智能变电站单一间隔设备检修的母线保护策略探讨

智能变电站单一间隔设备检修的母线保护策略探讨首先介绍了智能变电站分层分布式网络架构，分析了智能站母线保护的实现方法。在此基础上，详细分析了智能变电站中母线保护在某一个或几个间隔一次设备检修的特殊运行方式下，出现保护闭锁问题的原因，并针对这一情况提出合理的解决方案。所提方案已在冀北刘其营220kV智能变电站中得到实际应用，运行结果证明了该方案的可行性和有效性。标签：智能变电站；网架结构；母线保护；检修策略0前言随着智能变电站技术的发展，特别是电子式电压电流互感器已经广泛应用，智能变电站与常规变电站的继电保护二次交流采样系统发生了质的变化，常规变电站电压电流互感器的二次交流量以模拟信号形式输出至继电保护装置，智能变电站中，互感器输出的模拟量经合并单元转换为数字信号量采用IEC61850采样值传输规约至继电保护装置。当变电站对某一次设备进行检修时，运行方式势必发生变化，按照常规母线保护的设计思路已经不能满足运行要求［1-2］。母线保护具有间隔多、数据实时性要求高、数据通信量大等特点，因此，其研制难度较其他数字保护大得多，本文通过比较常规站和智能站的母线保护异同，提出了适用于智能站的母线保护范围内单一间隔设备检修的可行性方案。1智能站网架结构特点按照变电站自动化系统所要完成的控制、监视和继电保护功能，智能变电站从逻辑架构上划分为三层：过程层、间隔层和站控层，目前除断路器与智能单元之间采用电缆连接外，间隔层与过程层之间全部采用光缆连接［3］。（1） 过程层设备完成开关量采集、模拟量采样、控制命令收发等与一次设备相关的功能。通过过程层交换机完成与间隔层设备的通信。（2） 间隔层设备与常规综自站类似，完成保护和测控功能，只是开关量和交流量的传输介质由常规电缆转变为光缆。（3） 变电站层设备的功能与常规综自系统完全一致，采用国际IEC61850标准规约与间隔层设备通信。从图1中可以看出，过程层包括面向模拟量的合并单元和面向开入、开出量的控制单元2个部分，它们通过过程层以太网交换机与间隔层保护智能电子设备（IED）进行通信，为间隔层保护IED提供所需的模拟量和开入量等信息。间隔层保护IED将判断结果下传到过程层IED，通过过程层控制单元执行跳闸和闭锁命令［4］。2母线保护的实现方案母线保护与间隔保护的区别在于它的信息不是来源于单个间隔单元，而是一组间隔单元。其要求是：各间隔单元上传的模拟量完全基于同一采样时刻的采样值，对采样同步的要求较高；要求采样数据能实时传送；通过过程层交换机交换的数据量大，要求中央处理单元中的数据接口模块具有较大的数据缓存空间和很强的数据处理能力；母线故障时要求过程层交换机能实时传送跳闸命令［5］。母线保护包括中央处理单元、间隔处理单元和中央处理单元与各间隔单元的数据交换网络3部分。为保证分布式母线保护数据交换的实时性，要求以太网交换机具有实时传送采样值和跳闸命令的能力，将跳闸信息从中央处理单元下传到多个间隔单元，母线保护基本实现方案见图2。3智能站检修处理机制3.1检修压板的配置及含义为了便于每一设备单体检修测试时，减少对运行监控人员的干扰，智能站中合并单元、智终端、保护装置上均配置了装置检修硬压板。智能站检修压板的实现方式及对设备的影响，与常规站有很大不同。智能二次设备的信息主要是以SV、GOOSE、MMS报文方式传输设备投装置检修压板后，其所发送的SV、MMSGOOSE报文的Test位均置位；下一级设备接收的报文与本装置检修压板状态进行一致性比较判断，如果两侧装置检修状态一致，则对此报文信息作有效处理；如果两侧装置检修状态不一致，则对此报文信息作无效处理因此，智能站中检修压板如果使用不当，可能会造成保护设备拒动情况的发生。因此，检修压板的正确设置，对于保证设备安全运行具有重要作用。3.2设备检修对母线保护的影响3.2.1母线保护差制动电流的计算母线差动保护是将母线上所有的各连接元件的电流互感器按同名相、同极性连接到差动回路，其动作判据为：（1）（2）其中：为比率制动系数；为第j个连接元件的电流；为差动电流起动定值。3.2.2单间隔设备检修对母线保护的影响检修策略：某一间隔一次设备检修，母线其他间隔设备正常运行。常规母线保护处理方案某单一间隔检修时，需要将被检修间隔与母线保护装置的二次交直流回路进行断开或短封等安全措施、达到物理隔离的作用，从而保证母线差动保护正常运行且不发生误动。智能站母线保护处理方案某单一间隔电子式互感器检修时，光纤介质传输的数字信号已无法按照常规变压器保护的方案处理。若参照上述方案断开互感器与合并单元之间的光缆物理连接，此时合并单元无法收到互感器二次转换器的采样数据，合并单元报告数据错误，母线保护收到置错误标志(SamError)的采样数据后，将会影响母差保护故障判据，故此时闭锁母线差动保护［6］。4智能站母线保护处理方案针对智能单一间隔一次设备、CT或PT检修时，母线保护出现的差动闭锁问题，提出解决方案如下：当某个支路合并单元或者智能操作箱检修的情况下，为屏蔽相关报警信号，应退出母线保护装置内“间隔投入”软压板，此时该支路电流不再计入差动，但是支路电流可以正常显示。这样，母线差动保护可以正常应用。当PT间隔检修的情况下，为屏蔽相关报警信号，应退出母线保护装置内“PT投入”软压板，此时自动开放母线电压闭锁。随后再将待检修间隔内合并单元及智能终端的“置检修压板”投入，方可确保检修间隔对母线保护没有影响，整个操作过程母差保护一直正常运行。5结论随着智能变电站的推广，电子式互感器和GOOSE网络新技术的应用越来越广泛，因此继电保护装置软件要综合考虑使其适应新的要求，此方案是在智能站出厂联调验收过程中提出的，已经在冀北廊坊供电公220kV刘其营智能化变电站工程中得到了实际应用。本文提出的方案保证了某一间隔的开关、电流电压互感器或隔离开关检修时，母线保护可以正常运行而不被误闭锁，确保站内设备可以安全可靠运行。参考文献［1］蔡泽祥，王海柱.智能变电站技术及其对继电保护的影响［J］.机电工程技术，2012(5).⑵潺磊，解晓东，夏晓宾.110kV智能变电站保护配置分析［J］.中国电力教育，2013（3）：32-34.［3］ 周家旭，张延鹏，智能化变电站保护及过程层组网试验研究［J］.东北电力技术，2010，25-27.［4］ 夏勇军，蔡勇，陈宏，等.110kV智能变电站继电保护若干问题研究［J］.湖北工业大学学报，2011，26（1）.［5］ 薛晨，黎灿兵，黄小庆，等智能变电站信息一体化应用［J］.电力自动化设备，2011，31（7）:110-114.