从一起保护拒动事件探讨智能变电站的检修机制

延 勇， 武改萍

（1.国网山西省电力公司阳泉供电公司，山西 阳泉 045000；2.国网太原供电公司，山西 太原 030012）

从一起保护拒动事件探讨智能变电站的检修机制

延 勇1， 武改萍2

（1.国网山西省电力公司阳泉供电公司，山西 阳泉 045000；2.国网太原供电公司，山西 太原 030012）

针对智能变电站合并单元更换过程中一起保护装置拒动事件，分析了保护装置拒动的原因，结合智能变电站的检修机制，阐述了智能变电站正常检修和智能装置异常条件下检修处理机制，并针对各种不同设备保护装置，提出相应的检修处理方式。对今后的智能变电站设计、检修、运行提供借鉴作用。

智能变电站；检修机制；合并单元；保护拒动

由于智能变电站二次保护设备的电压、电流采样值及保护跳闸事件等信息均以数字量的方式通过光缆、尾纤传输，取代了传统的二次电缆回路，导致检修压板的功能发生根本变化[1]。常规变电站保护装置的检修压板是保护装置检修进行试验时，屏蔽软报文和闭锁遥控的，不影响保护动作等功能；而智能变电站保护装置、合并单元和智能终端都有检修压板，不同智能电子设备之间检修压板组合会有不同动作行为，一定要熟悉并掌握保护装置、合并单元和智能终端检修压板之间的逻辑关系，根据现场的实际运行情况正确投退保护装置、合并单元等装置的检修压板，避免保护装置拒动或误动[2]。

1 事件情况

1.1 运行方式简介

某330 kV变电站2号主变压器（以下简称“主变”）及三侧设备智能化改造，3320、3322断路器及2号主变处于检修状态，330 kVⅠ、Ⅱ母，第1、3、4串合环运行，330 kV永武Ⅰ线、永武Ⅱ线及1号、3号主变运行。330 kV系统接线如图1所示。

图1 某变电站330 kV系统接线图

1.2 保护装置动作过程

2014年10月19日，某330 kV变电站330 kV永武Ⅰ线发生异物短路A相接地故障，因3320断路器合并单元“装置检修”压板投入，线路双套保护南瑞继保PCS-931G-D型和许继电气WXH-803B型保护装置闭锁，线路双套保护拒动，变电站内1号、3号主变高压侧后备保护动作，跳开三侧开关，引起故障扩大，造成330 kV变电站全停。

保护动作过程：10月19日3时59分，永武Ⅰ线路A相接地故障，对侧距离I段保护动作开关跳闸，经694ms，3361开关重合动作，又经83 ms，重合后加速保护动作，跳开开关；本侧永武Ⅰ线保护未动作，1号、3号主变高压侧零序后备保护动作，跳开三侧开关。事件直接原因：330 kV永武Ⅰ线11号塔A相异物短路接地。事件扩大原因：3320合并单元“装置检修”压板投入，未将永武Ⅰ线两套保护装置中“开关SV接收”软压板退出，造成永武Ⅰ线2套装置保护闭锁，造成故障扩大。

1.3 保护装置拒动原因分析

保护装置拒动原因：通过分析南瑞继保PCS-931G-D型、许继电气WXH-803B型保护装置，发现PCS-931G-D保护装置告警信息为“SV检修投入报警”，其含义为“链路在软压板投入情况下，收到检修报文”，处理方法为“检查检修压板退出是否正确”；WXH-803B保护装置告警信息为“CT检修不一致”，其含义为“MU和装置不一致”，处理方法为“检查MU和装置状态投入是否一致”。按照保护装置设计原理图，如图2所示。

图2 永武Ⅰ线保护装置设计原理图

当3320合并单元装置检修压板投入时，3320合并单元采样数据为检修状态，保护电流采样无效，闭锁相关电流保护。

检修状态下电流保护闭锁逻辑为，在边开关电流“SV接收”软压板投入的前提下，保护装置或合并单元有且仅有一个为检修状态时，闭锁所有电流相关保护，当保护装置和合并单元都为检修状态或不为检修状态时，不闭锁相关电流保护，中开关同理。根据上述电流保护闭锁逻辑，只有将保护装置“SV接收”软压板退出，才能解除保护闭锁，检修状态下电流保护相关逻辑图如图3所示。

