智能站500kV断路器闭锁重合闸信息流分析

迟 翔 赵 康 李 翔

智能站500kV断路器闭锁重合闸信息流分析

迟 翔 赵 康 李 翔

（国网江苏省电力有限公司镇江供电分公司，江苏 镇江 212000）

本文分析500kV断路器闭锁重合闸的原理，梳理IEC 61850标准下智能变电站500kV断路器闭锁重合闸信息流，解释智能站500kV断路器闭锁重合闸信息流的冗余设计。在此基础上，分析一起因500kV断路器保护闭锁重合闸虚回路配置不统一导致误发检修不一致信号的案例。最后，针对变电站现场相关工作提出建议，为500kV断路器保护调试及相关操作提供参考。

闭锁重合闸；IEC 61850；信息流；冗余；虚回路

0 引言

当前江苏电网500kV变电站500kV侧均采用3/2接线，边开关重合闸整定为1.3s，中开关重合闸停用，500kV线路保护均设置为“单重”方式[1]。闭锁重合闸信号是500kV保护装置的重要信号，闭锁重合闸是指在不满足重合闸条件时将重合闸装置放电。闭锁重合闸的原因可以分为外部原因、保护自身逻辑判断及断路器一、二次设备条件不满足三大类。

国家电网公司十八项电网重大反事故措施明确指出：330kV及以上电压等级输变电设备保护应按双重化配置。文献[2]指出，传统站500kV断路器仅配置一套断路器保护，闭锁重合闸信号在冗余性方面存在不足，智能站断路器保护双重化配置提高了安全性、稳定性。文献[3]指出，110kV及以上电压等级过程层应为每套保护配置双网，过程层网络相互独立。文献[4-5]指出，智能变电站严格按照IEC 61850标准进行组网，采用虚端子取代物理端子，逻辑连接取代物理连接，保护装置双重化配置以提高冗余性。500kV智能变电站500kV侧一次设备相对复杂，闭锁重合闸涉及因素较多，本文以某智能变电站500kV线-变串为研究对象，对闭锁重合闸信息流的冗余配置进行详细分析。

1 500kV断路器闭锁重合闸原理

1.1 500kV断路器闭锁重合闸的原因

闭锁重合闸原因如图1所示，大体可以分为三类：外部保护（如主变保护、线路保护、母线保护、过电压及远方跳闸等保护）闭锁重合闸信号开入、断路器保护动作（如三相不一致、失灵、死区、充电过电流等保护动作）自身逻辑判断的闭锁重合闸，以及一、二次设备因素（如重合闸停用、断路器保护采集的压力低闭锁重合闸、装置告警、手分/合、遥分/合等）[6-7]。

图1 闭锁重合闸原因

对于断路器保护判断的闭锁重合闸，通过断路器保护逻辑即可实现对重合闸的“放电”；对于外部闭锁重合闸信号开入，其涉及的信息流是本文研究的重点。

1.2 500kV断路器闭锁重合闸功能的实现

图2为某500kV变电站500kV侧一次系统。华东电力调控中心对500kV断路器重合闸规定如下：完整串中断路器重合闸停用，边断路器重合闸时间为1.3s。对于线-变式完整串，主变断路器重合闸停用。因此，图2中5012断路器、5013断路器重合闸均停用，5011断路器重合闸启用。500kV断路器重合闸按照断路器配置，对于5011断路器，主要涉及的三跳闭锁重合闸保护有：500kV线路保护、500kVⅠ段母线保护、对侧远跳、相邻断路器失灵保护等。

图2 某500kV变电站500kV侧一次系统

1）传统站500kV断路器闭锁重合闸的实现

传统500kV变电站500kV断路器仅配置一套保护。传统站闭锁重合闸5011断路器保护如图3所示，相关保护闭锁重合闸信号（如500kV线路A、B套保护闭锁重合闸信号，母线A、B套保护闭锁重合闸信号，相邻5012断路器保护闭锁重合闸信号）均通过相应端子开入至5011断路器保护，实现对5011断路器重合闸的放电。

