智能變電站不停電檢修時二次設(shè)備安全隔離研究綜述黎恒烜1,蔡 勇2,陳 宏1,張侃君1,文 博1,洪梅子1 (1.國網(wǎng)湖北省電力公司電力科學(xué)研究院,湖北 武漢 430077;2.國網(wǎng)湖北省電力公司,湖北 武漢 430077) [摘 要] 針對智能變電站高度智能化、信息化為二次設(shè)備檢修作業(yè)帶來的安全風(fēng)險問題,綜述了智能變電站在一次設(shè)備不停電時二次設(shè)備的安全隔離措施。通過對比各種隔離措施的優(yōu)缺點(diǎn),綜合考慮智能變電站二次回路的特點(diǎn),提出了橫向確定隔離范圍、縱向制定操作順序的安全隔離措施總體原則。并以典型的220 kV線路間隔為實例,分別闡述了二次設(shè)備的安全隔離措施。 [關(guān)鍵詞] 智能變電站;二次設(shè)備;隔離;安全措施 0 引言智能變電站是智能電網(wǎng)的關(guān)鍵組成部分,是未來變電站技術(shù)發(fā)展的趨勢[1-2]。智能變電站最核心的技術(shù)革新在于使用工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的二次電纜來傳遞數(shù)字和模擬信號,原有的二次電纜被高度集成、抽象的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流代替[3]。在高度信息化的同時,也為二次設(shè)備檢修帶來了一定的安全風(fēng)險[4]。在檢修作業(yè)中,因安全措施執(zhí)行不到位而造成的事故屢有發(fā)生[5]。將檢修設(shè)備與運(yùn)行設(shè)備有效、安全地隔離,是保障人身、電網(wǎng)及設(shè)備安全的重要措施[6]。 為保證智能變電站的供電可靠性和連續(xù)性,便于檢修工作安全順利進(jìn)行,需要對智能變電站安全措施技術(shù)展開深入研究。由于電氣設(shè)備不允許無保護(hù)運(yùn)行,所以對于保護(hù)裝置單套配置的二次系統(tǒng),在二次設(shè)備執(zhí)行檢修時,一次設(shè)備必須停運(yùn)。而對于保護(hù)裝置雙套配置的二次系統(tǒng),可以采用單套退出進(jìn)行不停電檢修。不停電檢修作業(yè)安全風(fēng)險遠(yuǎn)大于停電檢修,因此不停電檢修時的安全措施研究意義重大,本文僅討論一次設(shè)備不停電情況下的二次設(shè)備安全隔離策略。 本文綜述了智能變電站在一次設(shè)備不停電時二次設(shè)備的安全隔離措施,通過對比各種隔離措施的優(yōu)缺點(diǎn),綜合考慮智能變電站二次回路的特點(diǎn),提出了橫向確定隔離范圍、縱向制定操作順序的安全隔離措施總體原則,并以某220 kV線路間隔為實例,分別闡述了二次設(shè)備的安全隔離措施。 1 執(zhí)行對象及基本措施1.1 二次安全措施執(zhí)行對象及特點(diǎn)智能站中主要二次設(shè)備包括:保護(hù)裝置、合并單元、智能終端、交換機(jī)、GPS時鐘等等。因為在直采直跳模式的智能變電站中,繼電保護(hù)系統(tǒng)的正常工作不受外部時鐘的影響,而交換機(jī)運(yùn)行異常也不會影響主保護(hù)系統(tǒng)的正常工作[3],因此本文討論的二次設(shè)備安全隔離措施僅限于保護(hù)裝置、合并單元和智能終端。 1.2 基本安全措施對于二次設(shè)備而言,安全措施重點(diǎn)主要包括采樣輸入回路及跳合閘、遙控、啟失靈開出回路等。常規(guī)變電站二次回路的安全措施遵守“明顯電氣斷點(diǎn)”的基本理念,而智能變電站由于二次回路高度數(shù)字化、信息化,“明顯電氣斷點(diǎn)”的安全措施理念已不再適用。 智能變電站二次設(shè)備的隔離方式主要分物理隔離和數(shù)字隔離兩大類[7-9],其中物理隔離包括斷光鏈路、斷電回路兩種方式,數(shù)字隔離包括退出軟壓板、投入檢修壓板兩種方式,如表1所示。 表1 不同隔離措施特點(diǎn)比較 類型 措施 優(yōu)點(diǎn)物理隔離斷光鏈路(拔光纖)明顯斷點(diǎn)可靠性高物理隔離斷電回路(退硬壓板)明顯斷點(diǎn)可靠性高數(shù)字隔離 退出軟壓板 操作簡單數(shù)字隔離 投檢修壓板 操作簡單缺點(diǎn)(1)頻繁插拔光纖可能損壞光口和纖頭;(2)光纖斷鏈后會產(chǎn)生告警信息干擾運(yùn)行;(3)在恢復(fù)光纖時容易恢復(fù)錯誤(1)會導(dǎo)致線路保護(hù)等單間隔保護(hù)及母差、主變保護(hù)等跨間隔保護(hù)同時無法出口跳閘(1)斷點(diǎn)不可見,軟壓板定義錯誤時存在誤操作風(fēng)險;(2)軟壓板數(shù)量較多,依靠人工投退及核對易出現(xiàn)疏漏(1)無法實現(xiàn)信號的可靠隔離,存在檢修機(jī)制不正確、檢修壓板虛接等風(fēng)險 斷光鏈路一方面可能因多次插拔造成光纖接口損壞,另一方面光纖斷鏈后會產(chǎn)生告警信息干擾運(yùn)行,而且在恢復(fù)過程中容易恢復(fù)錯誤,因此不能作為常態(tài)化隔離技術(shù)使用。 