就地化保護(hù)檢修安全策略研究

霍 丹，吳 靖，宋東馳，張 魁，葉李心

（國網(wǎng)浙江省電力公司杭州供電公司，杭州 310009）

就地化保護(hù)檢修安全策略研究

霍 丹，吳 靖，宋東馳，張 魁，葉李心

（國網(wǎng)浙江省電力公司杭州供電公司，杭州 310009）

目前，智能變電站因設(shè)備多變、鏈路復(fù)雜，使得檢修工作量和技術(shù)難度增加。為此，提出了就地化保護(hù)新技術(shù)。與傳統(tǒng)保護(hù)相比，就地化保護(hù)節(jié)約了建設(shè)成本，縮短了跳閘延時(shí)，提高了檢修效率，但就地化保護(hù)檢修安全策略還處于研究初期，缺乏實(shí)用性較強(qiáng)的檢修安全策略。通過分析就地化保護(hù)的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和信息流交互模式，提出了針對(duì)就地化保護(hù)檢修的安全策略，并對(duì)就地化線路保護(hù)和就地化元件保護(hù)檢修安全策略進(jìn)行詳細(xì)分析，為就地化保護(hù)檢修安全策略的實(shí)施提供參考。

就地化線路保護(hù)；就地化元件保護(hù)；智能管理單元；安全策略

0 引言

智能變電站設(shè)備多變、鏈路復(fù)雜、檢修工作量大、技術(shù)難度增加等問題的出現(xiàn)，催生了就地化保護(hù)新技術(shù)。在就地化保護(hù)技術(shù)推行過程中，運(yùn)維檢修人員面臨著就地化保護(hù)定期校驗(yàn)、技改、消缺、大修和擴(kuò)建等現(xiàn)場工作。就地化保護(hù)因其就地化、分布式、網(wǎng)絡(luò)化和信息化等特點(diǎn)，使得現(xiàn)場工作中檢修設(shè)備與運(yùn)行設(shè)備的可靠隔離更加困難。傳統(tǒng)常規(guī)變電站和智能變電站（以下簡稱智能站）的現(xiàn)場工作安全策略已無法完全適用，需針對(duì)就地化保護(hù)進(jìn)一步完善現(xiàn)場作業(yè)安全策略。

目前，已有就地化即插即用線路保護(hù)在試點(diǎn)變電站內(nèi)掛網(wǎng)運(yùn)行。在就地化保護(hù)定期校驗(yàn)、技改、消缺、大修和擴(kuò)建過程中，運(yùn)行人員和檢修人員均不了解針對(duì)就地化保護(hù)的安全策略。以下提出基于網(wǎng)架結(jié)構(gòu)和信息流的就地化保護(hù)檢修工作安全策略，以期為開展就地化保護(hù)檢修工作提供幫助。

1 就地化保護(hù)整體方案

相對(duì)于智能變電站，就地化保護(hù)實(shí)現(xiàn)了保護(hù)裝置和一次設(shè)備近距離配置，簡化了相關(guān)回路。就地化保護(hù)包括就地化線路保護(hù)和元件保護(hù)，其中就地化線路保護(hù)采用就地獨(dú)立布置，就地化元件保護(hù)采用就地分散配置。

傳統(tǒng)智能站保護(hù)裝置配置于控制室內(nèi)，合并單元和智能終端組成智能組件柜就地布置。就地化線路保護(hù)就地布置，就地化元件保護(hù)主單元位于控制室，子單元就地布置結(jié)構(gòu)簡單，有別于傳統(tǒng)智能站保護(hù)。

傳統(tǒng)智能站保護(hù)通過光纖實(shí)現(xiàn)合并單元間交流采樣、智能終端開入開出等信息傳輸。就地化保護(hù)就地布置，交流采樣和開入開出等信息均采用電纜傳輸，有別于傳統(tǒng)智能站保護(hù)。就地化保護(hù)通過短電纜實(shí)現(xiàn)信息傳輸，縮短了傳輸延時(shí)，提高了傳輸效率。

1.1 就地化線路保護(hù)

就地化即插即用線路保護(hù)插件配置可靈活調(diào)整，能滿足電子式互感器和常規(guī)互感器采樣輸入，同時(shí)也能滿足GOOSE（面向?qū)ο蟮淖冸娬臼录┹斎胼敵龌虺Ｒ?guī)節(jié)點(diǎn)輸出。就地化線路保護(hù)就地分層布置，就地采集模擬量，并通過就地簡易操作箱實(shí)現(xiàn)分相跳閘位置、閉鎖重合閘和低氣壓閉鎖重合閘開入以及跳合閘出口功能。就地化線路保護(hù)通過過程層網(wǎng)絡(luò)與其他運(yùn)行設(shè)備信息交互，實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)失靈、啟動(dòng)遠(yuǎn)方跳閘和閉鎖重合閘等GOOSE信息傳輸。就地化線路保護(hù)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖1所示。

