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【智能】智能变电站那些你不知道事儿?

旺材变压器2019-08-13 14:17:28

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编辑|旺材变压器


来源:电力笔记


常规变电站的二次回路有两种:直流回路和交流回路。直流回路的功能:控制、保护逻辑、信号。交流回路的功能:保护、测量、计量。


到了智能变电站时代,一次设备与保护、测控之间的电缆被光缆取代,电缆中传输的直流信号(正电压/负电压/地电压)和交流信号(CT、PT二次电流、电压)被网络中传输的报文取代,过去用于实现保护逻辑的继电器硬件回路被微机保护装置中的软件程序所取代。


GOOSE、SV输入输出信号都是网络上传输的量,与传统屏柜的端子存在对应关系,这些信号的逻辑连接点称为虚端子 。

GOOSE:英文全称为“面向对象的通用变电站事件”,GOOSE信息主要包括开关/刀闸位置,控制开关位置,异常/告警信号,闭锁信号等。GOOSE链路相当于传统站中的直流控制和信号电缆,传输的是控制指令和信号,例如设备处于什么状态(正常/异常,分闸/合闸,动作/复归,联锁/解锁,使能/闭锁,投入/退出,非全相,SF6压力降低等)。


SV:英文全称为“采样值”SV信息包括互感器二次侧的电压、电流瞬时值。 SV链路相当于传统站中的二次交流电缆,传输的是电压、电流的采样瞬时值。保护装置使用SV报文进行保护计算(例如差流,零序/负序分量,阻抗,谐波,相位等),测控装置使用SV报文计算电压、电流的有效值、有功功率、无功功率、功率因数等。

对来提到的合并单元是对于自二次转换器的电流和/或电压数据进行时间相关组合的物理单元。合并单元对互感器二次绕组的电压、电流模拟信号进行采样并打包成报文,等间隔的向其他装置发送。凡是需要使用电压、电流量的装置(保护、测控)不再需要自行采样,只需直接从合并单元发送的SV报文中读取电压、电流值即可。合并单元相当于常规站中,保护或测控装置上的采样组件板。

智能终端与一次设备采用电缆连接,与保护、测控等二次设备采用光纤连接,实现对一次设备的测量、控制等功能。其中它的控制是指控制断路器与隔离开关的分合、调压开关的升降。测量功能是采集断路器、隔离开关的位置,控制开关的位置,各种异常/告警信号。

三层两网中,三层指的是过程层,间隔层,站控层;两网指的是站控层网络,过程层网络。


站控层设备:监控主机,图形网关机,数据网关机,对时装 置,在线监测系统。


间隔层设备:保护、测控、故录。


过程层设备:开关、刀闸,互感器、变压器、无功设备、合 并单元、智能终端等。


站控层网络:双星形电以太网,站控层设备与间隔层设备通 过站控层网络通信。


过程层网络:双星形光纤以太网,间隔层设备与过程层设备 通过过程层网络通信。


直采、直跳、网采、网跳

采:指合并单元发送SV采样报文,对应于传统站的CT/PT二次线。

跳:指保护发出GOOSE跳闸报文,对应于传统站从保护到开关机构的跳闸线。

直:指的是报文通过专用光纤点对点传输。

网:指的是报文通过交换机转发。


直采、直跳的可靠性高,不受交换机故障的影响,传输延迟固定(取决于光缆的长度)。


网采、网跳的可靠性低,若交换机故障将引起严重后果,传输延迟不易确定(受交换机转发速度的影响)。


国网公司《智能变电站技术导则》规定,保护应直接采样,对于单间隔的保护应直接跳闸,涉及多间隔的保护(母线保护)宜直接跳闸。


虚端子

在智能站的一根光缆中,以报文的形式传输着多路信号,其中的每一路信号都可以视作与传统站端子排上的电缆相对应,于是这些信号链路被形象的称为“虚端子”。



检修压板

智能站的一次设备与保护测控装置之间没有实际的二次电气回路,而是传输GOOSE/SV报文的光缆,这些报文的内容包含了传统站直流电缆和交流电缆中传输的信号,例如电流、电压、启动失灵、闭锁等。通俗的说,智能站的一根GOOSE光纤相当于传统站多根直流控制信号电缆,如果直接拔掉光纤,可能影响到很多非检修设备的运行。