常用的隔離措施包括退出口硬壓板、退軟壓板、投檢修壓板。其中,退出口硬壓板能夠在出口回路上形成“明顯電氣斷點(diǎn)”,可靠性較高。 退軟壓板包括退出SV接收軟壓板、GOOSE發(fā)送軟壓板、GOOSE接收軟壓板三類。退出SV接收軟壓板相當(dāng)于斷開交流采樣回路,屏蔽交流采樣數(shù)據(jù)。當(dāng)退出某SV接收軟壓板時,則對應(yīng)間隔合并單元的模擬量及其狀態(tài)(包括檢修狀態(tài))都不計入保護(hù),保護(hù)按無此支路處理。當(dāng)對應(yīng)一次設(shè)備運(yùn)行時,單間隔保護(hù)可直接退出SV接收壓板,跨間隔保護(hù)需要退出與該SV鏈路相關(guān)的保護(hù)功能后方能退出相應(yīng)SV接收壓板[7]。退出GOOSE接收/發(fā)送軟壓板相當(dāng)于斷開開入/開出回路。 投檢修壓板是通過智能化二次設(shè)備的檢修機(jī)制來進(jìn)行隔離[9-12]。二次設(shè)備投入檢修壓板后,所發(fā)報文中TEST測試標(biāo)識位將為TRUE,接收報文的二次設(shè)備將比較TEST標(biāo)識位與自身檢修壓板的狀態(tài)來決定是否對報文進(jìn)行有效處理。檢修機(jī)制的判斷遵循同或邏輯,如圖1所示,當(dāng)二次設(shè)備所接收報文中的TEST標(biāo)識位值與其檢修壓板的狀態(tài)值一致時,該報文將會被有效處理,反之裝置將閉鎖相應(yīng)功能,對報文不予處理。檢修壓板投入之前除需關(guān)注操作對象之外,還要分析清楚其與各自相關(guān)的二次設(shè)備的聯(lián)系,尤其母差、主變間隔相關(guān)的二次設(shè)備都是跨間隔設(shè)備,容易造成保護(hù)邏輯或出口的閉鎖。 圖1 檢修機(jī)制邏輯圖 2 二次設(shè)備安全隔離原則2.1 基本原則在智能變電站,原常規(guī)站保護(hù)裝置的采樣功能被移到合并單元,操作箱功能移到智能終端,因此在制定二次設(shè)備安全隔離措施時,需要首先考慮在橫向上確定隔離范圍。其次,檢修設(shè)備的軟壓板投退、檢修壓板投退會在一定程度影響到運(yùn)行設(shè)備,在制定二次設(shè)備安全隔離措施時,需要在縱向上考慮操作順序。 在研究安全隔離措施時,需要確定二次設(shè)備之間的連接方式,再根據(jù)所傳輸?shù)男畔?nèi)容來制定安全隔離措施。根據(jù)二次設(shè)備之間的連接方式,歸納傳輸信息如表2所示[13]。 表2 不同連接方式傳輸?shù)男畔?br>Tab.2 Transmitted information of different connection mode 連接類型電纜光纖直連組網(wǎng)傳輸信息雙套智能終端之間的閉鎖重合閘、裝置閉鎖、裝置告警信號SV采樣信息、跳閘命令、斷路器及隔離開關(guān)位置線路保護(hù)起動失靈、線路保護(hù)動作信息至穩(wěn)控、母線保護(hù)閉鎖重合閘、遠(yuǎn)跳、失靈聯(lián)跳主變?nèi)齻?cè) 考慮到智能變電站虛回路的隱蔽性,在對虛回路安全隔離時應(yīng)至少采取雙重安全措施以增加二次安全措施的可靠性[9,14]。 2.2 合并單元安全隔離要點(diǎn)合并單元為保護(hù)裝置提供交流采樣數(shù)據(jù),相當(dāng)于常規(guī)保護(hù)裝置的采樣環(huán)節(jié)。在一次設(shè)備不停電的情況下,間隔合并單元發(fā)生故障或執(zhí)行不停電檢修時,其安全隔離范圍應(yīng)包括所有接收其交流采樣數(shù)據(jù)的所有保護(hù)裝置[15-16]。 以圖2所示線路間隔合并單元為例,在對線路合并單元執(zhí)行安全隔離時,需同時退出該間隔的線路保護(hù)以及跨間隔的母線保護(hù)。對于線路保護(hù)而言,采樣功能丟失,意味著保護(hù)功能失效,為避免其誤發(fā)指令信號干擾正常運(yùn)行,應(yīng)將其退出。