1 概述
智能变电站是以变电站一次设备、二次设备为数字化对象,以高速网络通信平台为基础,通过对数字信息进行标准化,实现站内外信息共享和互操作性,实现测量监视、控制保护、信息管理、智能状态监测等功能的变电站。智能变电站以“全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化”为基本要求,具有更广的适用范围及更好的发展趋势,将逐步取代常规变电站和数字化变电站。
随着国内的电网发展建设,智能变电站应用越来越广泛,然而智能变电站与常规变电站继电保护装置运行维护方面存在诸多差异,如果不加注意就会造成保护误动或者拒动等电网事故的发生。本文主要通过研究分析了一起某3/2接线智能变电站在2#主变间隔检修改造过程中由于3320中间断路器合并单元检修压板误操作,造成线路保护装置闭锁,此时线路发生故障,线路远后备保护动作引起变电站全停事故的原因,探讨智能变电站继电保护二次安全措施与常规变电站二次安措的区别,以及智能变电站二次安措的实施方法和原则。
2 事故发生经过
330kV甲变电站为智能变电站,事故发生前330kVⅠ母、Ⅱ母,通过第1完整串、第3、4不完整串合环运行,甲乙I线、甲乙II线以及第1#主变、第3#主变处于运行状态,3320、3322断路器及2#主变停电检修。甲变电站330kV系统接线如图1所示:
图1 甲变电站330kV系统接线图
某年10月19日3时59分,甲乙I线11号塔发生A相接地故障,甲乙I线路甲站侧保护装置因中间断路器3320合并单元检修状态硬压板投入,双重化配置的两套保护装置均闭锁。甲站1#、3#主变高压侧后备保护动作跳闸,跳开高中低三侧开关,750kV乙变电站侧甲乙II线后备保护零序II段动作跳闸,造成故障范围扩大,330kV甲变电站及所带8座110kV变电站、1座牵引站和1座110kV水电站失压。
3 事故原因分析
10月13日至27日期间,施工单位电力检修公司实施甲站2#主变及三侧断路器智能化改造工作。在工程开工前,运维操作人员根据工作票所列二次安全措施内容,依次投入3320断路器第一套、第二套合并单元“检修状态”硬压板,甲乙I线第一套保护装置(装置型号为PCS-931G-D)“告警”灯亮,面板显示“3320A套合并单元SV检修投入报警”;甲乙I线第二套保护装置(装置型号为WXH-803B)“告警”灯亮,面板显示“中CT检修不一致”。
根据保护装置设计原理,通过分析甲乙I线第一套、第二套保护装置告警信息,可知当中断路器合并单元检修状态压板投入时,其发送的SV采样值强制为检修状态,采样数据品质q的test位置“true”,由于此时两套保护装置处于“运行”状态,而装置采集到的合并单元发送电流采样值为检修状态,保护装置将SV报文中的test位与自身的检修状态进行比较,只有两者一致时才将该采样值用于保护逻辑运算,否则保护装置闭锁相关的电流保护。由于中间断路器3320处于停运状态,此时为了解除线路保护装置闭锁,只有将保护装置相应断路器的“SV接收”软压板退出(线路保护在检修状态下的逻辑框图如图2所示)。以上告警信号的出现并未引起现场检修、运维人员的注意,且没有采取正确处理措施,致使线路发生故障时,造成严重的越级跳闸事件。
图2 线路保护检修状态下相关逻辑图
4 智能变电站二次安措探讨
智能变电站与常规变电站相比,大量采用光纤代替控制电缆传输数据,用交换机等通信设备进行信息共享,在运行维护等方面与常规站也有很大的不同。特别是智能站内“检修压板”的功能与常规站区别显著,常规站的检修压板主要用于屏蔽试验报文,减少对监控人员的干扰,而智能站的检修压板对保护功能能产生严重影响。合理利用检修机制,正确投退检修压板,对智能变电站继电保护装置的安全运行有着重要意义。
概括起来,智能变电站二次安措的主要有四种实现方法:(1)退出软压板(如SV接收压板、GOOSE出口软压板、失灵启动软压板等);(2)投入检修状态硬压板(如投入保护装置、测控装置、合并单元、智能终端等检修状态压板);(3)断开电回路(如断开智能终端跳闸出口硬压板、合闸出口硬压板,断开操作电源、储能电源等);(4)断开光链路(如拔掉保护装置、合并单元、智能终端的光纤等)。
以一条220kV线路间隔停电检修为例(单套保护配置接线示意图如图3所示),简要说明智能变电站继电保护二次安全措施的处理方法:退出线路保护装置GOOSE出口软压板、SV接收软压板、失灵启动软压板;投入本线路间隔的保护装置、测控装置、合并单元以及智能终端的检修状态硬压板;退出母线保护装置内本间隔 SV接收软压板、GOOSE启动失灵接收软压板、GOOSE跳闸出口软压板;退出智能终端跳、合闸硬压板;断开与其它运行设备有关联的光纤回路。
图3 220kV线路保护配置接线示意图
智能变电站GOOSE、SV回路安全措施基本实施原则为:(1)GOOSE回路:投入待检修设备检修压板,退出待检修设备相关的GOOSE出口软压板,退出与待检修设备相关联的运行设备的GOOSE接收软压板;(2)SV回路:停用一次设备时退出相关运行保护装置的SV接收软压板,不停一次设备时退出相关运行保护装置功能软压板。另外,国家电网公司企业标准Q/GW750-2012《智能变电站运行管理规范》5.2.4条明确规定“正常运行时,严禁运行人员投入智能终端、保护测控等装置检修压板。设备投运前应确认各智能组件检修压板已经退出。”
5 结语
本文研究分析了一起智能变电站合并单元检修压板误操作,线路保护装置闭锁,发生故障时远后备保护动作引起变电站全停事故。探讨了智能变电站继电保护二次安全隔离措施与常规变电站的主要区别,以及智能变电站二次安措几种常用方法和实施的基本原则。为避免此类事故的发生,应当加强智能站二次设备技术和运维管理,对智能站制定有针对性的调试大纲、作业指导书,编制完善智能站调度运行规程,注重继电保护工作人员、运维人员的技术培训,提高对重要压板和告警信号的认识程度并熟练掌握处理措施。
参考文献
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