Hidden Trouble Analysis of Sampling Anomaly of Intelligent Substation Merging Unit
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摘要:
通过对一起智能变电站对时异常，合并单元采样异常引起保护闭锁隐患分析，结合现场设备运行情况分析告警信息，梳理保护闭锁情况。针对此次异常引起的隐患提出相应的防范措施，为处理智能变电站合并单元异常告警信息运行积累了技术经验。
Abstract:This paper analysis of the hidden danger of relaying shutting caused by the merging unit sampling anomaly in intelligent substation. By analysis the alarm information combined with the operation in the field, this paper sort out relaying shutting condition. In view of the hidden dangers caused by this anomaly, the corresponding preventive measures have been put forward. Technical experience has been accumulated for dealing with abnormal alarm information operation of intelligent substation merging unit.
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Keywords:
- intelligent substation /
- merge units /
- sampling anomaly
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1. 事故概述
某330 kV变电站因主变中压侧合并单元参数设定不当，在对时装置故障时存在中压侧后备保护拒动、高压侧后备保护拒动进而造成全站失压的风险，而其对其他厂家、其他型号保护装置的影响尚未可知，是陕西乃至全国电网安全稳定运行的严重隐患。
2. 事故经过
2019年2月26日18:00，某330 kV变电站1#主变中压侧1101、2#主变中压侧1102、3#主变中压侧1103间隔A、B套合并单元（型号均为南瑞科技NSR-386AG）及GPS对时主机2皆报出“采样异常”，以上装置告警于2月27日09:00复归。其间， 1#、2#及3#主变保护也报出异常告警，以3#主变为例，在后台调取3#主变告警报文如下：
3#主变中压测1103间隔A、B套合并单元：“TU1合并单元一装置异常开入41”“TU1合并单元二装置异常开入41”“MU1远端模块异常（采样异常）”。
GPS对时主机2装置：“故障动作”“故障复归”。
3#主变A套保护装置（型号为南瑞继保PCS-978）：“保护板DSP采样数据异常”“起动板DSP采样数据异常”“中压侧采样数据无效”“SMV总告警”“装置报警”。
3#主变B套保护装置（型号为北京四方CSC-326）：“中压侧TV断线”“Ⅱ类告警总”“采样无效告警”。
初步怀疑PCS-978、CSC-326的告警可能由合并单元异常引起，进而影响主变保护行为。因1#主变、2#主变告警报文与3#主变相同，不再赘述。
3. 风险分析
某330 kV变电站3台主变配置的保护及合并单元型号相同，如表1所示。
表 1 某330 kV变电站主变保护及合并单元型号主变 A套保护
型号B套保护
型号高压侧合并
单元中压侧合并
单元1#主变 PCS-978 CSC-326 CSN-15BG NSR-386AG 2#主变 PCS-978 CSC-326 CSN-15BG NSR-386AG 3#主变 PCS-978 CSC-326 CSN-15BG NSR-386AG 参阅PCS-978说明书，当报出“中压侧采样数据无效”时，会造成所有涉及中压侧采样数据的保护闭锁，同时在中压侧发生故障时将造成高压侧后备保护闭锁，故主变失去A套主保护、中压侧后备保护及高压侧后备保护经其他侧复合电压启动功能；同理，参阅CSC-326说明书，装置报出“中压侧TV断线”时，将闭锁中压侧后备保护，同时失去高压侧后备保护经其他侧复合电压启动功能。综上，在对时装置告警期间，两套保护闭锁情况如表2所示。