图3 传统站闭锁重合闸5011断路器保护

2）传统站500kV断路器闭锁重合闸方案的不足

传统站500kV断路器仅采用一套断路器保护，输出一路闭锁重合闸信号，无法实现冗余。传统站闭锁重合闸开入采用硬接线，长时间运行可能存在继电器损坏、接线老化、端子松动、绝缘能力降低等风险；对于保护装置而言，若发生断路器保护直流电源消失、信号开入异常、保护板卡异常等情况，则无法实现闭锁重合闸功能。

2 智能站500kV断路器闭锁重合闸信息流分析

500kV智能变电站采用IEC 61850标准，按照“三层两网”结构组网。闭锁重合闸5011断路器保护信息流示意图如图4所示，智能终端设置在过程层，保护设置在间隔层，A、B网之间进行严格通信隔离。智能站保护采用双重化配置，配备两套500kV断路器保护分别与面向通用对象的变电站事件（generic object oriented substation event, GOOSE）A、B网连接[8]。

2.1 线路单相永久性故障闭锁重合闸信息流

为避免两套断路器保护发生反复重合的问题，在线路保护重合闸切为单相重合闸模式时，A（B）套线路保护三跳闭锁重合闸A（B）套断路器保护重合闸，且利用三相跳位闭锁滞后重合的一套断路器保护重合闸，其原理如图5所示。例如，线路发生C相永久性接地，假设5011断路器B套重合闸滞后于5011断路器A套重合闸，5011断路器C相单相重合闸后而5011三跳闭锁重合闸，此时5011断路器B套重合闸将被三相跳位闭锁。该设计的优点是不需要增加接线，仅通过智能终端判三相跳位闭锁滞后重合的B套断路器保护重合闸，相应的闭锁重合闸信息流如图6所示。5Y61线A套保护闭锁5011断路器A套保护重合闸（自闭重）路径为：5Y61线A套保护→过程层GOOSE A网→5011断路器A套保护（重合闸放电）。5011断路器三相永跳闭锁重合闸B套断路器保护信息流（B套断路器保护重合闸滞后）：5011断路器B套智能终端→过程层GOOSE B网→5011断路器B套保护（重合闸放电）[9]。

图4 闭锁重合闸5011断路器保护信息流示意图

图5 三相跳位闭锁滞后重合侧重合闸原理

图6 5011断路器三相永跳闭锁重合闸信息流（B套断路器保护重合闸滞后）

2.2 其他相关保护（三相永跳）闭锁重合闸信息流

对于5012断路器失灵保护动作闭锁重合闸5011断路器、500kVⅠ母母差动作闭锁重合闸5011断路器、线路相间故障三相永跳闭锁重合闸5011断路器、线路远跳闭锁重合闸5011断路器等情况，相应A（B）套保护直接三相永跳闭锁重合闸5011断路器A（B）套保护。其他三相永跳保护闭锁重合闸5011断路器保护如图7所示，以5012断路器失灵联跳且闭锁重合闸5011断路器保护为例，5012断路器A（B）套保护闭锁5011断路器A（B）套保护重合闸路径为：5012断路器A（B）套保护→过程层GOOSE A（B）网→5011断路器A（B）套保护（重合闸放电）。

图7 其他三相永跳保护闭锁重合闸5011断路器保护

2.3 压力低闭锁重合闸

压力低闭锁重合闸5011断路器保护如图8所示，对于SF6气压低、N2压力低等压力闭锁重合闸断路器保护的情况，A（B）套智能终端采集到压力低信号后传递至对应A（B）套断路器保护实现闭锁重合闸[10-11]。

2.4 智能终端间采用硬接线实现互相闭锁重合闸

500kV断路器A（B）套智能终端设置闭锁B（A）套断路器保护重合闸硬压板，可以实现闭锁重合闸信号在A、B套智能终端及保护间传递。需要指出的是，该闭锁重合闸模式仅适用于线路保护重合闸切至“三重”模式时，但现阶段500kV线路保护的重合闸方式为“单重”模式，故两套智能终端间采用硬接线实现互相闭锁重合闸方案仅适用于现阶段220kV及以下线路保护A、B套的互相闭锁重合闸。500kV断路器A、B套智能终端间虽配置了硬接线及相关互相闭锁重合闸压板，但无实际意义，此处不再赘述。

