隨著世界新技術的不斷發展,智能電網建設在國家電網公司層面被**推進。 作為國網公司特大型供電企業之一的武漢供電公司在智能電網的建設
方面已走在前列,目前已有多座智能變電站陸續建成并投入運行,并且國家電網公司的**代示范智能變電站也已經在武漢電網正式投運,但目前對于智能變電站繼電保護系統(簡稱智能站繼保系統)的檢驗方法卻無可參照的標準,從而造成智能站繼保系統檢修試驗的嚴重短板。 因而,建立統一切實可行的智能站繼保系統檢驗方法成為目前急需解決的問題。
為此,在總結智能站繼保系統現場調試及運行維護經驗的基礎上,提出智能站繼保系統檢驗方法。
1 目前智能變電站情況
目前武漢電網運行的智能變電站已經有數座,其中只有一座采用全數字化一次設備構成的智能變電站——110kV 魯巷變電站,此智能變電站由電子式電壓互感器(EVT)、電子式電流互感器(ECT)、合并單元(MU)、智能終端、繼電保護裝置構成;其余幾座均采用普通一次設備+合并單元( MU) 、智能終端、保護裝置構成。 兩種模式僅在一次設備環節有所區別,**種方式采用電子式互感器,從電子式互感器送出來的信號即為光信號;**種方式采用常規互感器,從互感
器送出來的模擬信號進入合并單元后經過光電轉換后轉化為光信號, 各智能電子設備之間完 全依靠GOOSE 網絡連接; 兩種模式的站內保護的配置方案基本相同。 圖 1 為 110kV 智能變電站各種繼電保護技術實施方案。
2 智能站繼保系統試驗方案
在智能變電站中,光纖已經完全取代傳統變電站內的各種二次電纜,各智能電子設備之間完全利用光纖進行網絡化信息傳送。 GOOSE 網絡已經完全取代
傳統意義上的二次回路, 同時 GOOSE 網絡也將保護裝置的各種信息傳輸到相應設備上,這對繼電保護檢修試驗人員來說,如果還用傳統的繼電保護檢驗方法對智能變電站繼電保護裝置進行試驗明顯是不行的。
2.1 傳統繼電保護裝置試驗方法
在通常傳統變電站內,各種繼電保護裝置依靠各種二次電纜與所有一次設備( 斷路器、電流、電壓互感器) 連接, 試驗的目的就是檢驗繼電保護裝置技術性能及二次回路的邏輯完整性。 因而方法也比較簡單,由繼電保護測試儀通過電壓電流測試線與繼電保護裝置連接, 向保護裝置輸入模擬量的電壓電流來驗證,如圖 2 所示。
2.2 智能站繼保系統試驗方法
針對智能變電站數據信息傳輸網絡化的特點,結合工作現場實際情況,提出如下兩種可行的智能站繼保系統測試方法。
2.2.1 方法 1
采用全數字繼電保護測試儀進行試驗,因其輸出為光信號, 可以直接接入智能變電站繼電保護裝置。繼電保護裝置和全數字繼電保護測試儀之間采用光纖點對點連接,通過光纖傳送電流電壓采樣值和跳合閘信號。這種試驗方法需要將全站的繼電保護 SCD 文件導入到全數字繼電保護測試儀中,對于單間隔的保護裝置試驗只需要加入 SV 采樣值即可實現對保護裝置的試驗;但對于備自投等涉及邏輯關系比較緊密的試驗則還需加入各種 GOOSE 信息才能完成,其試驗還受到備自投 SCD 文件中 GOOSE 輸出路數的限制,在 110kV 英武洲智能變電站備自投試驗中正是因為數字測試儀 GOOSE 輸出路數的限制造成無法對備自投裝置進行試驗,經數字測試儀廠家對其測試儀升級擴大 GOOSE 輸出路數后才完成對備自投裝置的試驗。 這種試驗方法可以實現對繼電保護裝置的技術邏輯功能性測試和試驗,但并沒有包含合并單元、交換機等設備的**邏輯完整性檢驗。 但對智能變電站來說,繼電保護已經是一個系統,并不是傳統意義的單個保護裝置,故不能有效地驗證繼電保護系統的完整性。 對涉及多間隔設備如母差、失靈及備自投保護,因在運行過程中不可能對所涉及的所有一次設備停電,因而此方法有比較現實的意義。 其試驗方法如圖 3 所示。
2.2.2 方法 2
武漢地區大多數智能變電站采用常規電磁式互感器,因而也可以采用傳統繼電保護測試儀進行繼電保護系統的檢驗,但此種方法需要將多種一次設備停
