智能变电站保护装置安措校验系统

陶伟龙， 唐小平， 高 强， 张 骏， 汤雪鹏， 陶 承

(1.国网合肥供电公司， 安徽 合肥 230022； 2.国网安徽省电力有限公司， 安徽 合肥 230022； 3.国网肥西供电公司， 安徽 肥西 231200)

0 引言

近年来，智能变电站因具备全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化等特点受到了大力推广。与常规变电站保护装置相比，智能变电站保护装置的功能实现方式发生了较大变化，其主要体现在保护装置硬接线回路被虚端子链路替代，装置功能性硬压板被数字化软压板替代[1]。上述变化给保护装置检修工作的安措确认可靠性带来了一定的影响。此外，目前大部分智能变电站保护装置集中安放于保护室中，其一次系统状态的确认也给保护装置安措布置带来一定的风险隐患。本文提出了一种适用于智能变电站的保护装置安措校验系统，借助站内数据网络获取一次系统的状态信息，结合保护装置的定值、压板信息综合判断保护装置安措布置是否满足要求。

1 保护装置安措校验系统的数据接入

目前，220 kV智能变电站中，以IEC61850通讯规约为基础，采用“三层两网”的双星型站内通信网络成为了主流趋势[2]。保护装置与一次设备间的信息交互主要通过SV(Sampled Value)信号和GOOSE(Generic Object Oriented Substation Event)信号，如图1所示。其中，SV信号主要传输一次设备的电压、电流实时数据。在“三层两网”系统中，SV信号分为直接采集供保护装置使用的直采信号和经组网上传给测量、后台使用的组网信号，设备检修中提供的电压、电流信号直接从装置背板SV直采光口输入。同理，GOOSE信号也分为直跳信号和组网信号。保护装置相关开关的状态信息通过GOOSE组网信号上传至过程层交换机。此外，保护装置将本装置自检、告警等信号传至站控层中心交换机。

图1220kV智能变电站GOOSE网络图

智能变电站中保护装置检修前的安措布置是否正确、齐备，主要由三个方面所决定。一是，一次设备状态是否符合保护装置检修的条件，即隔离开关、断路器、相应的接地刀闸状态是否正确；二是，保护装置本身的功能压板、出口压板是否正确；三是，相关保护装置的压板状态是否正确，即联跳回路安措。本文所述的保护装置安措校验系统通过过程层网络交换机获取一次设备状态信息，通过站控层中心交换机获得保护装置的自检信息，即装置定值、压板及告警信息。通过上述信息结合预先设定的检修状态模板判断一二次系统状态是否满足检修需要，压板投退是否正确、齐备。

2 智能变电站保护装置安措校验流程

文中所研发的智能变电站保护装置安措校验系统，不仅可以实现定值、压板校验功能，还可以通过过程层GOOSE组网获取一次设备状态信息，从而实现变电站一二次信息的全模型确认，保证保护装置检修过程中不会造成一次系统误动或正常运行设备拒动现象。

该系统的安措校验流程由4个步骤构成，实现保护装置检修期间的全闭环性安措校验。如图2所示。校验过程可以采用两种校验方式，一是根据“九统一”装置标准虚端子连接方式，结合当地检修部门常见检修方式和常见保护装置使用说明[3-7]，通过归纳总结获得内置模板信息；二是采用输入保护装置安措模板。该安措校验系统以内置模板信息为主，并开放自定义安措模板功能。

图2 智能变电站保护装置安措校验流程

2.1 选择检修主设备

根据国家电网公司管理规定，“工作票制度”是保证现场安全的重要组织措施之一，二次检修人员持票进行检修工作。由文献[8]可知，属于同一电压等级、位于同一平面场所，工作中不会触及带电导体的几个电气连接部分，以及一台变压器停电检修，其断路器(开关)也配合检修时才可以使用同一张工作票，即每次检修工作其主检修设备是固定的。检修工作开始前，保护装置安措校验系统需要确认检修主设备，通过内置安措库，自动制定相关标准化安措模板。