對于母線保護(hù)而言,在一次設(shè)備不停電的情況下,某間隔的采樣數(shù)據(jù)丟失,會在二次側(cè)產(chǎn)生差流,可能會造成差動保護(hù)誤動作,因此也應(yīng)將其退出。 圖2 合并單元示意圖 在制定操作順序時,由于母線保護(hù)為跨間隔保護(hù),影響范圍最廣,為確保安全,應(yīng)先將其退出,其次是線路保護(hù),最后是合并單元。 母線合并單元故障后,按母線電壓異常處理,各保護(hù)裝置將閉鎖與母線電壓相關(guān)的保護(hù)功能。 2.3 智能終端安全隔離要點(diǎn)智能終端(見圖3)相當(dāng)于操作箱,可單獨(dú)投退,也可根據(jù)影響程度投退相應(yīng)的保護(hù)。雙重化配置的智能終端單臺校驗、消缺時,可不停役相關(guān)一次設(shè)備,但應(yīng)退出該智能終端出口壓板,退出重合閘功能,同時根據(jù)需要退出受影響的相關(guān)保護(hù)裝置。 圖3 智能終端示意圖 由于智能終端負(fù)責(zé)采集隔離開關(guān)的位置信號,因此,當(dāng)智能終端退出運(yùn)行時,需要將母線保護(hù)上該間隔的隔刀位置按實際狀態(tài)強(qiáng)行置位。 雙套配置的系統(tǒng)不允許同一套裝置跨接雙網(wǎng),因此雙套配置的線路保護(hù)之間相互閉鎖重合閘功能一般通過雙套智能終端之間的硬接線實現(xiàn)。因此在不停電的情況下,單套智能終端退出運(yùn)行時,為防止其誤發(fā)信號閉鎖另一套重合閘功能,應(yīng)將智能終端之間的硬接線拆除[17-18]。 由于兩套智能終端的重合閘回路共用1套操作電源,在退出單套智能終端時,不能切斷重合閘回路的操作電源,同時要保證處于正常運(yùn)行狀態(tài)智能終端的重合閘出口硬壓板投入。 2.4 保護(hù)裝置安全隔離要點(diǎn)應(yīng)從以下幾個方面考慮保護(hù)裝置的安全隔離措施: (1)保護(hù)裝置與保護(hù)裝置之間的隔離,在對線路保護(hù)及主變保護(hù)等做隔離措施時,應(yīng)注意防止誤啟動失靈保護(hù),需退出被隔離保護(hù)裝置啟失靈GOOSE出口軟壓板,同時退出母線失靈保護(hù)裝置的相應(yīng)的失靈開入GOOSE接收軟壓板; (2)保護(hù)裝置與智能終端之間的隔離,為防止保護(hù)誤跳閘,應(yīng)退出保護(hù)裝置跳閘GOOSE出口軟壓板; (3)保護(hù)裝置與合并單元之間的隔離,應(yīng)退出保護(hù)裝置SV接收軟壓板以斷開采樣回路; (4)與對側(cè)線路保護(hù)裝置之間的隔離,為降低縱聯(lián)保護(hù)的遠(yuǎn)跳風(fēng)險,應(yīng)將光纖差動保護(hù)通道斷開并自環(huán),同時兩側(cè)縱聯(lián)保護(hù)改跳閘為信號; (5)防止重合閘功能退出,應(yīng)投入另一套保護(hù)的重合閘功能。 3 220 kV線路間隔安全措施實例以圖4所示220 kV線路間隔為例,分別闡述在一次設(shè)備不停電情況下,線路間隔的二次設(shè)備在缺陷處理時的安全隔離措施[15]。 圖4 220 kV線路間隔示意圖 圖4中線路間隔合并單元在缺陷處理時的安全隔離措施如表3所示。 表3 線路合并單元的隔離措施 步驟1 2 3 4 5 6 7安全措施內(nèi)容退出母差失靈保護(hù)所有跳閘出口、失靈聯(lián)跳軟壓板投入對應(yīng)母差失靈保護(hù)的檢修硬壓板退出母差保護(hù)投入、失靈保護(hù)投入,以及該間隔的SV接收、啟動失靈開入軟壓板退出對應(yīng)保護(hù)單元的跳閘、重合閘、啟動失靈軟壓板,申請退出縱聯(lián)保護(hù)軟壓板投入對應(yīng)保護(hù)單元檢修硬壓板投入該間隔另外一套保護(hù)裝置的重合閘軟壓板投入故障合并單元的檢修硬壓板,檢查另外一套智能終端的合閘出口硬壓板在投入位置 線路單套保護(hù)裝置退出運(yùn)行進(jìn)行檢修時,對應(yīng)合并單元、智能終端需退出運(yùn)行。同時對應(yīng)的220 kV母差失靈保護(hù)也需停運(yùn),具體的安全隔離措施如表4所示。 表4 線路保護(hù)的隔離措施 步驟1退出2 投入3 退出接收4 退出請退5投入6 退出7 投入一套8投入安全措施內(nèi)容母差失靈保護(hù)所有跳閘出口、失靈聯(lián)跳軟壓板對應(yīng)220 kV母差失靈保護(hù)的檢修硬壓板母差保護(hù)投入、失靈保護(hù)投入,以及該間隔的SV、啟動失靈開入軟壓板對應(yīng)保護(hù)單元的跳閘、重合閘、啟動失靈軟壓板,申出縱聯(lián)保護(hù)軟壓板對應(yīng)保護(hù)單元檢修硬壓板本套智能終端的跳閘、合閘出口硬壓板本套合并單元、智能終端的檢修硬壓板,檢查另外智能終端的合閘出口硬壓板在投入位置該間隔另外一套保護(hù)裝置的重合閘軟壓板 線路智能終端在進(jìn)行缺陷處理時的安全隔離措施如表5所示。 