智能变电站二次设备局部检修安全策略的探讨

冯俊杰， 郝 伟， 郝小卫

（1.国网山西省电力公司检修公司，山西 太原 030032；2.国网山西省电力公司电力科学研究院，山西 太原 030001）

智能变电站二次设备局部检修安全策略的探讨

冯俊杰1， 郝 伟2， 郝小卫1

（1.国网山西省电力公司检修公司，山西 太原 030032；2.国网山西省电力公司电力科学研究院，山西 太原 030001）

智能变电站在运行的过程中面临停电状态和非停电状态下智能设备更换、升级、整改等二次系统工作，如何针对智能变电站二次系统的设计，布置简易、科学、可靠的安全措施，即通过投退检修压板和二次设备软压板，确保检修现场的安全和运行设备的可靠，是值得研究的一个问题。以500 kV福瑞智能变电站为例，通过分析500 kV、220 kV二次系统光缆传输数据信息流向，讨论全站不同停电方式下二次系统的安全隔离措施，指导未来站内检修工作安全可靠进行。

智能变电站；二次设备；局部检修；网络结构图；压板

0 引言

按照国家电网公司关于电力安全工作规程（变电部分）的相关要求，带电设备和停电设备之间应有一个明显断开点。当传统变电站站内遇到检修工作时，可以通过在保护、测控、端子箱等设备短接回路、打开硬压板、打开回路等电缆回路处理方式完成二次隔离。对于智能变电站，在过程层和间隔层二次设备间的信息传输大多数依靠光纤进行，站内的检修工作所对应的二次隔离措施不可能只局限在通过就地智能控制柜电缆回路和拔插跳闸尾纤处理解决，二次设备的安全隔离措施绝大多数需通过投退软压板的方式对虚端子进行隔离。软压板的投退策略对于智能变电站安全运行至关重要。能否针对全站虚端子设计和具体的检修运行方式，制定正确、合理的投退二次设备软压板策略（包括检修压板、SV数据接受压板、GOOSE接受压板、GOOSE发送压板等），对于确保智能变电站安全稳定运行具有重要意义。

1 二次网络结构及信息流

智能变电站的采样和保护装置相关信号的开入开出是通过SV报文和GOOSE报文传输来实现。熟悉智能变电站二次设备网络结构特点，掌握智能变电站二次设备的电流电压采样、开入开出等信息流的走向，是正确制定二次设备软压板投退策略的前提。只有在充分理解数据流向和网络结构的前提下，知晓每条信息的传递路径，才能正确书写操作票，合理布置安全措施。以下以福瑞站220 kV线路间隔、500 kV中开关间隔、500 kV边开关间隔的网络结构为例，介绍220 kV、500 kV二次系统典型间隔网络结构及信息流向。

1.1 福瑞站220 kV线路间隔保护网络结构

如图1所示，220 kV线路间隔A套配置合并单元1台，智能终端1台。该间隔电流量、电压量经合并单元汇总后，保护电流及电压以“直采”方式发送给本间隔线路保护装置及母差保护装置，实现保护的“直采”，测量电流及电压通过组网方式发送给本间隔测控装置和PMU同步相量测量装置。断路器和刀闸位置经智能终端采集后，通过直跳光纤提供给本间隔线路保护装置、母差保护装置，相应的线路保护装置、母差保护装置跳闸采用“直跳”方式实现，合并单元及保护装置与其他保护设备的联闭锁（启动失灵、闭锁母差保护等信息） 通过GOOSE网络实现，测控装置的遥控出口为“网跳”。

图1 220 kV某线路间隔网络结构图

1.2 福瑞站5011边开关间隔保护的网络结构

该断路器A套配置合并单元2台，智能终端1台。2台合并单元分别为合并单元1和合并单元2。合并单元1提供了间隔保护所需的电流，合并单元2提供了母线保护和断路器保护所需的电流，电流均采用“直采”方式。测量电流从合并单元2取得并上送到SV交换机后，发送给5011断路器测控装置、PMU装置。

图2 500 kV边断路器网络结构图

合并单元1提供间隔线路保护、边断路器保护所需的电压，以“直采”方式将电压分别发送给5011断路器保护装置、5012断路器保护装置、500 kV侯瑞I线线路保护装置；以“网采”方式发送给5011断路器测控、5012断路器测控、PMU装置。

该断路器位置经智能终端采集后，通过直跳光纤提供给500 kV侯瑞I线保护、5011断路器保护，该间隔断路器和刀闸位置及断路器机构信号以组网方式发送给5011测控装置。