图3 保护装置初始状态记录

2.2 记录装置初始状态

根据保护装置检修工作要求，检修前需要记录装置的运行定值区、定值参数及压板状态，检修工作结束后需恢复装置初始状态。记录内容可按装置类型进行归纳整理，如图3所示。

2.3 相关一次设备状态确认

保护装置安措校验系统通过过程层网络交换机获取相关一次设备状态，根据一次设备状态确定安措模板。其中，线路保护状态可以划分为“运行”、“热备用”(断路器分位，两侧隔离开关合位)、“冷备用”(断路器分位，两侧隔离开关分位)；母线保护通过母线电压数据和母线上所挂刀位，区分“不停电检修”、“Ⅰ母停电检修”、“Ⅱ母停电检修”；主变保护通过主变三侧断路器位置信息区分“停电检修状态”和“不停电检修状态”。对于220 kV双重化保护装置，若一次设备处于“停电检修”状态，则需同时在两套保护装置上布置安措；若设备处于“不停电检修”状态，则仅需在检修主设备及相关设备上布置安全措施。

2.4 各类保护装置安措设计逻辑

文中所研发的智能变电站保护装置安措校验系统通过选择主检修设备并进行检修状态设置，自动生成安措模板。系统内嵌安措原则根据保护装置类型和检修状态制定。

2.4.1 线路保护检修

线路保护状态分类中，“热备用”、“冷备用”均属于“停电检修”状态，220 kV保护在“运行”状态下挂牌设备属于“不停电检修”状态，110 kV保护装置停用时一次设备必须配合停电。此处以220 kV保护装置为例，110 kV保护装置安全措施与220 kV保护装置检修安措的第一种情况相似，仅不用做失灵回路安措。

(1)两套保护装置均处于“停电检修”状态，其相应一次开关也处于“停电检修”状态时，其安全措施如下所述：

1)确认两套母线保护“间隔投入”压板退出，“跳闸GOOSE发送”软压板退出，“启失灵GOOSE接收”软压板退出。

2)确认两套线路保护装置的“装置检修”压板均已投入，确认220 kV保护装置的“失灵GOOSE发送”软压板均已退出。

3)确认该线路保护对应的合并单元、智能终端的“装置检修”压板均已投入。

(2)仅一套保护装置均处于“停电检修”状态，其相应的一次开关处于运行状态时，其安全措施如下所述：

1)确认被检修线路保护装置对应的母线保护是否退出“启失灵GOOSE接收”软压板。

2)确认被检修线路保护装置的“装置检修”压板是否投入，确认220 kV保护装置的“失灵GOOSE发送”软压板、“跳闸出口”软压板是否退出。

2.4.2 母线保护检修

根据运检经验，220 kV母线保护检修，一般采用不停电检修，即双重化保护，一套保护装置检修，另一套保护装置运行，其安措校验原则如下所述：

(1)检查母线保护“装置检修”压板是否投入。

(2)检查母线保护中所有间隔的“跳闸GOOSE发送”软压板、“启失灵GOOSE接收”软压板是否退出。

(3)检查220 kV所有间隔线路保护“失灵GOOSE发送”软压板是否退出。

(4)检查220 kV所有主变保护“失灵GOOSE发送”软压板是否退出。

110 kV母线保护安措原则如下：

(1)检查母线保护“装置检修”压板是否投入。

(2)检查该套母线保护中所有间隔“跳闸GOOSE发送”软压板是否退出。

2.4.3 主变保护检修

主变保护检修一般在主变停运时进行，对于220 kV双重化保护也可在主变运行时，一套保护装置消缺，另一套保护装置运行。

(1)检查主变保护“装置检修”压板是否投入。

(2)检查相关220 kV母线保护“主变保护启失灵GOOSE接收”压板是否退出。

(3)检查主变保护“跳高压侧断路器”、“跳中压侧断路器”、“跳低压侧断路器”是否退出。

(4)确定该主变保护对应的合并单元、智能终端的“装置检修”压板是否投入。

2.5 检修工作结束后状态确认

保护装置检修工作中，应通过站控层交换机获取装置定值、压板信息，并与2.2中记录的装置初始信息进行对比，确认装置已恢复至检修前状态。

3 总结

文中所研发的智能变电站保护装置安措校验系统借助站内“三层两网”的双星型网架结构，实现相关设备一二次系统状态识别，并判断是否具备进行二次设备检修的试验条件，即相应的安全措施是否完善。该安措校验系统通过装置自检信息及内嵌式安措模板实现装置安措自动校核，有效提升了二次检修工作安全措施的可靠性，排除检修工作对站内运行设备的干扰。通过站内试运行，验证了所研发的安措校验系统符合合肥地区二次检修人员运检习惯，操作方便，可靠性高，能有效提升检修工作效率。