圖1 就地化線路保護(hù)配置

就地化線路保護(hù)裝置共計(jì)4個(gè)接口，分別為直流電源與開入接口、開出接口、通信接口和交流采樣接口。各個(gè)接口傳輸具體信息如表1所示。

表1 就地化線路保護(hù)裝置接口

1.2 就地化元件保護(hù)

就地化母差保護(hù)采用主子分布式結(jié)構(gòu)，每個(gè)間隔設(shè)置子機(jī)。每個(gè)母差保護(hù)子單元采集本間隔交流電流、閘刀位置、開關(guān)位置和手合開入等信息，上送至母差保護(hù)主單元，同時(shí)接收主單元發(fā)布的閉重跳閘命令，并發(fā)送跳閘命令至操作箱。母差保護(hù)主單元通過過程層GOOSE網(wǎng)絡(luò)與其他運(yùn)行設(shè)備信息交互，實(shí)現(xiàn)啟失靈聯(lián)跳、閉重和起遠(yuǎn)跳等信息傳輸。就地化母差保護(hù)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 就地化母差保護(hù)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)

就地化主變保護(hù)同樣采用主子分布式結(jié)構(gòu)，主變各側(cè)設(shè)置保護(hù)子機(jī)，主子單元通過過程層網(wǎng)絡(luò)完成信息交互。主變保護(hù)子單元采集本側(cè)交流量點(diǎn)對(duì)點(diǎn)上送主單元，接收主單元跳閘命令，并發(fā)送跳閘命令至操作箱。就地化主變保護(hù)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 就地化主變保護(hù)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)

就地化元件保護(hù)主單元和子單元延續(xù)傳統(tǒng)智能站檢修機(jī)制，接收端將接收?qǐng)?bào)文與自身狀態(tài)比對(duì)，一致則走邏輯，否則按異常處理。

1.3 就地化保護(hù)智能管理單元

保護(hù)就地化配置后，均未配置液晶面板，利用就地化保護(hù)智能管理單元可對(duì)無液晶面板的就地化保護(hù)裝置修改定值、切換定值區(qū)和投退軟壓板，召錄波文件和故障報(bào)告，并對(duì)各智能電子設(shè)備的配置文件進(jìn)行備份和還原。就地化保護(hù)智能管理單元基于TCP/IP-MMS分散式傳輸，采用客戶端/服務(wù)器模式，通信服務(wù)映射到MMS，通過控制塊實(shí)現(xiàn)站控層和間隔側(cè)設(shè)備間的數(shù)據(jù)通信。智能管理單元利用數(shù)據(jù)采集單元通過過程層網(wǎng)絡(luò)獲取過程層設(shè)備數(shù)據(jù)。

1.4 就地化操作箱

有別于傳統(tǒng)常規(guī)站操作箱，就地化操作箱體積更小，不再安裝于控制室內(nèi)，而是安裝在就地控制柜內(nèi)，并且取消了傳統(tǒng)常規(guī)站操作箱中的防跳、壓力閉鎖和三相不一致等功能，控制回路、監(jiān)視回路和電壓切換回路仍然保留。

2 就地化保護(hù)檢修安全策略

就地化保護(hù)檢修安全策略旨在將待檢修就地化設(shè)備與運(yùn)行設(shè)備可靠隔離，以保障人身、設(shè)備和電網(wǎng)安全。主要內(nèi)容包括：隔離交直流回路，防止人身設(shè)備危害；隔離出口回路，防止影響運(yùn)行設(shè)備；利用檢修機(jī)制，防止待檢修設(shè)備影響運(yùn)行設(shè)備。

就地化保護(hù)安全策略執(zhí)行的方法和順序至關(guān)重要，研究與就地化保護(hù)技術(shù)相配合的檢修工作安全策略意義重大。

2.1 就地化線路保護(hù)檢修安全策略

就地化線路保護(hù)檢修工作，將待檢修的線路間隔與運(yùn)行設(shè)備可靠隔離，將交、直流回路隔離，保障人身、設(shè)備安全。

就地化線路保護(hù)檢修工作，完成采樣、跳閘、啟動(dòng)失靈和遠(yuǎn)跳等與運(yùn)行設(shè)備相關(guān)的二次電纜、組網(wǎng)光纖和縱差光纖隔離，保證檢修設(shè)備不影響運(yùn)行間隔。