5011断路器保护、间隔保护、母线保护跳闸均采用“直跳”方式，保护装置与其他保护设备的相互闭锁、启动失灵至5012断路器、失灵跳5012断路器、失灵启远跳、失灵启母差等信息，通过GOOSE网络实现，测控装置的遥控出口为“网跳”。

1.3 福瑞站5012中开关间隔保护的网络结构

该断路器A套配置合并单元2台，智能终端1台。2台合并单元分别为合并单元1和合并单元2，保护电流电压采用“直采”方式。合并单元1采集到的保护电流发送给5012断路器A套保护装置；测量电流从合并单元1采集并上送到SV交换机后，发送给5012断路器测控装置、PMU装置。

图3 500 kV中断路器A套网络结构图

合并单元2采集5012断路器电流，发送给本串的两个间隔层保护，分别为500 kV侯瑞I线线路保护装置及2号主变压器保护。

该断路器位置经智能终端采集后，由直跳光纤提供给500 kV侯瑞I线保护，5012断路器保护，该间隔断路器刀闸位置及断路器机构信号通过“组网”方式，上送至GOOSE交换机后发送给5012测控装置。

两个间隔保护、断路器保护跳闸通过“直跳”方式实现，间隔保护装置与其他保护设备的联闭锁信息、失灵跳相邻、失灵启远跳、失灵启主变保护等信息，通过GOOSE组网方式实现，测控装置的遥控出口为“网跳”。

2 局部检修方式下压板投退策略

2.1 220 kV单开关检修

220 kV断路器单开关检修，此时母线保护系统处于运行状态，须防止220 kV断路器合并单元、智能终端对相应母线保护装置的影响，包括避免检修支路电流计入母线保护逻辑、避免检修支路启动失灵节点的开入等。

a） 退出母线保护“对待检修支路间隔SV接收软压板”、“启动失灵开入软压板”。

b） 退出待检修支路保护“启动失灵GOOSE发送软压板”。

2.2 500 kV边断路器单开关检修

500 kV边断路器单开关检修，需防止边断路器合并单元、智能终端对相应线路保护装置的影响；边断路器合并单元、智能终端对相应母线保护装置的影响；边断路器电压合并单元对中断路器保护装置的影响；边断路器保护装置对中断路器保护装置的影响；边断路器保护装置对相应母线保护装置的影响；边断路器保护装置对相应线路保护装置的影响。

例如：以福瑞站500 kV第1串5011、5012、5013断路器带2号主变压器、500 kV侯瑞Ⅰ线运行为例，若5011断路器检修，则具体措施如下。

a）500 kV侯瑞I线路保护装置：退出500 kV侯瑞I线路保护的“5011电流SV接收软压板”、“跳5011开关GOOSE发送软压板”，投入“5011开关检修软压板”。

b）500 kV I母母线保护：退出500 kV I母母线保护的“5011电流SV接收软压板”、“5011失灵开入软压板”。

根据公式1可以知道随着模型复杂度的提升，即弱分类器数量增加，集成模型的准确度即系统的偏差会降低，但同时系统间基分类器预测值间的方差将会增大，导致系统的预测误差会提升。在实际集成学习中，模型复杂度过高会导致过拟化，即模型在训练样本中有很好预测精度，在应用数据或训练样本中表现一般，如果模型复杂度过低则会导致欠拟化[20]。图3分析了集成模型在训练样本和测试样本中的预测误差。

c）退出5012断路器保护的“5011电压SV接收软压板”。

d）退出5011断路器保护“启动5012开关失灵GOOSE发送软压板”、“启动500 kV侯瑞I线线路远跳GOOSE发送软压板”、“启动500 kV I母母线跳GOOSE发送软压板”。

2.3 500 kV中断路器单开关检修

500 kV中断路器单开关检修，须防止中断路器合并单元、智能终端对两侧线路保护(或主变保护)装置的影响；中断路器保护装置对两侧边断路器保护装置的影响；中断路器保护装置对两侧线路保护(或主变保护)影响；中断路器保护装置对两侧边断路器智能终端的影响。

例如：以福瑞站500 kV第1串5011、5012、5013断路器带2号主变压器、500 kV侯瑞Ⅰ线运行为例，若5012断路器检修，则具体措施如下。

a）退出侯瑞I线路保护的“5012电流SV接收软压板”、“跳5012开关GOOSE发送软压板”，投入“5012开关检修软压板”。

b）退出2号主变保护的“5012电流SV接收软压板”、“跳5012开关GOOSE发送软压板”。

c）退出5012断路器保护“启动5011开关失灵GOOSE发送软压板”、“启动5013开关失灵GOOSE发送软压板”、“启动侯瑞I线线路远跳GOOSE发送软压板”、“失灵联跳2号主变软压板”、“失灵跳5011断路器软压板”、“失灵跳5013断路器软压板”。

