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摘要：针对智能变电站中二次虚端子的作用与功能发生变化而导致原来规变电站某些已经形成规范设计的二次回路未能规范设计思路的问题，进行深入的分析，评价各类设计思路的优劣性，给出具有规范典型设计思路的建议，表明智能站中二次虚端子设计需要整体把握原则与方向，目的在于提高智能变电站的可靠设计和运行。
关键词：智能变电站；二次回路；典型设计
13/2接线边断路器启动母差失灵问题
常规的500kV变电站的3/2接线中，典型设计思想如下:断路器保护装置单个配置，母线差动保护装置(含失灵功能)双重化配置。通常，为了防止误动，断路器保护装置对一个母线差动保护装置输出2路开入信号，且2路开入为与逻辑，即母线差动保护装置同时收到2路开入信号后，出口跳闸;智能站中，典型的设计思路断路器保护装置、母线差动保护装置均双套配置。每个断路器保护装置通过一个虚端子与一个对应母线差动保护装置的失灵开入虚端子相连，实现全面的双重化配置，能可靠不拒动，但并不代表可靠不误动。断路器保护装置启动母线差动失灵的回路中仅设计一个回路，防误动的可能性不能从根本上消除。当前国家电网河北省电力公司在运5座以及即将投运的3座500kV智能站均采用此典型设计思想，皆因无外回路存在，减少了保护装置开入过程中的电磁干扰及回路人为误碰的可能性，即认为误动的可能性降低了，无需采用双开入方式的失灵启动回路，这种说法有点牵强。虽然没有了外回路，失灵误启动的可能性确实下降许多，但却不能完全剔除，对于智能设备的调试作业当中，也存在调试过程中人为使用仪器在面向通用对象的变电站事件(genericobjectorientedsubstationevent，GOOSE)网络中误发GOOSE报文等风险，因此，认为该断路器保护装置启动母线差动失灵虚端子应继续保留双端子开入的方式。
2关于断路器沟通三跳的动作逻辑问题
常规站的沟通三跳回路设计如图1所示。
从图1可看到，回路的基本动作逻辑是各线路保护装置启动后，分相跳闸触点闭合，控制回路正电通过该触点连接至断路器保护装置的沟通三跳继电器KCF1触点(通过操作箱完成)。该触点为常闭接点，断路器保护装置在失电、闭锁、重合闸充电未完成、三相重合闸、停用等情况下闭合，单项重合闸、综合重合闸方式，正常运行状态打开。KCF1触点连接至操作箱三跳继电器，完成三相跳闸，但在智能站中，不再存在物理上的二次回路，相互之间通过GOOSE网络传递各类信息，完成各自的动作逻辑，各保护装置、智能设备在性能上也存在一定的变化，因此，当前的典型设计是将该功能之间的虚端子连接省略了，主要依靠智能终端的功能逻辑设计来实现沟通三跳，即线路保护装置、断路器保护装置、智能终端设备之间不再有专门用于沟通三跳动作逻辑功能的虚端子连接，智能终端的各三跳逻辑功能触点(如永久跳闸出口继电器触点、不启动失灵保护装置出口继电器触点、三相跳闸出口继电器触点等)与各保护装置之间保留虚端子连接。据了解，包括河北电力勘测设计研究院、中电装备郑州电力设计院、华北电力勘测设计研究院等单位均省略了相关的沟通三跳虚端子回路的设计。笔者认为，该类触点的GOOSE信息通常是由断路器失灵保护装置、母线差动保护装置、高压并联电压电抗器、过压保护装置发出的，也就是常规站中的典型沟通三跳回路的功能取消了。在断路器保护装置运行正常时，有闭锁重合GOOSE信息开入、重合闸充电未完成等情况下，断路器保护装置可实现三相跳闸的功能，然而，存在如下问题:在断路器保护装置发生故障而不能正常发出GOOSE信息，出现GOOSE断开时，恰好线路出现故障，线路保护装置单相跳闸后因断路器保护装置故障不能沟通三相跳闸，最终导致非全相保护装置动作跳闸的情况。当前典型设计中，每个断路器均配备2套独立的断路器保护装置，同时出现装置故障的概率非常低。