智能变电站二次设备检修及故障隔离措施研究

宋会平，杨东熏，王友怀，周虎兵，杨 铭，张侃君

（1.国网湖北省电力公司荆州供电公司，湖北 荆州 434000；2.国网湖北省电力公司，湖北 武汉 430077；3.国网湖北省电力公司电力科学研究院，湖北 武汉 430077）

0 引言

随着智能电网建设工作的推进，智能变电站的数量快速增长。以湖北电网为例，截止至2016年1月，有近两百座智能变电站投入运行，这使得智能变电站二次设备运行维护及检修的工作量大幅度增加。在智能变电站二次设备运行维护及检修中，保护软压板、设备检修压板以及跳闸出口压板的投/退操作是一项重要工作。在开展变电站二次设备检修及故障隔离过程中，曾多次发生因误投、漏投压板以及压板操作顺序不当造成的一次设备跳闸事故。这些事故一方面是由于现场技术人员工作失误导致；另一方面是因为在目前智能变电站规程中，与压板操作有关的内容过于笼统，无法对运行维护及检修人员现场操作起到有效指导作用，从而增加了变电站二次设备检修及故障隔离工作的安全风险。

基于以上问题，本文对智能变电站各种二次设备检修及故障情况下，保护软压板、设备检修压板以及跳闸出口压板的投/退操作进行分析，提出操作原则，从而对智能变电站二次设备运行维护检修工作起到一定的指导作用。

1 智能变电站二次设备压板特点及操作原则

1.1 传统变电站与智能变电站二次设备压板差异

二次设备检修及故障处理过程中，主要采用退出压板的方法来隔离运行设备和停运设备。传统变电站中二次设备压板包括保护软压板和硬压板，均按照保护功能设置。当开展二次设备检修或二次设备发生故障时，采用先退出硬压板，后退出软压板的操作顺序；检修或故障处理完毕后，则采用相反的顺序投入压板。

智能变电站压板的类型、数量与传统变电站存在明显不同，主要表现在：(1)不再按照保护功能设置硬压板，而是在各间隔智能组件柜中设置保护动作总出口硬压板；(2)增设了保护装置、合并单元、智能终端设备检修硬压板；(3)保护装置增设SV接收软压板和GOOSE发送软压板。

以上智能变电站压板的配置特点造成了开展二次回路运行维护及检修工作时面临以下问题：(1)智能变电站存在多项保护功能以及多台保护装置共用出口硬压板，无法单独退出某项保护功能的动作出口；(2)保护装置与合并单元、智能终端通过光纤直接相连，无法设置二次回路的物理断开点；(3)由于检修硬压板的存在，当一台二次设备的运行方式改变时，会对其他相关二次设备运行造成影响。以上问题使得在开展智能变电站二次设备检修及故障处理工作中，压板操作比传统变电站更加复杂。

1.2 智能变电站二次设备压板操作顺序原则

智能变电站二次设备压板操作可能存在的问题主要有误投、漏投以及操作顺序错误。其中，前两项问题可以通过加强变电站运行维护及检修工作的监护予以解决；最后一种情况在目前的变电站运行规程没有明确的规定，这里给出二次设备停运/投运过程中的压板操作顺序原则，见表1。

根据六统一标准规定，表1中的出口压板指智能组件柜内（或高压开关柜内）的跳合闸出口硬压板、保护单元里的跳闸、重合闸和启动失灵软压板[1]（GOOSE跳闸、重合闸、启失灵软压板）；一些影响其它运行设备的启动、闭锁、解锁压板也应视为出口压板，例如闭锁备自投、解除复压闭锁、纵联保护（影响对侧）等软压板。除了检修压板和出口压板以外，其它压板均属于功能压板。

表1 二次设备停运/投运压板操作顺序

由表1所示，二次设备停运和投运过程中，压板的操作顺序相反；并且二次设备投运时，在投入出口压板前，应对相关二次设备运行状态进行检查，经检查正常后方能投入出口压板。以下以一座220 kV智能变电站为例，对220 kV线路、主变压器、母线、110 kV线路相应二次设备检修及故障隔离过程中的压板操作进行分析，提出操作措施。

2 220 kV线路间隔检修及故障隔离措施

2.1 线路运行时合并单元发生故障

当线路运行时合并单元因故障停运，对应保护装置和220 kV母差失灵保护需停运[2]，智能终端可继续运行，具体隔离原则如下。

(1)退出对应220 kV母差失灵保护所有跳闸出口、失灵联跳软压板；投入对应220 kV母差失灵保护的检修硬压板；退出母差保护投入、失灵保护投入、以及该间隔的SV接收、启动失灵开入软压板。