2.4 500 kV整串检修

500 kV整串检修，须防止500 kV边断路器保护装置对相应母线保护装置的影响，主要包括SV采样和失灵启动命令；主变压器保护对220 kV侧运行设备的影响。

例如：福瑞变电站2号主变、500 kV候瑞Ⅰ线带5011、5012、5013、3002、2002断路器全停时，具体安全措施如下。

a） 退出500 kVⅠ母母差保护的“5011电流SV接收软压板”、“5011失灵开入软压板”。

b） 退出500 kVⅡ母母差保护的“5013电流SV接收软压板”、“5013失灵开入软压板”。

c） 退出5011断路器保护的“失灵启500 kVⅠ母母差保护软压板”，退出5013断路器保护的“失灵启500 kVⅡ母母差保护软压板”。

d） 退出2号主变压器保护的“跳BD分段2040断路器软压板”、“启动2002断路器失灵软压板”、“解除2002断路器复压闭锁软压板”。

2.5 500 kV某间隔停电检修

500 kV某间隔停电检修，相应2个断路器全停，须防止边断路器保护装置对相应母线保护装置的影响，主要包括SV采样和失灵启动命令；防止中断路器合并单元、智能终端对另一带电间隔线路保护(或主变保护)装置的影响；中断路器保护装置对带电边断路器保护装置的影响；中断路器保护装置对另一带电间隔线路保护(或主变保护)影响；中断路器保护装置对另一带电间隔边断路器智能终端的影响。

例如，福瑞变电站2号主变带5012、5013、3002、2002断路器停电（5011单开关带500 kV侯瑞Ⅰ线线路运行）时，具体安全措施如下。

a） 退出500 kVⅡ母母差保护的“5013电流SV接收软压板”、“5013失灵开入软压板”。

b） 退出500 kV侯瑞Ⅰ线线路保护的“5012电流SV接收软压板”。

c）退出5012断路器保护的“失灵跳5013断路器软压板”、“失灵启侯瑞Ⅰ线CSC103远跳Ⅰ软压板”。

d）退出5012断路器保护的“失灵启5013断路器失灵软压板”。

e） 退出2号主变压器保护的“跳BD分段2040断路器软压板”、“启动2002断路器失灵软压板”、“解除2002断路器复压闭锁软压板”。

f） 投入500 kV侯瑞Ⅰ线线路保护的“5012检修压板”。

3 结论

智能变电站与常规变电站的主要区别在于，在过程层和间隔层二次设备间的信息传输大多数依靠光纤进行。因此，站内的检修工作所对应的二次隔离措施大部分采用投退功能软压板、出口软压板的方式进行。智能变电站在站内局部检修时，软压板的投退策略对于智能变电站安全运行至关重要。二次设备检修压板的投入，可以起到运行设备与停运设备隔离的功能。但是，在检修机制影响下的二次设备功能试验不能完全代替正常运行状态，其结果值得怀疑。因此，如何针对全站虚端子设计和具体的检修运行方式，制定正确、合理的功能软压板、出口软压板投退策略，是提高智能变电站安全稳定运行的关键。

Analysis on Local Maintenance Security Strategy of Secondary Equipment in Intelligent Substations

FENG Junjie1,HAOW ei2,HAO Xiaowei1

（1.State Grid Shanxi Electric Power Maintenance Com pany,Taiyuan,Shanxi 030032,China; 2.State Grid Shanxi Electric Power Research Institute of SEPC,Taiyuan,Shanxi 030001,China)

Intelligent equipment in intelligent substations need replacement, upgrade and rectification etc. when smart substations are running under the state of blackout or non- blackout. Thus, it is worth to study how to arrange simple, scientific and reliable security measures based on the design of intelligent substations secondary system to ensure the safety of maintenance sites and reliability of running equipment. In this paper, taking 500 kV Furui intelligent substation as an example, the security isolation measures of secondary system under different blackout modes are discussed through analyzing the cable transmitted data flow of 500 kV and 220 kV secondary system. It will guide the future maintenance work carried out in such intelligent substations.

intelligent substation; secondary equipment; local maintenance; network structural diagram; plate

TM76;TM63

B

1671-0320（2016）02-0010-04

2015-10-09，

2016-01-19

冯俊杰（1986），男，山西柳林人，2014年毕业于武汉大学电气工程专业，硕士，助理工程师，从事电力系统运行维护工作；

郝 伟（1979），男，山西太原人，2008年毕业于华北电力大学电力系统及其自动化专业，硕士，工程师，从事电力系统继电保护工作；

郝小卫（1968），男，山西太原人，1992年毕业于华北电力大学电力系统及其自动化专业，工程师，从事电力系统运行维护工作。