表5 線路智能終端的隔離措施 步驟1 退出該智能終端出口2 退出該間隔相應(yīng)線靈發(fā)送軟壓板3投入母線保護(hù)內(nèi)該間4解開至另外一套智能5 投入該間隔另外一套6投入故障合并單元端的合閘出口硬壓板安全措施內(nèi)容硬壓板,投入裝置檢修壓板路保護(hù) GOOSE出口軟壓板、啟失隔隔離刀閘強(qiáng)制軟壓板終端閉鎖重合閘回路保護(hù)裝置的重合閘軟壓板的檢修硬壓板,檢查另外一套智能終在投入位置 4 結(jié)語本文綜述了一次設(shè)備不停電情況下智能變電站二次設(shè)備安全隔離措施,通過對比各種隔離措施的優(yōu)缺點(diǎn),綜合考慮智能變電站二次回路的特點(diǎn),總結(jié)歸納,提出了橫向確定范圍、縱向制定順序的總體原則,對智能變電站二次設(shè)備安全檢修具有一定的指導(dǎo)意義。 [參考文獻(xiàn)](References) [1]陳樹勇,宋書芳,李蘭欣,等.智能電網(wǎng)技術(shù)綜述[J].電網(wǎng)技術(shù),2009,33(8):1-7.CHEN Shuyong,SONG Shufang,LI Lanxin,et al.Survey on smart grid technology[J].Power System Technology,2009,33(8):1-7. 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A Summary of Secondary Equipment Safety Isolation in Intelligent Substation without Interruption of Power Supply LI Hengxuan1,CAI Yong2,CHEN Hong1,ZHANG Kanjun1,WEN Bo1,HONG Meizi1 [Abstract]As Intelligent substation becomes highly intelligent and informative,in view of the se?curity risk for secondary equipment overhaul in intelligent substation,in this paper,the safety isola?tion measures of secondary equipment in intelligent substation without interruption of power sup?plyare are summarized.The general principles that determine the scope of isolation transversely and determine operation sequence longitudinally are proposed based on comparison of the advantag?es and disadvantages of various isolation measures and characteristics of the secondary circuit.At last,the isolation measures of secondary equipment are presented for a typical 220 kV line bay. [Key words]intelligent substation;secondary equipment;isolation;safety measure [中圖分類號]TM77;TM63 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號]1006-3986(2016)11-0008-05 DOI:10.19308/j.hep.2016.11.002 [收稿日期] 2016-09-27 [作者簡介] 黎恒烜(1984),男,湖北荊門人,博士,高級工程師。 [基金項目] 國網(wǎng)湖北省電力公司科技項目(521532160016) |
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