智能站的二次检修隔离措施,无法像传统站那样实现物理上的完全隔离,而是通过信息隔离的方式:检修压板、GOOSE/SV接收软压板,GOOSE/SV发送软压板等。


合并单元

合并单元发送的SV报文中,每一个通道的采样数据都附有数据品质q,当合并单元的检修压板投入时,品质q的“TEST”位置1,否则为0。例如下面的SV报文:


智能终端

智能终端发送的GOOSE报文中同样有检修标志(即TEST位),投入检修压板,TEST位置1,否则为0,如下图:


保护装置

保护装置的参数、配置文件仅在检修压板投入时才可下装。母线PT合并单元检修时应先退保护装置的母线电压SV接收软压板,此时保护装置会自动退出与母线电压有关的保护功能。间隔合并单元检修时应先退母差保护装置中该间隔的SV接收软压板,此时母差保护接收并显示该间隔的SV报文,但不计入差流计算。


测控装置

测控装置检修压板投入时,将闭锁遥控功能。

测控装置接收的GOOSE报文检修标志与自身的检修压板状态,有任何一个处于检修状态时,测控向站控层发送的MMS报文也带有检修标志。

检修机制总结

智能站的检修机制可以通俗的概括为:

①发送报文的装置会根据自身的检修压板状态在报文中设置检修标志。

②接收报文的装置自身的检修压板与接收到的报文检修标志不一致,接收装置将报文视为无效数据,不进行处理,也不能进行互操作


线路保护的检修机制可以总结如下表:

注:文献显示,母线PT合并单元与线路保护装置检修状态不一致时,某些型号的保护会闭锁,如PL603U线路保护


母差保护的检修机制可以总结如下表:

注:根据网络上查询的文献,母线PT合并单元与母差保护装置检修状态不一致时,南瑞的母差保护装置直接闭锁母差保护,而有的厂家产品并不闭锁母差保护。(许继的母差保护装置开放电压闭锁)


跨间隔启动保护的检修机制:

①主变保护与母线保护检修压板状态不一致。主变保护发出启动失灵GOOSE报文带有检修标志,母线保护接收到的GOOSE报文与自身检修压板状态不一致,母线保护不会启动失灵。


②线路保护与母线保护检修压板状态不一致。线路保护发出启动失灵GOOSE报文带有检修标志,母线保护接收到的GOOSE报文与自身检修压板状态不一致,母线保护不会启动失灵。


SV接收软压板

SV接收软压板(即间隔投入软压板)


SV接收软压板位于保护装置内部(不在后台显示),其功能是控制保护装置是否处理SV报文中的数据。此压板相当于PT、CT的二次连线。


退出间隔SV接收软压板相当于封CT,退出母线电压SV接收软压板相当于断开PT二次。


退出SV接收软压板后,保护装置面板上会显示该SV报文的电流信息,但不用于保护计算以及逻辑判断。


直接投入某间隔合并单元检修压板将导致母差保护闭锁。


退出某间隔SV接收软压板后,母差保护不再将该间隔计入差流计算,此时再投入该间隔合并单元检修压板,就不影响母差保护正常运行。



例如

某线路2217合并单元1检修,先退出CSC-150母线保护中2217间隔SV接收软压板(此时母线保护只接收SV报文但不做任何处理),再将2217的第1套合并单元、智能终端、线路保护检修压板投入,则可以进行检修,同时CSC-150母线保护正常运行。如果一开始就直接投入2217合并单元1检修压板,将导致CSC-150母线保护被闭锁。



引起母差保护误动的情况

假设检修过程中:母差保护检修压板投入,各间隔GOOSE发送软压板退出,各线路间隔SV接收软压板退出,母线电压SV接收软压板退出。


如果检修结束,恢复时按照如下顺序:

退出母差保护检修压板→依次投入各间隔GOOSE发送软压板→依次投入各间隔SV接收软压板就会引起母差保护误动作。


正确的顺序:最后投入间隔GOOSE发送软压板(即跳闸出口软压板


GOOSE 出口软压板

GOOSE出口软压板(即跳闸出口软压板)

GOOSE出口软压板相当于传统站保护屏的跳闸出口硬压板,正常情况下在监控机上操作,如下图所示:



退出GOOSE出口软压板,保护装置能进行保护计算和逻辑判断,但不能发送跳闸报文(即保护能动作但不出口)

保护能出口跳闸

保护能动作,但不出口(不发送调报文)


三张图看懂智能站二次网络结构


来源:电力笔记

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