(2)退出对应保护单元的跳闸、重合闸、启动失灵软压板，申请退出纵联保护软压板；投入对应保护单元检修硬压板。

(3)投入该间隔另外一套保护装置的重合闸软压板。

(4)投入故障合并单元的检修硬压板，检查另外一套智能终端的合闸出口硬压板在投入位置。

2.2 线路运行时保护装置或智能终端发生故障

保护单元和智能终端任一装置发生故障时，两装置均应停运。因为保护装置故障时可能造成无法操作软、硬压板进行隔离，因此智能终端需陪停，其刀闸位置因记忆不会影响母差；当智能终端故障时保护装置陪停，主要基于联合调试的角度考虑，并且此时保护也失去了作用。在以上情况中，合并单元可继续运行，具体故障隔离原则如下。

(1)退出对应220 kV母差保护该线路间隔启动失灵开入软压板；如果是智能终端故障，则该间隔的强制使能软压板应投入，满足实际运行方式要求。

(2)退出对应智能终端跳闸、合闸出口硬压板，投入对应智能终端的检修硬压板，检查另外一套智能终端的合闸出口硬压板在投入位置。

(3)退出对应保护单元的启动失灵软压板，申请退出纵联保护软压板，投入对应保护单元的检修硬压板。

(4)投入该间隔另外一套保护单元的重合闸软压板。

2.3 线路运行时单套保护装置检修

单套保护装置退出运行进行检修时，对应合并单元、智能终端需退出运行，对应的220 kV母差、失灵保护也需停运，具体故障隔离原则如下。

(1)退出对应220 kV母差失灵保护所有跳闸出口、失灵联跳软压板；投入对应220 kV母差保护的检修硬压板；退出母差保护投入、失灵保护投入、以及该间隔的SV接收、启动失灵开入软压板。

(2)退出本套保护单元的启动失灵软压板，申请退出纵联保护软压板，投入本套保护单元的检修硬压板。

(3)退出本套智能终端的跳闸、合闸出口硬压板，投入本套合并单元、智能终端的检修硬压板，检查另外一套智能终端的合闸出口硬压板在投入位置。

(4)投入该间隔另外一套保护装置的重合闸软压板。

2.4 线路停电检修

该线路间隔双套保护装置、测控装置、合并单元、智能终端均退出运行，具体隔离原则如下。

(1)退出两套220 kV母差保护对应该间隔的SV接收、启动失灵开入和保护跳闸软压板。

(2)退出本间隔两套保护单元的启动失灵软压板。

(3)投入本间隔保护单元、测控单元、合并单元、智能终端的检修硬压板。

3 220 kV主变压器间隔检修及故障隔离措施

由于主变压器（简称主变）保护和220 kV线路保护均采用双重化配置，当其中一套保护设备发生故障退出运行时，主变仍可继续运行。

3.1 主变运行时220 kV侧合并单元发生故障

当发生故障的合并单元退出运行时，相应保护装置、220 kV母差保护需陪停，其它二次设备仍可以继续运行，具体隔离原则如下。

(1)退出对应220 kV母差失灵保护的所有跳闸出口、失灵联跳软压板；投入对应220 kV母差失灵保护的检修硬压板；退出母差保护投入、失灵保护投入、以及该间隔的SV接收、启动失灵开入软压板。

(2)退出对应保护单元跳主变各侧开关、跳各侧母联（分段）开关、启动失灵、解除复压闭锁、以及闭锁备自投软压板，投入对应保护单元的检修硬压板。

(3)投入故障合并单元的检修硬压板。

3.2 主变运行时110 kV侧合并单元发生故障

故障合并单元退出运行，保护装置需陪停。如果该合并单元电气量引入到单套配置的110 kV母差保护装置中，则110 kV母差保护需停运（至于哪一套主变保护对应110 kV母差保护，运规中应有明确说明），其它二次设备可以继续运行，具体故障隔离原则如下。

(1)如果110 kV母差保护需停运，则应退出母差保护所有跳闸出口软压板，投入110 kV母差保护检修硬压板，退出母差保护投入、失灵保护投入、以及该间隔的SV接收、启动失灵开入软压板。