图3 检修状态下电流保护相关逻辑图

2 智能变电站检修处理机制

与常规变电站的保护装置上“检修”压板功能相比，智能变电站“检修”压板的作用发生了根本变化，作用是控制SV及GOOSE报文的检修标志位，直接影响到装置出口动作与否。《IEC 61850工程继电保护应用模型》[3]中对检修处理机制规定如下。

a)检修状态通过装置压板开入实现，检修压板只能就地操作，当压板投入时，表示装置处于检修状态。

b)当合并单元检修压板投入时，发送采样值报文中采样值数据的品质q的test位应置True；SV接收端装置将接收的SV报文中的test位与装置自身的检修压板状态进行比较，只有两者一致时才将该信号用于保护逻辑。对于多路SV输入的保护装置，一个SV接收软压板退出时应退出该路采样值，该SV中断或检修均不影响本装置运行。

c)当智能终端装置检修压板投入时，相应装置发出的GOOSE报文的test为True，GOOSE接收端装置应将接收的GOOSE报文中的test位与装置自身的检修压板状态进行比较，只有两者一致时才将信号作为有效进行处理或动作。不一致时报文视为无效，不参与逻辑运算。以保护装置出口跳智能终端为例，检修处理机制如图4所示。

图4 保护装置与智能终端检修处理机制示意图

3 智能变电站正常检修处理机制

智能变电站正常运行过程中的设备需要检修时，一般按设备间隔停电检修，设备间隔主要包括线路、变压器和电压互感器及母线。根据《IEC 61850工程继电保护应用模型》中对检修处理机制规定可知，当保护装置、合并单元和智能终端三者检修状态保持一致时，保护装置正确动作且断路器正常跳闸；当保护装置、合并单元和智能终端3个智能电子设备检修位不一致时，有保护装置不动作和保护装置动作但断路器不跳闸2种情况。3个智能电子设备检修压板配合关系如表1所示。

表1 智能电子设备检修压板配合关系表

正常检修时要确保检修设备与运行设备完全隔离，在需要检修的电流互感器、断路器及保护装置上进行电流互感器特性试验、保护装置校验、整组传动时不能造成站内其他运行设备断路器跳闸和运行设备保护装置误动作，尤其要特别注意与母线保护的影响。由于母线差动保护多路SV输入的保护装置，根据《IEC 61850工程继电保护应用模型》中对检修处理机制规定，当某一条线路正常检修时，投入该线路合并单元的检修压板，如果同时不退出母线保护装置中这条线路的“SV接收”软压板或“线路间隔投入”软压板时，由于线路间隔的合并单元与母线保护装置检修状态不一致，SV采样异常、失效，将闭锁母线保护。只有退出母线保护装置中这条线路的“SV接收”软压板或“线路间隔投入”软压板时，该SV中断或检修才不影响母线装置正常运行，因此，在线路、变压器等设备正常检修时，退出母线保护装置中相应检修间隔的“间隔投入”软压板。

智能变电站电压互感器及母线需要停电检修时，母线合并单元需投入检修压板，这时对差动保护、与电压有关的主保护和后备保护的影响是不同的。母线合并单元的检修状态不影响差动保护检修机制，但对于有电压量参与的纵联距离保护和变压器后备保护来说，相当于自动开放复压闭锁。智能变电站线路、变压器和电压互感器及母线正常检修处理机制如表2所示。

表2 智能变电站正常检修处理机制

4 智能变电站设备异常检修处理机制

4.1 智能变电站数据异常处理机制

智能变电站中采样值数据发生异常将直接影响到保护及自动装置的逻辑计算，《智能变电站继电保护技术规范》中与采样值相关的异常包括数据无效、数据失步、通道延时异常、误退SV接收压板等相关规定如下[4]。

a）合并单元电流采样数据失效时，闭锁变压器差动、线路光纤差动、母线差动保护及相应支路的失灵保护。母联电流采样数据无效时，闭锁母联保护，母联所连接的两条母线自动置互联。

b） 电压通道数据异常时，线路距离保护退出；退出变压器方向过流和零序过压保护，保护逻辑按照该侧TV断线处理；母线保护复合电压闭锁开放。

c）合并单元数据失步只针对网采方式，在直采方式下合并单元数据失步对主变压器和母线保护的影响是所有保护开放，不影响保护功能。

4.2 智能变电站智能设备异常处理机制

智能变电站二次智能设备异常主要包括保护装置、合并单元、智能终端等装置异常，根据智能变电站智能设备数据异常处理机制和针对不同装置异常情况，本文提出以下异常处理机制和应采取的检修安全措施。

a）线路保护装置：当线路保护装置异常需要检修时，投入线路保护装置的检修压板即可。采取的安全措施包括退出线路保护装置“GOOSE启失灵”软压板和母线保护装置该线路间隔的“GOOSE启失灵接收”软压板。

