智能变电站检修及数据异常处理机制与试验验证

智能变电站将一、二次系统智能化，将物理设 备虚拟化，通过数字化统一建模，采用标准化的网 络通信平台，实现信息共享和互操作，以满足安 全、稳定、可靠、经济运行的要求。智能变电站二 次设备的采样值 （ SV） 及事件 （ GOOSE） 等信息 均以数字量的方式通过光缆传输，取代了传统的二 次回路，导致检修压板的功能发生根本变化，其主 要作用是在被检修设备与运行设备的隔离，再者， 采样值以数字量传输，运行中完全有可能发生数据 异常现象。智能变电站现场调试中要通过试验来验 证检修及数据异常处理机制，以便充分掌握检修压 板的投退要求及发生数据异常时的处理方法。
2） 当保护装置与合并单元同时投入检修时， 保护装置可以动作，发送的跳闸 GOOSE 检修状态 与智能终端检修状态不一致时，智能终端不动作。
3） 母线 TV 合并单元投检修时 （ 其它装置不 投检修） ，自动开放复合电压闭锁。
3 智能变电站数据异常处理机制
智能变电站中采样值数据发生异常将直接影响 到保护及自动装置的逻辑计算，与采样值相关的异 常包括数据无效、数据失步、通道延时异常、误退 SV 接收压板等。虽然各厂家在数据异常的处理机 制不完全相同，但总的原则是最大程度保留不受影 响的保护逻辑，不能由于数据异常导致保护误动及 拒动。通过比较国内较为成熟继电保护厂家的数据 异常处理机制，总结为以下几点：
敖 非（ 1984— ） ，男，硕士，工程师，从事继电保护技术工作。 李 刚（ 1980— ） ，男，硕士，工程师，从事电力继电保护技术工
作。 李 辉（ 1983— ） ，男，博士，工程师，从事高压直流输电、电
力系统继电保护工作。
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第 33 卷增刊 1Fra bibliotek湖南电力
2013 年 7 月
系统为例模拟发生数据异常现象，列举主要试验项 目和方法如表 2 所示。
表 2 采样值数据异常处理机制验证试验
试验项目 任一相
电流无效
相电压 无效
延时发生 变化
误退 SV 接受压板
模拟方法
试验结果
间 隔 MU 至 保护装置的 SV 光纤断链
报 “XX 电 流 数 据 无 效 ” 报 文， 检测相 电 流 的 保 护 应 闭 锁， 在 数 据正常 的 一 侧 加 量 试 验， 差 动 保 护可靠闭锁； 断链恢复后，保护 自动恢复正常
摘 要： 智能变电站的采样值 ( SV) 及事件 ( GOOSE) 等信息均以数字量传输，检修 处理机制发生了根本变化，且运行中可能发生采样值数据异常现象，所以，检修及数据 异常处理机制验证试验非常必要。本文在总结智能变电站检修处理策略及数据异常处理 机制的基础上，提出相应的试验验证方法，为智能变电站的现场调试提供参考。 关键词： 智能变电站; 检修; 数据异常; 试验 中图分类号： TM63 文献标识码： B 文章编号： 1008-0198（ 2013） S1-0092-03
4 数据异常处理机制验证试验
采样值数据异常直接影响保护装置正常工作与 否，甚至有可能造成误动或拒动，由于各厂家对数 据异常的处理方式不完全相同，必须用试验来一一 验证，以便掌握发生数据异常导致的结果及采取的 应对措施。某些数字化测试仪具备 SV 品质因数位 置位及修改通道延时的功能，可以用此方法模拟验 证，但最好能模拟现场运行中可能发生的数据异常 现象，以此来验证继电保护的处理机制。以图 1 的
2） 当智能 IED 装置处于检修状态时，其所有 发送的 SV，GOOSE 及 MMS 报文中的 test 应置 1。
3） 将接收的 SV，GOOSE 报文中的 test 位与 装置自身的检修压板状态进行比较，只有两者一致 时视为有效并进行处理或动作，如状态不一致，接 收端装置仍应计算和显示 SV 相关量。
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第 33 卷增刊 1
刘伟良等： 智能变电站检修及数据异常处理机制与试验验证
2013 年 7 月
投入压板进行试验，试验项目如表 1 所示。
图 1 220 kV 双母线接线智能变电站网络示意图
表 1 母差保护检修处理机制验证试验
母差保护 线路 xMU 母联 MU
试验方法及结果
分别在线路 MU、母联 MU 加量试
PTMU 至 间 隔 MU 光 纤 断链
报 “XX 电 压 数 据 无 效 ” 报 文， 对差动 保 护 无 影 响， 母 差 开 放 复 压闭锁； 变压器带方向保护、距 离保护闭锁； 断链恢复后，保护 自动恢复正常
PTMU 至 间 隔 MU 光 纤 断 链 后， 重 启间隔 MU
报 “XX 通 道 延 时 变 化 ” 报 文， 闭锁差动保护 （ 或自动适应延时 变化不闭锁差动保护） ； 检测相电 流的保护不闭锁； 重启保护装置 后差动保护恢复正常； 断链恢复 后，需重启间隔 MU 及 保 护 装 置 才恢复正常
