基于实时数据监测与设备隔离的智能站保护

引言

随着智能化变电站的不断推广,先进、可靠、集成的智能设备得到大量应用,且为了达到信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化的要求,实现自动信息采集、测量、控制、保护、计量和检测等功能,光纤被大量采用,以替代二次回路中的电缆,简化二次回路,采样、开入开出量和跳闸回路等均采用网络传输,即网络采样网络跳闸的模式。

网络采样网络跳闸的模式是sV与G00sE共网传输的方式,早期的智能变电站较多使用此类模式。此模式下现有的设备和测试方法主要存在以下问题:

(1)在保护设备状态检验时,继电保护装置配置光纤端口不够用,特别是单网运行的10kV备自投装置,使用一对10kVG00sE网络光纤实现10kV侧采样、开入及跳闸等功能。

(2)在验证虚端子回路时,保护信息通过光纤到达智能终端进行出口传动工作时,若未与运行中的过程层交换机隔离,容易导致误出口。

(3)检验时,需要将这对接口与数字化试验仪相连,来模拟故障和开关量,这就造成了原本与保护装置相连接的光纤断开悬空,保护装置输出的跳闸命令也只能输入至试验仪,不能通过原有光纤到达智能终端。

(4)无法实现保护动作与开关传动同时完成,不能完整地校验整个二次回路,只能完成保护单体逻辑功能校验,定检工作存在盲点。

因此,很有必要对该模式智能站的保护调试传动方法进行研究,提高工作效率,保证定检作业过程中不会误跳运行中设备,确保电网设备的安全可靠运行。

1保护调试网络结构与方法

根据实际工作要求和现场网络结构(图1),本文提出了一种基于实时数据转发与设备隔离的智能变电站保护检验与维护新方法,目标在于提高智能站保护现场工作效率与安全性,确保现场工作又快又好地完成。

一方面,要完成保护功能逻辑与回路的调试,使保护输出跳闸命令能通过原有光纤到达智能终端,通过新组的网络实时转发数据,完成出口传动工作,实现保护动作与开关传动同时完成,从而实现保护逻辑功能与二次回路的完整性校验[2]。另一方面,利用新组的网络和设备,可对网络中的报文进行监听,在不中断网络的前提下,核实保护收发报文的正确性,排查故障原因和故障设备。

210kV备自投调试实例

2.1分段备自投方式

以10kV备自投装置调试为例,采用本文方法进行现场调试。校验在分段备自投方式下,模拟10kV1M母线失压,用10kV500分段备自投传动#1主变变低501开关且校验合分段500开关完整逻辑。如图2所示,500开关为1M、2M分段开关,501开关为#1主变变低开关。

如图3所示,在执行完二次安全措施后,连接相关设备和光纤,将10kV备自投装置原有组网光纤拔出,使用备用光纤或独立光纤将备自投装置、多功能测试装置、变低501开关智能终端、数字式继保仪及手持光数字测试仪连接起来,跳开运行中的过程层交换机。连接过程中可使用多功能测试装置的红外发光模块检测所接光纤物理上的通断情况,准确快速判断每根收发光纤的两侧是否一一对应。

之后模拟充电状态,用数字式继保仪模拟充电的开关量及模拟量状态,待备自投装置充电完毕,用数字式继保仪模拟1M母线三相电压≤检母线无压定值且#1主变变低501无流,延时Tq后装置启动,通过组网光纤跳#1主变变低501开关。10kV分段备自投带501开关传动后,501开关的位置开入从智能终端上传回保护装置,装置确认失压母线变低跳开后,合上10kV分段500开关。由于合分段500开关的命令也是组网发出的,不能通过过程层交换机到达分段开关的智能终端,因此不会实际合分段开关改变运行中设备状态,可确保运行设备的安全运行。然后,可以用数字化测试仪或手持光数字测试仪接收到装置的合分段的开出,判断和校验保护动作的正确性。至此,备自投完整逻辑校验完毕。

2.2主变备自投方式

主变备自投方式时,以站内只有两台主变压器为例,若#1主变备用、#2主变主供,10kV500分段开关在合位,变高101和变低501开关在分位时,一旦10kV1M母线失压,满足备自投动作条件后,备自投装置在跳开#2主变变低502开关后,先经短延时合上变高101开关,再经长延时合上变低501开关。

调试流程与分段备自投相同,由于在运行中的间隔无法实际执行跳分段500开关的步骤,实际校验时在备自投动作发出跳500开关命令后,通过数字式继保仪或手持式测试仪模拟一个开关分位发给保护装置,使得备自投逻辑继续执行,发合上101和501开关的命令,实际传动101和501开关。

3注意事项

对于运行中智能变电站的检验调试工作,由于使用的数字化设备多、连接方式多变和不直观,工作过程中存在较大的安全风险。因此,现场工作开展前要做好以下几点:

(1)必须充分辨识相关工作可能带来的安全风险并准备好解决措施:

(2)必须落实好二次安全措施的执行,防止因措施不到位而导致其他保护误动:

(3)必须做好调试工具接入位置的确认,防止误加量到运行中间隔。

4结语

本文提出了一种既能实时监控保护动作过程与动作报文,又能安全隔离运行中设备的保护检验调试方法,通过对保护开关量与动作报文的实时转发与监控,实现对保护逻辑功能和回路的校验,在确保系统安全的同时,提高了检验效率,保障了检验工作的安全性和有效性。