浅析智能电站调控运行中的危险点

2017-01-10黄德乐

中国设备工程 2016年16期

关键词：压板测控保护装置

黄德乐

（福建厦门供电公司，福建厦门 361000）

浅析智能电站调控运行中的危险点

黄德乐

（福建厦门供电公司，福建厦门 361000）

随着技术的发展和进步，基于IEC61850的智能二次设备在电力系统中得到越来越广泛的应用，对调控运行管理提出了新的要求。本文主要介绍智能变电站网络结构、设备功能及特点，分析智能变电站在日常调控运行过程中存在的危险点，并提出相应的预控措施。

智能变电站；IEC61850；危险点

0 引言

220kV及以上智能变电站采用“三层两网”网络结构，“三层”即过程层、间隔层、站控层三层设备组成，“两网”即GOOSE网和MMS网通讯网络。220kV及以上站控层网络和过程层网络均采用100Mbps星型双以太网，110千伏及以下一般采用单网配置。保护装置与合并单元和智能终端之间的信息交互采用点对点方式，其他间隔层设备（测控、录波、PMU、电量和计量等）与过程层设备之间、所有间隔层设备之间的GOOSE信息采用网络方式传输（如保护之间联闭锁、失灵启动等信息），其中非保护用过程层GOOSE信息单独组网或与SV信息共同组网，非保护类间隔层设备的SV信息也可采用点对点方式传输。

MMS服务应用于IED装置和监控后台之间的数据交互，GOOSE服务应用于IED装置之间的通讯，SV服务应用于采样值传输。间隔层与站控层之间通过MMS网络连接，继电保护通过MMS网络实现定值整定、软压板投退、定值区切换等遥控操作；保护运行状况、告警信息、事件记录等均通过MMS网络送至监控主机、保护子站和远动装置。间隔层设备之间、间隔层与过程层设备之间通过GOOSE网络连接（即保护之间联闭锁、失灵启动等信息采用GOOSE网络传输方式）。继电保护等IED装置之间采用GOOSE报文形式实现开关分合闸、继电保护出口以及装置互启动等设备之间互操作功能，并将不同的IED装置接入相同的通讯平台。传统变电站与智能站的网络结构，如图1所示。

1 智能变电站设备介绍

（1）合并单元（MU）：过程层电压电流互感器与间隔层IED装置的接口设备，主要负责同步采集处理多路ECT/EVT输出的数字信号并送给保护测控设备。

（2）智能操作箱（智能组件、智能终端）：通过电缆与一次设备连接的一种智能组件，通过光纤与保护、测控等二次设备连接，实现对一次设备（如：断路器、刀闸、主变压器等）的测量、控制等功能。在220kV及以上系统的保护跳闸经过操作箱，智能终端实际上实现操作箱功能的就地化。智能终端可以实现开关刀闸位置、断路器本体异常报警信号的采集、并实现对开关分合闸的控制；通过GOOSE网络上送开关刀闸位置、断路器本体异常报警信号至间隔层设备同时接受间隔层设备的跳闸命令，并执行；通过与保护装置的GOOSE直联口，上送开关刀闸位置、断路器闭锁等信号至保护装置同时接受保护下发的跳合闸令，并执行；变压器本体智能终端实现变压器本体保护和变压器测控功能，即采集温度、档位、非电量、中性点地刀等状态，控制风扇和档位。

（3）智能采集控制终端（合智一体化装置）：可以实现合并单元与智能终端的功能。

图1 传统变电站与智能站的网络结构

2 间隔层设备与过程层设备间的信息交互

图2 间隔层设备与过程层设备间的信息流

智能变电站间隔层设备与过程层设备间的交互的信息如图2所示。

保护装置SV采样信息流：线路保护通过开关合并单元采集开关三相电流和线路三相电压及母线PT合并单元通过级联送到开关合并单元的母线电压；母差保护通过各间隔开关合并单元采集三相电流。线路测控装置SV采样信息流：测控装置通过SV网络采集开关合并单元A的线路三相电流和线路三相电压以及母线PT合并单元A通过级联送到开关合并单元A的母线电压，用于展示和同期功能。

保护装置GOOSE信息流：线路保护动作后，发送保护跳闸、重合闸或闭锁重合闸信息到智能终端；母差保护动作后，发送跳闸信息到智能终端；智能终端采集开关位置和开关本体闭锁重合闸信息送给线路保护，智能终端采集母线侧刀闸位置送给母差保护；母差保护动作后，通过GOOSE网络发送信息到线路保护启动远跳功能，同时线路保护动作后，通过GOOSE网络发送启动失灵信息给母差保护。

一二次设备遥控GOOSE信息流：测控装置通过GOOSE网络将遥控命令发送至智能终端A对开关、刀闸进行远方遥控；测控装置通过GOOSE网络将远方复归命令发送对智能终端信号进行远方复归，测控装置通过GOOSE网络对线路保护压板进行远方遥控和线路保护信号进行远方复归。测控装置GOOSE信息流：智能终端A将采集的设备位置通过GOOSE网络发送给测控装置用于后台展示；智能终端及合并单元将设备告警信号通过GOOSE网络发送给发送给测控装置用于后台展示。合并单元GOOSE信息流：智能终端采集母线侧刀闸位置通过GOOSE网络发送给合并单元，用于母线电压的切换选择。合并单元将自检告警信号通过GOOSE网络发送给测控装置用于后台展示。