(2)退出对应保护单元跳主变各侧开关、跳各侧母联（分段）开关、各侧启动失灵、解除复压闭锁、以及闭锁备自投软压板，投入对应保护单元的检修硬压板。

(3)投入故障合并单元的检修硬压板。

3.3 主变运行时110 kV合并终端发生故障

当主变110 kV侧采用合并终端设备，且该设备发生故障退出运行时，保护装置需陪停；同样，如果该合并单元故障影响到单套配置的110 kV母差保护运行时，110 kV母差保护也需停运。其它二次设备可以继续运行，具体故障隔离原则如下。

(1)如果110 kV母差保护需停运，则应退出母差保护所有跳闸出口软压板，投入110 kV母差保护检修硬压板，退出母差保护投入、失灵保护投入、以及该间隔的SV接收、启动失灵开入软压板。

(2)退出对应保护单元跳主变各侧开关、跳各侧母联（分段）开关、各侧启动失灵、解除复压闭锁、以及闭锁备自投软压板，投入对应保护单元的检修硬压板。

(3)退出故障合并终端的跳合闸出口硬压板，投入故障合并终端的检修硬压板。

3.4 主变运行时低压侧合并终端发生故障

主变低压侧通常采用合并终端设备，当该设备发生故障退出运行时，保护装置需陪停；其它二次设备可以继续运行，具体隔离原则如下。

(1)退出对应保护单元跳主变各侧开关、跳各侧母联（分段）开关、各侧启动失灵、解除复压闭锁、以及闭锁备自投软压板，投入对应保护单元的检修硬压板。

(2)退出故障合并终端的跳合闸出口硬压板，投入故障合并终端的检修硬压板。

3.5 主变运行时中性点合并单元发生故障

中性点合并单元因故障退出运行时，其它二次设备可以继续运行，故障隔离顺序如下。

(1)退出对应保护装置中性点侧SV接收软压板。

(2)投入主变中性点合并单元的检修硬压板。

3.6 主变运行时保护装置发生故障

保护装置因故障退出运行时，主变各侧智能终端（或合并终端）需陪停，独立的合并单元可以继续运行；如果主变中压侧合并终端影响110 kV母差保护装置运行，则母差保护也应停运，具体隔离原则如下。

(1)如果110 kV母差保护需停运，则应断开110 kV母差保护的所有跳闸出口软压板，投入其检修压板，退出母差保护投入、失灵保护投入、以及该间隔的SV接收、启动失灵开入软压板。

(2)退出故障保护单元跳各侧母联（分段）开关、各侧启动失灵、解除复压闭锁、闭锁备自投软压板（如果跳分段软压板因故障没有办法操作，则应断开对应的光纤链路），投入故障保护单元的检修硬压板。

(3)退出对应各侧智能终端（合并终端）跳合闸出口硬压板，投入各侧智能终端（合并终端）检修硬压板。

3.7 主变运行时220 kV或110 kV智能终端发生故障

智能终端因故障退出运行时，相应保护装置需陪停，其它二次设备可以继续运行，具体故障隔离原则如下。

(1)退出对应220 kV（110 kV）母差保护相应启动失灵开入软压板，投入其强制使能相关软压板。

(2)退出对应保护单元跳各侧开关、跳各侧母联（分段）开关、各侧启动失灵、解除复压闭锁、以及闭锁备自投软压板，投入对应保护单元的检修硬压板。

(3)退出故障侧智能终端跳合闸出口硬压板，投入故障智能终端的检修硬压板。

3.8 主变某侧停电检修，其他侧运行

检修侧合并单元、智能终端（或合并终端）退出，其它二次设备继续运行，具体隔离原则如下。

(1)退出停电侧对应母差保护所涉及该停电间隔的SV接收、启动失灵开入、跳闸出口软压板。

(2)退出两套保护单元停电侧的SV接收软压板以及停电侧失灵启动软压板。

(3)退出停电侧两智能终端（或合并终端）跳合闸出口硬压板。

(4)投入停电侧两合并单元、智能终端（或合并终端）的检修硬压板。

4 110 kV线路间隔检修及故障隔离措施

当110 kV线路间隔保护装置、合并单元、智能终端（或合并终端）任一装置发生故障，应申请该间隔退出运行，停电后按下列原则进行隔离。

(1)退出110 kV母差保护对应该间隔的SV接收、启动失灵开入和保护跳闸软压板。

(2)退出本间隔保护单元的启动失灵软压板。

(3)投入本间隔保护单元、测控单元、合并单元、智能终端（或保护测控单元、合并终端）的检修硬压板。

5 220 kV母差、失灵保护压板投退措施

同一套220 kV母差失灵保护原则上同停同退，但如果因极性试验需要同时停运双套母差保护，则其失灵保护应加用，具体投退原则如下。

(1)整套保护投运操作：先投各间隔SV接收，启动失灵开入，以及电压SV接收，母差保护投入，失灵保护投入等功能软压板，再退母差失灵保护检修压板，如果装置无异常，则最后投入各间隔保护跳闸和失灵联跳软压板。