電。 因目前武漢電網多數智能變電站建設與改造過程中繼電保護裝置電壓全部取自母線 TV 合并單元,故此方法通常在智能變電站一次設備停電時進行。 試驗方法如圖 4 所示,從傳統的繼電保護測試儀單間隔智能終端柜合并單元和母線 TV 智能終端柜合并單元通入模擬量的電壓電流來實現對繼電保護裝置、合并單元、交換機及智能終端設備的全部完整性試驗。 繼電保護設備通過點對點光纖連接合并單元和智能終端,合并單元和智能終端通過測試線連接傳統繼電保護測試儀。
3 智能站繼保系統檢修試驗的安全措施
智能變電站的繼電保護屏上已經沒有傳統意義上的硬壓板回路( 只保留檢修狀態硬壓板) ,取而代之的是各種保護功能、 間隔投入及出口跳閘 GOOSE 軟
壓板、電壓電流 SV 接收軟壓板等;同時,因為各個繼電保護裝置之間依靠光纖網絡連接,各種類型保護的電壓采樣值全部取自母線 TV 合并單元, 而在正常運行情況下,對于單個間隔的繼電保護裝置進行檢修試驗,不允許對母線 TV 合并單元通入試驗的電壓值,否則就可能將數據送到運行設備內, 造成保護裝置誤動。 因此,為避免人為事故發生,需要對檢修試驗的繼電保護裝置進行安全隔離。 安全隔離的措施主要有投退 GOOSE 軟壓板、投入檢修狀態硬壓板及插拔光纖 3種。 具體的安全隔離措施如下:
(1)退出相應繼電保護檢修設備的 GOOSE 出口軟壓板,可由運行操作人員或調度監控人員在后臺監控機上操作。 此操作對應傳統保護屏上的跳閘出口硬壓板,從而可以從邏輯上保證檢修或處缺設備不會誤出口跳閘。 單個間隔檢修,為防止影響運行設備,可以退出運行裝置 (如母差保護等) 內檢修間隔的 GOOSE投入軟壓板(有的設備廠家稱為 MU 壓板)。 上述措施應寫入二次安全措施票,并嚴格執行,防止檢修完畢后未及時恢復造成保護誤動。
(2)將與檢修間隔相關的所有設備(合并單元、智能終端、保護測控裝置) 的檢修狀態硬壓板投入。 根據《IEC61850 工程繼電保護應用模型》,裝置 GOOSE 報文中的檢修狀態位由裝置的檢修狀態硬壓板控制。 當投入裝置檢修狀態硬壓板, 上送報文品質的標志位(即通常所說的 Test 位)將被置位,GOOSE 接收端裝置將判斷該報文組中是否含有與自身 Test 位對應的報文組,只有 Test 位一致,才將報文組作為有效而進行處理或動作。 因此,只有處于檢修狀態的裝置(投入裝置檢修狀態硬壓板) 才可以接收檢修狀態 GOOSE 報文組,而處于運行狀態( 未投入檢修狀態硬壓板) 的裝置將會丟棄 GOOSE 檢修狀態報文組。
(3)以上幾種與繼電保護檢修試驗相關的軟硬壓板投退均需建立在軟件可靠的基礎上,如果要求智能站繼保系統試驗, 需采取明顯斷開點的安全措施隔
離,如涉及與運行設備關聯的母差、失靈、備自投裝置的整組試驗,可以采用拔插光纖的方法。 根據國網公司發布的《智能變電站技術導則》,智能變電站的繼電保護裝置采取直采直跳模式,斷開檢修設備與運行設備之間的 GOOSE 組網光纖并不會影響運行設備的保護功能, 通過斷開檢修設備與運行設備關聯的光纖,可以保證檢修設備工作的**安全。 拔插光纖必須寫入二次安全措施票,并在檢修試驗完畢及時恢復所拔插的光纖。 須注意頻繁地拔插光纖容易造成光纖砝蘭內陶瓷片損壞,因此在拔插時需小心謹慎,并要在檢修試驗完畢恢復所拔插的光纖后確認通信恢復正常。
以主變間隔停電檢修為例, 在主變間隔停電后,運行人員退出繼電保護裝置相應的出口軟壓板,特別要注意退出聯跳 35kV、10kV 分段出口軟壓板; 繼電
保護檢修人員在檢修前應投入主變間隔所涉及的合并單元、智能終端、繼電保護裝置檢修狀態硬壓板,并檢查硬壓板投入的正確性; 運行人員退出母差保護內主變高壓側 GOOSE 間隔投入軟壓板;繼電保護檢修人員斷開與其它運行設備有關的光纖。 以上所有措施都必須寫入二次安全措施票中,并在確保無誤后方可進行測試。