3 一起闭锁重合闸虚回路配置错误案例分析

某站在进行5012断路器保护装置调试过程中，5012断路器两套保护装置置检修硬压板投入之后，相邻的5013断路器保护两套保护的光字牌出现不一致情况：5013断路器B套保护报检修不一致，5013断路器A套保护未报检修不一致。现场保护装置运行正常，5012断路器的两套断路器保护置检修硬压板投入正常，GOOSE网交换机运行正常。下面对出现5013断路器B套保护报检修不一致而A套保护不报的原因进行分析。

相邻两断路器之间的GOOSE信号传递仅为相互闭锁重合闸，因此应是闭锁重合闸信号出现问题。5013断路器是主变间隔断路器重合闸停用，5012断路器不应给5013断路器发闭锁重合闸GOOSE信号。5013断路器A套保护是A厂家的保护装置，B套保护是B厂家的保护装置。技术人员检查相关保护变电站配置描述（substation configuration description, SCD）文件后发现：系统集成厂家在配置A套保护虚回路时充分考虑到实际情况下5012断路器A套保护不应闭锁重合闸5013断路器A套断路器保护，未在SCD文件中配置相关虚端子连线，故5013断路器A套保护不报检修状态不一致；系统集成厂家在配置B套保护时因疏忽而在SCD文件中配置了相关虚端子连线，故造成5013断路器B套保护报检修不一致[12]，错误配置的虚回路示意图如图9所示。系统集成厂家在SCD文件中修正相关配置，取消了5012断路器B套保护闭锁重合闸5013断路器B套保护的虚端子连接，并进行重新下装配置，经现场调试，误报的检修不一致信号消失[13]。

图9 错误配置的虚回路示意图

4 对现场运维检修工作的启示

1）检修断路器辅助触点退出线路保护

变电站通用规程明确规定：500kV运行线路单开关检修时，线路保护对应的检修开关检修方式切换开关应进行切换。现场该操作步骤一般在安全措施中执行。

将检修断路器辅助触点退出线路保护的具体原因为：当5Y61线由单断路器5011供电时，检修的5012断路器辅助触点应及时退出5Y61线路保护，线路保护不会对5012断路器进行逻辑判别，仅对5011断路器进行逻辑判别。否则，当5Y61线发生单相瞬时故障时保护将选相跳闸，若恰好检修态的5012断路器仍在合位，线路保护跳闸脉冲将保持，闭锁5011断路器重合闸，5011断路器三相不一致保护动作跳闸导致5Y61线路失电。

2）退出检修断路器闭锁重合闸开出压板

一次停役，调度一般不单独发令保护停役。设备运维人员应根据设备状态、现场运行规定和实际情况对闭锁重合闸等二次回路进行调整，及时退出检修间隔断路器保护开出至其他保护的闭锁重合闸压板，检修工作结束后及时恢复闭锁重合闸压板。

5 结论

智能变电站500kV断路器闭锁重合闸信号采用冗余配置，相对于传统站而言可靠性明显提高。智能站500kV断路器闭锁重合闸信号涉及相关保护开入、断路器自身逻辑判断及断路器运行情况等多方面因素；同时，对于线-线串、线-变串的中断路器、边断路器的重合闸配置也有不同的规定，需要视具体问题进行具体分析。本文对500kV断路器闭锁重合闸原理及信息流进行了详细分析，以期为变电站现场的500kV断路器保护运检工作提供参考。

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Analysis of information flow for 500kV circuit breaker in intelligent substation

CHI Xiang ZHAO Kang LI Xiang

(State Grid Zhenjiang Power Supply Company, Zhenjiang, Jiangsu 212000)

This paper analyzes the principle of reclosing block of 500kV circuit breaker protection, and provides a detailed overview of the information flow of 500kV circuit breaker in intelligent substations under the IEC 61850 standard. It also explains the redundancy design of the information flow of 500kV circuit breaker in intelligent substations. On this basis, this paper analyzes a case where inconsistent maintenance signals are mistakenly sent due to inconsistent configuration of the closed virtual circuit of 500kV circuit breaker protection. Finally, suggestions are proposed for the on-site work in substations, providing reference for the device debugging and related operations of 500kV circuit breaker protection.

reclosing block; IEC 61850; information flow; redundancy; virtual circuit

2023-10-09

2023-10-17

迟 翔（1991—），男，安徽省滁州市人，工程师，主要从事智能变电站运行维护工作。