就地化線路保護(hù)校驗(yàn)時(shí)，隔離交流采樣回路，并通過就地化保護(hù)智能管理單元退GOOSE發(fā)布軟壓板，投檢修硬壓板，通過檢修機(jī)制將線路保護(hù)與運(yùn)行設(shè)備可靠隔離。在光纖轉(zhuǎn)接屏處，將縱聯(lián)光纖設(shè)置為站內(nèi)自環(huán)，防止影響線路對(duì)側(cè)站內(nèi)設(shè)備。

就地化線路保護(hù)缺陷處理時(shí)，隔離交、直流回路，退出口軟壓板，投檢修壓板，拔航空插頭。

2.2 就地化操作箱檢修安全策略

操作箱檢修安全策略，通過投退出口硬壓板，可實(shí)現(xiàn)跳、合閘回路的隔離。斷開操作箱控制電源，防止誤碰操作箱出口壓板造成運(yùn)行設(shè)備誤跳閘。

2.3 就地化母差保護(hù)檢修安全策略

母差保護(hù)單元檢修需將待檢母線間隔與運(yùn)行的主變和線路間隔可靠隔離，防止影響運(yùn)行間隔。

母差保護(hù)主單元校驗(yàn)時(shí)，退母差保護(hù)功能壓板，退母差保護(hù)GOOSE出口軟壓板，退主變保護(hù)失靈聯(lián)跳接收軟壓板，將母線保護(hù)與運(yùn)行主變間隔可靠隔離，投母差保護(hù)檢修硬壓板，通過檢修機(jī)制將母線保護(hù)與運(yùn)行間隔可靠隔離。

母差保護(hù)主單元缺陷處理時(shí)，安全策略包括投檢修硬壓板，拔光纖。

母差保護(hù)檢修，所采取安全策略如圖4所示，虛線框內(nèi)為檢修設(shè)備。

母差保護(hù)主單元和子單元之間采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光纖通信，直采直跳。

母差保護(hù)主單元校驗(yàn)，子單元檢修時(shí)需將母差保護(hù)與運(yùn)行主變和線路間隔可靠隔離，并投入母差保護(hù)該檢修間隔子單元檢修硬壓板。

子單元缺陷處理時(shí)，隔離子單元交、直流回路，投檢修硬壓板，拔航空插頭。

2.4 就地化主變保護(hù)檢修安全策略

就地化主變保護(hù)檢修，將主變與母線、母聯(lián)、分段開關(guān)和備自投等運(yùn)行設(shè)備可靠隔離。

主變保護(hù)主單元校驗(yàn)時(shí)，退主變保護(hù)功能壓板，退GOOSE出口軟壓板，并退母差保護(hù)主單元啟動(dòng)失靈，解除復(fù)壓閉鎖GOOSE接收軟壓板，將主變保護(hù)與運(yùn)行的母線保護(hù)隔離，最后投主變保護(hù)檢修硬壓板。通過檢修機(jī)制與其他運(yùn)行間隔可靠隔離。

主變保護(hù)主單元缺陷處理時(shí)，安全策略為投檢修硬壓板，拔光纖。

主變間隔檢修，所采取安全策略如圖5所示。

就地化主變保護(hù)主單元校驗(yàn)，子單元檢修時(shí)，隔離子單元交流采樣回路，投檢修硬壓板。

主變保護(hù)子單元缺陷處理時(shí)，需隔離交、直流回路，投該側(cè)子單元檢修硬壓板，拔航空插頭。

3 就地化保護(hù)與傳統(tǒng)智能站保護(hù)檢修安全策略對(duì)比分析

相較于傳統(tǒng)智能站檢修工作，就地化保護(hù)安全策略精簡化、可視化、可靠化和高效化。

圖4 母差保護(hù)主單元檢修安全策略

圖5 主變保護(hù)主單元檢修安全策略

就地化保護(hù)檢修需安全隔離的設(shè)備不涉及合并單元和智能終端設(shè)備，相較于傳統(tǒng)智能站保護(hù)安全策略精簡化。

傳統(tǒng)智能站保護(hù)采用虛擬二次回路傳輸技術(shù)，無法可視化地實(shí)現(xiàn)功能回路隔離。就地化保護(hù)檢修通過物理隔離，實(shí)現(xiàn)待檢修設(shè)備與運(yùn)行設(shè)備的可靠隔離，相較于傳統(tǒng)智能站實(shí)現(xiàn)了保護(hù)安全策略可視化。