(2)整套保护停运操作：先停各间隔保护跳闸和失灵联跳软压板，再投其检修压板，最后退出母差保护投入、失灵保护投入功能软压板。

(3)如果两套母差保护都需要做极性试验，则在送电前，应分别完善两套保护的文件配置和相关试验，确保失灵保护具备投运条件；在送电前停用母差保护投入软压板，其它压板按正常操作，极性校核正确后，加用母差保护投入软压板。

(4)如果极性试验只影响单套母差保护，则宜按整套保护投退进行该套压板操作。

(5)互联软压板应在刀闸双跨和母联开关不能跳闸之前加用，在恢复正常之后停用；分列软压板应在母线分列运行后加用，在恢复正常之前停用；各间隔强制使能软压板只在相应刀位异常和智能终端故障时加用，其它情况停用。

6 母线电压互感器合并单元故障隔离措施

母线电压互感器（PT）合并单元故障影响到相关电压采样，一些保护发出了PT断线信号，对这类故障应按下列原则进行处理。

6.1 220 kV侧PT合并单元故障

对应220 kV母差保护、线路保护应退出运行，具体隔离原则如下。

(1)退出对应220 kV母差失灵保护所有跳闸出口、失灵联跳软压板，投入对应220 kV母差保护的检修硬压板，退出母差保护投入、失灵保护投入软压板。

(2)申请退出各线路间隔对应的纵联保护软压板，投入对应保护单元的检修硬压板；投入各线路间隔另外一套保护单元的重合闸软压板，并检查另外一套智能终端合闸出口硬压板在投入位置。

(3)退出对应主变保护单元220 kV电压投入软压板，主变保护可以继续运行。

(4)投入故障PT合并单元检修硬压板。

(5)如果发生故障的PT合并单元、间隔合并单元影响计量、测量功能（应在运规中应明确说明），则需及时向调度部门汇报。

6.2 110 kV侧PT合并单元故障

(1)如果该合并单元故障影响110 kV母差保护装置正常运行，则母差保护应退出运行；断开110 kV母差保护的所有跳闸出口软压板，投入110 kV母差保护的检修硬压板，退出母差保护投入、失灵保护投入软压板。

(2)退出对应主变保护装置110 kV电压投入软压板，主变保护装置可以继续运行。

(3)故障合并单元如果影响到110 kV线路保护装置运行（运规中应明确对应哪个PT合并单元），而保护具有PT断线投过流和零序方向保护变纯过流功能，原则上该线路间隔可以暂时继续运行；如果保护性能不满足线路运行要求，则运行维护人员应向调度部门汇报，由调度调整电网运行方式。

(4)投入故障PT合并单元的检修硬压板；当检修硬压板投入后，线路保护装置视作PT断线处理。

(5)对受影响的母线电压测量、间隔计量测量功能，需及时向调度部门汇报。

7 结语

智能变电站二次设备之间多采用光纤、网线进行联接，没有明显的物理断开点，增加了二次设备检修和故障隔离工作的安全风险。本文提出了二次设备检修和故障隔离工作过程中的压板操作原则，并以一座220 kV智能变电站为例，针对线路、主变、母线二次设备检修及故障隔离过程中的压板操作措施进行了分析，提出了明确的操作顺序以及设备陪停要求，可以降低因变电站运行维护人员误操作压板、检修人员安全措施制定不当等人为原因造成的一次设备误跳闸或强迫停运事故发生的概率。

[参考文献]（References）

[1]Q/GDW 161-2013线路保护及辅助装置标准化设计规范[S].北京：国家电网公司，2013.Q/GDW 161-2013 Standard specification for design of circuit protection and auxiliary equipment[S].Beijing∶China State Grid Corp,2013.

[2]Q/GDW 175-2013变压器、高压并联电抗器和母线保护及辅助装置标准化设计规范[S].北京：国家电网公司，2013.Q/GDW 175-2013 Standard specification for design of transformers,high voltage shunt reactors,busbar protection and auxiliary devices[S].Beijing∶China State Grid Corp,2013.