开关量通道号的定义图，如图7所示。从图7可以看出保护跳A应该配置通道号0或1或2或3；保护跳B应该配置通道号4或5或6或7；保护跳C应该配置通道号8或9或10或11。

图6 220 kV营利线智能终端(DBU803)的GOOSE接收配置图

图7 220 kV营利线智能终端(DBU803)开关量通道号的定义图

许继智能终端内部的接收配置中误将保护装置发给智能终端的A相、B相、C相跳闸出口指令均关联到A相跳闸出口输出(错误配置示意图如图8所示)，会造成220 kV营利线A套保护装置在整组试验时，模拟任意故障，营221开关仅A相跳闸，B相、C相均不跳闸。

现场督促许继厂家修改配置文件，保证了许继厂家仅修改了跳闸出口配置而未对其余内容进行修改的情况下，下装修改后的配置文件至智能终端。

现场技术人员在修改了智能终端的配置后，对A套保护进行整组试验。用继电保护测试仪分别模拟A相、B相、C相单相故障，AB、BC、CA相间故障和三相故障，保护装置动作行为正确，重合闸动作行为正确，营221开关动作行为正确。

图8 220 kV营利线汪营站侧线路保护跳闸配置示意图

2.4.3 智能终端配置文件错误原因排查

由于220 kV汪营变电站刚投运不久，投运前相关保护的整组试验都进行了验收，理论上不应该出现配置文件错误的情况。智能终端装置内部配置文件错误的真实原因到底是什么呢？

调取了汪营变电站近期的运行日志，发现220 kV营利线最近有一次缺陷处理记录。

2014年8月17日，汪营变220 kV营利线A套许继合并单元DMU831网络异常灯亮，保护WXH803BG告警灯亮，无法复归。厂家人员达到现场经检查后，发现DBU-803装置原CPU板故障，因此，对DBU-803装置的CPU进行了更换。会不会是此次CPU更换导致了DBU-803智能终端装置私有配置文件发生了变化呢？

经与许继公司联系和确认，厂家对DBU-803装置私有配置文件发生变化的原因进行了解释。原来，由于DBU-803装置CPU故障，厂家技术服务人员无法从原CPU板中读取之前实际运行中的配置文件，因此向更换后的CPU板(本次故障时智能终端内CPU板)下载了许继公司工程备份文件库中对应配置文件。

经核查，许继公司的工程备份文件库中对应配置文件与本次故障时智能终端CPU板内的配置文件一致，存在跳闸出口配置错误现象。

2.4.4 分析结论

从以上的分析可以得出，由于220 kV营利线汪营站侧在近期的一次缺陷处理过程中误导入智能终端错误配置文件，使得许继智能终端内部的接收配置中误将保护装置发给智能终端的A相、B相、C相跳闸出口指令均关联到A相跳闸出口输出，从而导致220 kV营利线C相瞬时故障保护误跳A相断路器的异常动作事件。

3 整改措施

(1)加强智能变电站二次设备试验管理，修改相关管理规定。当保护、智能终端等二次设备硬件、软件发生更改后，应再次进行相应调试，并做好相关记录，确保痕迹管理到位。

(2)加强智能变电站二次设备配置文件管理，督促厂家完善工程备份文件的管理，确保备份文件和实际运行文件一致。同时，开展智能变电站配置文件管控系统相关专题项目的研究，通过网络、信息等先进的技术手段，规范、统一智能变电站配置文件及图纸，实现智能变电站配置文件等核心数据的安全管控[6]。

(3)组织全省继电保护技术骨干开展智能变电站专题培训，重点针对“智能变电站基本原理、典型技术”、“合并单元、智能终端核心调试技术”、“智能变电站配置文件的管理”等内容开展培训，全面提升继电保护专业队伍智能变电站核心技术水平。

4 结束语

智能变电站是时代发展的产物，是科技发展以及信息发展技术的必然趋势。我们应顺应新时代的发展，加强智能变电站核心技术的研究，科学分析设备的运行情况，及时发现和消除智能二次设备存在的安全隐患和缺陷，确保设备安全、可靠、高效的服务于电网系统。

[1] 高磊. IEC 61850 SCL配置文件比对工具的研究与实现[J]. 电力系统自动化，2013，37(20)：88-91.

[2] 王德文，朱永利，邸剑，等．一种改进的SCL系统配置工具[J]．电力系统自动化，2009，33(12)：75—79．

[3] 祁忠，笃竣，张志学，等．IEC 61850 SCL配置工具的研究与实现[J]．电力系统保护与控制，2009，37(7)：76—81．

[4] 何磊，田霞．IEC 61850 SCL配置文件测试工具的设计与实现口[J]．电力自动化设备,2012，32(4)；134—137．

[5] Q/GDW 1396-2012 IEC61850工程继电保护应用模型[S].北京: 国家电网公司，2012.

[6] 王松，宣晓华，陆承宇．智能变电站配置文件版本管理方法[J]．电力系统自动化，2013，37(17)：95．98．

Analysis on Exceptional Protection due to Incorrect Private Configuration Files at the Intelligent Terminal of the Smart Substation

Zhang Hao1, Zhang Yan2

(1. Electric Power Dispatching Control Center of State Grid Hubei Electric Power Co., Wuhan Hubei 430077, China;2. Hubei Hanxin Power Co., Ltd., Hanchuan Hubei 432321, China)

With large-scale operation ofsmart substations, following disadvantages come up gradually: relatively low technical level of operation and maintenance personnel, poor management of configuration files, thus bringing about hidden safety risks for safe operation of the power grid. In this paper, through an analysis of an exceptional protection of a 220 kV circuit at a smart substation, it is found that an incorrect backup engineering configuration file has been imported in the defect processing before the failure, so that an error occurs with the configuration of a virtual terminal of the outlet circuit at the intelligent terminal, thus causing the exceptional protection. Furthermore, for management of configuration files at smart substations, this paper proposes quite reasonable rectification measures to provide a good reference for the improvement of management of key configuration files at smart substations.

smart substation; mal-operation of protection; configuration file; intelligent terminal; SCD; management controll

10.3969/j.issn.1000-3886.2016.06.018

TM761

A

1000-3886(2016)06-0058-04

张浩(1977-)，男，湖北人，硕士，高级工程师，从事继电保护运行管理工作。 张艳(1975-)，女，湖北人，本科，高级工程师，主要从事电力系统继电保护设备的调试和研究。

定稿日期: 2016-05-23