从二次系统设计的完善性考虑，应当增加沟通三跳的逻辑功能，为此，归纳了以下几个方案:（1）方案1，断路器保护装置、智能终端单套配置。断路器保护装置故障引起的问题，可通过智能终端检测与断路器保护装置的GOOSE通信是否完好来解决，若出现与断路器保护装置的GOOSE断开故障，接收到断路器保护装置的单相跳闸信号后，三相跳闸。（2）方案2，断路器保护、智能终端依然双套配置，但互为冗余，网络逻辑上不再完全独立，每套智能终端均接受2套断路器保护装置的GOOSE信息，智能终端检测2套断 路器保护装置均出现GOOSE断开后，完成沟通三跳的逻辑功能。（3）方案3，如常规站，不依靠GOOSE网络，通过单独的二次回路实现沟通三跳功能。以上3个方案，各有利弊，从规范化设计的简化角度考虑，认为方案1最佳。
3关于闭锁重合闸的GOOSE信息问题
智能站中，各智能设备之间的闭锁重合闸是通过GOOSE信息来互相传递。对于3/2接线的500kV系统，线路保护装置、断路器保护装置均可发送闭锁重合信息，智能终端也能自身合成并发出闭锁重合信号。当前较多设计采用的闭锁重合闸的GOOSE信息流如图2所示。从图2可看到，线路保护装置可以给智能终端和断路器保护装置发送闭锁重合信息，智能终端与断路器保护装置之间可互相发送闭锁重合信息，但存在一个问题:当线路保护装置给智能终端与断路器保护装置发送闭锁重合的信息时，智能终端接收到闭锁重合信号后会自身产生闭锁重合信号而又重新给断路器保护装置发送闭锁重合信号，断路器保护装置将重复接收2次闭锁重合信息，简单的可以理解为断路器保护装置在接受到一个闭锁重合开入后，很快又接受到另一设备给出的闭锁重合信号。虽然2次闭锁重合信息来自于不同的集成驱动器电子装置设备，但实际上是同源的，这种重复机制运行于网络当中很容易引起网络堵塞或风暴，从虚端子二次回路简化的角度出发，笔者认为这是不合理的。解决方案:①线路保护装置不再给智能终端发送闭锁重合信号;②智能终端仅接收线路保护装置、断路器保护装置的闭锁重合信号，不再发送闭锁重合信号。结合常规站断路器保护装置的闭锁重合开入等情况分析，宜选择方案①。
4永久跳闸出口继电器的失灵启动功能分析
常规站的典型设计中，保护装置永久跳闸是通过驱动永久跳闸出口继电器跳开断路器并闭锁重合闸，同时永久跳继电器接点开入至保护装置，实现断路器失灵启动功能。在智能电子设备中，该二次回路转换为2个逻辑触点:一个是跳闸闭重的逻辑触点;一个是失灵启动逻辑触点，其二次虚端子连接如图3所示。
图3中，假设数字1代表失灵启动逻辑触点，数字2代表跳闸逻辑触点。普遍的虚端子连接如图3中的实线和虚线连接2种方式，实线是通过线路或母线保护装置跳闸出口并启动失灵;虚线是通过智能终端接收永跳GOOSE信息后再合成发出启动失灵GOOSE信息。当前2种设计方法均普遍存在，即使对同一变电站，不同期的项目采用的方法也不同。根据业主要求不同，个人的设计思路有所不同，没有统一标准，这种情况在国家电网河北省电力公司在运及将投运的500kV智能站中尤其普遍，为此，笔者分析认为虚线连接跳闸和失灵启动均依赖于智能终端设备，一旦设备发生故障，断路器既不能可靠跳闸，又不能启动失灵，可靠性大大降低，建议采用图3中实线连接的设计思路。
结束语
智能站的设计既不是对常规站的二次回路至虚端子的“一一复制”，也不是因为二次物理回路的取消而随意取舍某些功能，这是撰写本文的真正意义。
参考文献：
[1]水利电力部西北电力设计院.电力工程电气设计手册(电气二次部分)［M］．1989．
[2]国家电力调度通信中心.国家电网公司继电保护培训教材［M］．2009．
论文作者:王有强
论文发表刊物:《电力设备》2017年第18期
论文发表时间:2017/11/6
标签：断路器论文; 保护装置论文; 智能论文; 回路论文; 触点论文; 终端论文; 端子论文; 《电力设备》2017年第18期论文;