4） 对于测控装置，当本装置检修压板或者接 收到的 GOOSE 报文中的 test 位任意一个为 1 时， 上传 MMS 报文中品质 q 的 Test 位置 1，监控后台 中报文内容应不显示在简报窗中，不发出音响告 警，但应该刷新画面，保证画面的状态与实际相 符。
1 智能变电站检修处理机制
2 检修处理机制验证试验
1
0
0
验，差动保护都不动作
在线 路 MU 加 量 差 动 保 护 动 作；
1
1
0
在母联 MU 加量差动保护不动作
在线路 MU 加量差动保护不动作；
1
0
1
在母联 MU 加量差动保护动作
分别在线路 MU、母联 MU 加量试
1
1
1
验，差动保护都动作
在线 路 MU 加 量 差 动 保 护 动 作，
0
0
1
在母联间隔加量保护不动作
传统变电站保护及安全自动装置上一般设置有 “检修” 压板，该压板在装置检修时投入，其作用 是试验中装置动作报告、告警信息等软报文信号不 会发送至监控后台，以免干扰正常运行监视。智能 变电站 “检修” 压板的作用发生了根本变化，用 来控制 SV 及 GOOSE 报文的检修标志位，直接影 响到装置出口动作与否。IEC 61850 《工程继电保 护应用模型》〔1〕 中对检修处理机制进行原则性的 规定，归纳成如下几点：
3） 电压通道数据异常： 退出线路距离保护， 退出线路零序过流方向元件并自动投入 TV 断线过 流； 退出变压器方向过流、过压保护及该侧复压元 件； 开放母差保护该段母线电压闭锁。
4） 在有流的情况下误退出 SV 接收压板，保 护装置正常接收 SV，同时发出异常报文。
5） 数据失步只是针对网采方式，在直采方式 下的数据失步不影响保护功能。
1） 相电流通道数据异常： 闭锁变压器纵差、 线路光纤差动、母线差动保护； 母联电流通道数据 无效不闭锁母差保护且母差自动置互联； 某间隔通 道数据无效闭锁相应间隔的失灵保护，其他间隔的 失灵保护不受影响。
2） 零序电流通道数据异常： 对于变压器零序 保护而言，仅闭锁该侧整定为外接零序的零序过流 保护段； 间隙电流数据无效时，仅该侧闭锁间隙零 序过流保护。
1） 设置的 “检修” 硬压板只能就地操作，当 压板投入时表示装置处于检修状态，通过 LED 状 态灯、向监控后台发送报文提醒运行人员装置处于 检修状态。
在现场调试中，检修逻辑验证试验是必不可少 的一项内容，且只有通过试验验证才能确保在设备 检修时 “检修” 压板投退的正确性及可靠与运行 设备隔离，由于厂家在检修处理机制的实现上略有 不同，可能会导致不同的试验结果，需一一验证， 下面以 220 kV 双母线接线变电站 PCS915 母差保护 为例说明试验项目及方法。
在有流的情 况下 退 出 SV 接收压板
报 “XXSV 压板退出有误” 报文， 在加量试 验， 保 护 动 作 正 常， 说 明在有流情况下，SV 接收压板不 能退出
参考文献
〔1〕 Q / GDW396． IEC 61850 工程继电保护应用模型 〔S〕． 北京： 国家电网公司，2010．
作者简介
刘伟良（ 1974— ） ，男，硕士，高级工程师，从事电力继电保护技 术工作。
第 33 卷增刊 1
湖南电力 HUNAN ELECTRIC POWER
doi： 10. 3969 / j. issn. 1008-0198. 2013. Z1. 025
智能变电站检修及数据异常 处理机制与试验验证
2013 年 7 月
刘伟良，敖非，李刚，李辉 ( 湖南省电力公司科学研究院，湖南 长沙 410007)
如图 1 所示，母差保护直采各间隔合并单元上 送的电流及 PT 合并单元上送的电压，通过智能终 端直跳各间隔的断路器及采集各间隔的刀闸位置信 号。检修处理机制涉及到母线保护、间隔合并单元 （ MU） 、智能终端及 PT 合并单元的检修状态，应 分别组合一一验证，投入线路 x、母联及 PT 间隔
收稿日期： 2013-04-16
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1
1
复合电压可以闭锁差动
开放复合电压闭锁，差动保护动
0
0
1
作，智能终端动作
开放复合电压闭锁，差动保护动
0
1
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作，但智能终端不动作
注： “1” 表示检修投入，“0” 表示检修不投入，下同。
通过上述试验总结出检修处理机制：
1） 当保护装置与合并单元 （ 不含 TV 间隔） 检修状态不一致时，保护不动作。
在线路 MU 加量差动保护不动作，
0
1
0
在母联间隔加量保护动作
分别在线路、母联隔间加量试验，
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1
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差动保护都不动作
线路 xMU、 智能 母差保护 终端
PT MU
试验结果
开放复合电压闭锁，差动保护动
1
0
0
作，但智能终端不动作
开放复合电压闭锁，差动保护动
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