3 智能变电站在调控运行中的危险点分析及预控措施

3.1 通讯链路中断

智能变电站相对传统变电站取消传统保护屏柜之间主要二次回路电缆接线，保护装置间的相互联系通过GOOSE报文通讯实现，数据通过SV网络实现，故对设备的通信链路的监视和处理显的十分重要。GOOSE(MMS)链路中断或SV链路中断均由信号接收端设备负责发出，发送端设备不会发对应信号。

（1）MMS链路中断。接于MMS双网运行的保护及测控装置其单网链路中断不影响正常运行，但须尽快安排进行处理；接于MMS单网运行的保护及测控装置其单网链路中断影响正常运行，必须立即处理，同时设备应转就地有人监控。

（2）GOOSE链路中断。IED装置在接收报文允许生存时间2倍的时间内没有收到下一帧GOOSE报文时判断为中断。一旦出现GOOSE中断告警，就可能引起故障时保护装置拒动，必须尽快解决。当保护装置出现GOOSE断链时，保护装置处理原则：常态开入（如开关、刀闸位置）保持断链前的开入状态；其他开入均清零，后续的开入（如保护跳闸、启动失灵和重合闸等）开入不处理。现对各装置间的GOOSE链路中断进行的影响分析，如表1所示。

表1 各装置间的GOOSE链路中断影响分析

（3）SV链路中断：合并单元与保护装置之间SV通信中断后，保护装置可靠闭锁。此时，应重点检查相应装置及合并单元的光缆连接是否正常，合并单元是否正常。

保护装置出现SV通讯异常时，应确定影响的保护装置，将受影响的保护装置改投信号状态。若合并单元与测控装置之间的SV通信中断，开关间隔细节图中电压电流显示不正确、不刷新。用于同期的电压值不正确。

3.2 遥控操作

（1）二次遥控操作。智能化变电站取消大量硬压板，改为装置内部软压板。

设备投入运行时，应认真核对保护装置的功能软压板、GOOSE输入输出软压板，电压电流SV投入软压板（间隔投入软压板）等压板的投退情况，保证与现场一次设备的运行情况及保护定值单情况一致。省调提出对变电站设备进行全遥控，即对一二次设备的远方遥控操作。

为保证软压板二次遥控的正确执行，对保护装置软压板操作、定值区切换应在调控系统上进行。

调控人员在调控系统上操作保护装置软压板时，应在调控系统中相应“间隔单元”的压板分图界面中进行，先核对软压板实际状态，软压板状态确认后方可开始操作，并通过调控系统出现的相关信号来辅助判断软压板操作到位，确认后方可继续操作。出现软压板操作不成功时，应通知运维人员现场检查软压板状态。

根据远方遥控操作票执行情况，决定是否改为现场运维人员操作。因MMS网络故障，要求现场运维人员在装置面板操作时应有人监护并仔细核对设备和压板命名。

（2）顺控操作。在智能变电站中顺控已作为调控人员全遥控的一项主要任务。调控人员执行的顺控票中应增加自动投入、退出GOOSE出口软压板的步骤，在顺控操作中可以自动实现投切和状态判断。顺控操作合开关前，判断保护装置、智能终端、合并单元等硬压板信号及告警信号，若有告警信号则顺控操作终止。

母差保护间隔投入压板即“XX间隔投入压板”，若间隔投运时该压板漏投，由于投运前开关无电流，母差装置不会出告警信号，若合上开关时有故障，将造成母差保护不能正确动作，引发故障越级。故在调控操作顺控操作中应增加母差保护间隔投入压板操作，避免间隔转运行时，间隔投入压板漏投。在开关间隔冷备用时，应退出母差保护上该间隔投入软压板，以及本间隔的失灵开入、开出软压板。

3.3 装置检修硬压板的应用

合并单元、保护装置、智能终端均设检修压板，装置检修硬压板不同于传统保护中的用于屏蔽信号上送的检修压板。检修压板投入时，对于处于检修状态的装置可以接收检修状态GOOSE报文，对于运行状态（未投入检修状态压板）的设备不处理检修状态GOOSE报文，实现了运行状态的装置和检修状态的装置有效隔离。正常运行中若误投检修压板，将造成保护无法正确动作或开关无法正确动作，引起故障越级。

合并单元检修硬状态投入，而保护装置在正常状态时，保护装置处理原则：保护装置针对该合并单元的电流有关保护（包括差动保护）功能被闭锁；电压按照PT断线处理，相关阻抗保护被闭锁；母差保护电压开放元件开放。

正常运行中若误投合并单元检修压板，将造成上送采样信息无效，故障时保护无法正确动作，引起故障越级。

故应加强检修压板管理，将合并单元、保护装置、智能终端上检修压板拆除由变电站运行人员保管，若检修工作需要投入该压板，由检修工作负责人在工作票备注栏中备注，向运行人员办理借用手续，工作结束前收回。

3.4 检修人员操作

若保护有检修工作时，可应工作需要退出其它需要的软压板，并由检修人员对正确性和必要性负责。检修关联设备检修压板的投入由检修人员负责，并确保不影响运行系统。

在合并单元检修压板投入前，一定要确认关联的仍运行线路、主变、母差等保护SV压板已经退出。

3.5 智能变电站设备验收

变电站投运前，运检部组织开展技术交底和技术培训，并对技术交底开展审核。开展智能变电站仿真系统项目建设，并以此为平台对调控人员及运维人员开展技能培训，提高调控人员及运维人员专业技术水平。