就地化保護(hù)裝置采用標(biāo)準(zhǔn)航空插頭插接，實(shí)現(xiàn)交流采樣和開入開出等連接信息傳輸。有別于傳統(tǒng)智能站保護(hù)，傳統(tǒng)智能站保護(hù)通過電纜在智能組件柜實(shí)現(xiàn)第一次轉(zhuǎn)接，然后通過光纖將信息傳輸至控制室保護(hù)裝置。保護(hù)裝置通常采用ST（卡式圓形口）或LC（卡式方形口）光纖口實(shí)現(xiàn)信息連接。傳統(tǒng)智能站保護(hù)通過拔掉光纖實(shí)現(xiàn)與其他設(shè)備的可靠隔離，極易造成光口污染損壞，不利于設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行。就地化保護(hù)采用標(biāo)準(zhǔn)航空插頭，環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，可頻繁插拔，相較于傳統(tǒng)智能站實(shí)現(xiàn)了保護(hù)安全策略可靠化。

就地化保護(hù)為集成式結(jié)構(gòu)，當(dāng)裝置發(fā)生故障時(shí)，通常采用整體更換的消缺方式。傳統(tǒng)智能站保護(hù)裝置、智能終端或合并單元故障時(shí)，首先投檢修壓板后重啟，重啟后若缺陷無法消除，需逐一檢查裝置配置文件、插件、光口和面板等部件，檢修調(diào)試周期長。就地化保護(hù)采用整機(jī)更換、集中調(diào)試的模式，縮短搶修時(shí)間，提高了檢修效率，相較于傳統(tǒng)智能站實(shí)現(xiàn)了保護(hù)缺陷處理安全策略高效化。

基于以上就地化保護(hù)與傳統(tǒng)智能站保護(hù)安全策略的對(duì)比分析，提出了就地化保護(hù)校驗(yàn)和缺陷處理時(shí)的安全策略，詳見表2。

4 220 kV就地化線路保護(hù)檢修工作實(shí)踐

2016年5月，某220 kV線路單間隔檢修過程中，開展了就地化保護(hù)檢修工作安全策略實(shí)踐。

該變電站采用模擬量采樣，配置了南瑞科技NSR-303A-JG-G就地化線路保護(hù)裝置，采用就地化操作箱就地電纜直接跳閘方式。就地化線路保護(hù)檢修工作前，在就地柜端子排處隔離交流回路；在就地化保護(hù)管理單元上退出該線路間隔的GOOSE分相啟動(dòng)母差失靈軟壓板；在就地柜退出該線路就地操作箱跳合閘出口硬壓板；投入該線路保護(hù)檢修壓板；在就地柜端子排處通入交流量模擬故障進(jìn)行整組聯(lián)動(dòng)試驗(yàn)。通過就地化保護(hù)安全策略的具體實(shí)施，順利完成了保護(hù)校驗(yàn)工作。

表2 安全策略對(duì)比表

5 結(jié)語

在變電站就地化保護(hù)檢修工作中，安全策略很大程度上決定了變電站運(yùn)行的可靠性?；诰偷鼗植际浇Y(jié)構(gòu)特點(diǎn)和信息流傳輸方式，提出了就地化保護(hù)檢修的安全策略，并針對(duì)就地化線路保護(hù)和就地化元件保護(hù)檢修安全策略進(jìn)行了明確分析，為就地化保護(hù)檢修安全策略的實(shí)施提供了參考。

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Research on Security Strategy for Local Protection Maintenance

HUO Dan， WU Jing， SONG Dongchi， ZHANG Kui， YE Lixin

（State Grid Hangzhou Power Supply Company， Hangzhou 310009， China）

At present，the maintenance work load and technical difficulty increase due to variable equipment and complex links in intelligent substations.Therefore，the paper presents a new technology of local protection， which in contrast with tradition protection saves construction cost， reduces tripping delay and improves maintenance efficiency.However，the security strategy research of local protection maintenance now is in its infancy and lacks practicable maintenance security strategy.Through analysis on design structure and information flow interaction mode of local protection，the paper gives security strategy for local protection maintenance and analyzes local line protection and element protection maintenance safety strategy to provide reference for the implementation of security strategy for local protection maintenance.

local line protection； local element protection；intelligent management unit； security strategy

10.19585/j.zjdl.201709006

1007-1881（2017）09-0028-05

TM77

B

2017-07-10

霍 丹（1986），男，工程師，高技技師，從事電力系統(tǒng)繼電保護(hù)工作。

（本文編輯：方明霞）