b）变压器保护装置：当变压器保护装置异常需要检修时，投入变压器保护装置的检修压板。采取的安全措施包括退出变压器保护装置各侧“GOOSE启失灵”软压板和母线保护装置变压器间隔各侧的“GOOSE启失灵接收”软压板。

c）母线保护装置：当母线保护装置异常需要检修时，投入母线保护装置的检修压板。采取的安全措施包括退出母线保护装置中所有间隔的“GOOSE出口”软压板。

d） 合并单元装置：当合并单元异常需检修时，合并单元投检修压板，对于线路保护装置来说即使退出“SV接收”软压板，线路保护装置也处于退出状态，因此也需要投检修压板；而对于母线保护装置与变压器保护装置来说，退出母差与主变保护对应的该支路的“SV接收”软压板，不影响母线保护和变压器保护装置的正常运行，因此母线保护和变压器保护装置不能投检修压板，对应的智能终端“不投”检修压板。需要采取的安全措施包括母线保护和变压器保护装置退出“GOOSE出口”软压板。

e）智能终端装置：智能终端检修时，投该智能终端的检修压板，各保护装置不投检修压板。智能终端检修压板投入时，相应母线保护保持原来的运行状态。

5 智能变电站运行中应注意的问题和建议

a）设备正常运行状态下，严禁投入各装置的检修压板。防止保护装置拒动事件的发生。智能变电站中装置的检修压板不能随便投退，当相应的装置和一次设备需要检修时才投入检修压板，而且应在全部操作完毕后再统一投退压板，否则易出现闭锁遥控操作的现象。

b）智能变电站二次设备发生异常需检修，尤其是一次设备不停电情况下对合并单元进行检修时，如果变压器保护和母线保护装置的电流采样数据来自该合并单元，切记母线保护和变压器保护装置不能投检修压板，必须退出母差与主变保护对应的该合并单元的“SV接收”软压板。否则将会闭锁母线保护和变压器保护装置，发生保护装置拒动事件。

c） 根据国家电力调度控制中心下发的《220 kV及550 kV变电站典型信息表》中的要求，智能变电站智能电子装置的检修状态信息不必上送至调度监控中心。保护装置、合并单元等装置检修压板误投时，调度监控中心不能有效监视，可能造成保护装置拒动的情况发生。建议智能变电站的遥信点表中加入智能装置的检修状态信息，假如发生运维人员误投检修压板的事情，调度监控人员能及时发现，避免保护装置拒动事件的发生。

d）随着大量智能变电站，尤其是220 kV以上电压等级的智能变电站的投运，智能变电站的调试验收、运行维护工作变得十分重要。建议加强调度、继电保护、变电运维等专业智能变电站技术技能培训，开展智能变电站一、二次设备原理、性能、运行维护以及异常处理等方明的专业培训。

[1]刘伟良，敖非，李刚，等.智能变电站检修及数据异常处理机制与试验验证 [J].湖南电力，2013（7）：92-94.

[2]宋述勇，郝伟，李瑞.智能变电站检修机制探讨 [J].山西电力，2013（2）：37-39.

[3]浙江省电力公司，国家电力调度调控中心，国家电网华东分部，等.IEC 61850工程继电保护应用模型：Q/GDW 1396—2012[S].北京：中国电力出版社，2012.

[4]国家电力调度通信中心，浙江电力调度通信中心，天津电力调度通信中心，等.智能变电站继电保护技术规范：Q/ GDW441—2010[S].北京：中国电力出版社，2010.

Research of the Maintenance Mechanism of Smart Substation Based on the Analysis of a Protection Malfunction Accident

YAN Yong1,WU Gaiping2

(1.State Grid Yangquan Power Supply Company of SEPC,Yangquan,Shanxi 045000,China; 2.State Grid Taiyuan Power Supply Company,Taiyuan,Shanxi 030012,China)

In view of a protection malfunction accident during merging unit replacement，this article analyzed the causes of the accident. Combined with the maintenance mechanisms of smart substation, the maintenance disposal methods under normal maintenance condition and abnormal condition are described. Corresponding maintaining methods are put forward for all kinds of protective devices,which could provide references for the design, maintenance and operation of smart substations.

smart substation；maintenance mechanism; merging unit; protection malfunction

TM774

B

1671-0320（2016）02-0030-04

2015-12-12，

2016-02-10

延 勇（1976），男，山西阳泉人，2005年毕业于太原理工大学电力系统及其自动化专业，硕士，工程师，从事继电保护专业维护管理工作；

武改萍（1981），女，山西河津人，2009年毕业于太原理工大学电力系统及其自动化专业，硕士，工程师，从事调度专业管理工作。