表 2 保护闭锁情况型号 主保
护高压侧后备保护 中压侧
后备
保护低压侧
后备
保护PCS-978 闭锁 闭锁经其他侧复合电压启动元件，中压侧故障保护无法启动 闭锁 不闭锁 CSC-326 不闭锁 闭锁经其他侧复合电压启动元件，中压侧故障保护无法启动 闭锁 不闭锁 由以上分析可知，2019年2月26日16:00至次日09:00，某330 kV变电站3台主变A套PCS-978保护失去主保护、中压侧后备保护及高压侧后备保护经其他侧复合电压启动功能；B套CSC-326保护失去中压侧后备保护及高压侧后备保护经其他侧复合电压启动功能。当故障点发生在主变中压侧开关与TA之间或任一110 kV线路保护拒动时，主变中压侧后备保护将拒动，而高压侧后备因其失去经其他侧复合电压启动功能也将拒动，造成4条330 kV线路对侧全部跳闸，最终导致某330 kV变电站全站失压[1]。
4. 原因分析
为进一步查明其原因，首先检查了3台主变中压侧1101、1102、1103间隔A、B套合并单元、保护装置、GPS对时装置，随后检查了站内对时网络发现：三台主变高压侧3301、3302、3303间隔A、B套合并单元（型号为北京四方CSN-15BG）、中压侧1101、1102、1103间隔A、B套NSR-386AG合并单元均以GPS对时主机1装置作为对时源（对时网络链路见图1），在NSR-386AG报出采样异常告警时，CSN-15BG并未发出任何告警信号，其对时源及告警情况如表3所示。
表 3 合并单元对时源及告警情况型号 对时源 告警情况 CSN-15BG GPS对时主机1 未告警 NSR-386AG GPS对时主机1 采样异常 因此，本文初步推断该故障为NSR-386AG合并单元自身缺陷所致。在调取了装置报告及参数配置后，发现其配置中sv.txt文件的回退时间设置有误[2-3]，立即向厂家反馈该问题。
厂家高度重视这一问题，立即组织技术人员参照某330 kV变电站3#主变NSR-386AG合并单元配置参数进行模拟试验，于2019年3月6日发函说明这一情况：间隔合并单元在对时异常时，会出现输出级联母线电压值为零、数据无效的现象；但间隔合并单元AD自采的数据正常。此现象是间隔合并单元sv.txt文件中配置的回退时间处于临界值所致。
5. 整改措施及对策
结合本次隐患和设备现状，本文对智能变电站双重化配置优化建议如下[4-5]：
合并单元双重化配置，即A、B套合并单元采用非同一厂家的装置，避免双套合并单元同时产生异常告警而导致保护装置闭锁。
对时源双重化配置，即在220 kV及以上变电站中，凡双重化配置的A、B套装置分别与不同的对时源进行连接，使对时网络更加坚强。以“110 kV母线合并单元”与“1#主变中压侧智能终端”对时源为例，其双重化配置前后对比如图2、图3所示。
此外，智能变电站合并单元的参数配置及其异常应引起设备运维人员的高度重视，加强对智能变电站相关型号合并单元配置文件清查工作。
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表 1 某330 kV变电站主变保护及合并单元型号
主变 A套保护
型号B套保护
型号高压侧合并
单元中压侧合并
单元1#主变 PCS-978 CSC-326 CSN-15BG NSR-386AG 2#主变 PCS-978 CSC-326 CSN-15BG NSR-386AG 3#主变 PCS-978 CSC-326 CSN-15BG NSR-386AG 
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表 2 保护闭锁情况
型号 主保
护高压侧后备保护 中压侧
后备
保护低压侧
后备
保护PCS-978 闭锁 闭锁经其他侧复合电压启动元件，中压侧故障保护无法启动 闭锁 不闭锁 CSC-326 不闭锁 闭锁经其他侧复合电压启动元件，中压侧故障保护无法启动 闭锁 不闭锁
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[1] 李德金,张焕云,刘源,等. 智能变电站合并单元与保护装置闭锁关系分析[J]. 电力安全技术,2016,18(2):60−63. doi: 10.3969/j.issn.1008-6226.2016.02.021 [2] 中国电力出版社.智能变电站合并单元技术规范: Q/GDW426—2010[S]. 2010. [3] 李英明,郑拓夫,周水斌,等. 一种智能变电站合并单元关键环节的实现方法[J]. 电力系统自动化,2013,37(11):93−98. doi: 10.7500/AEPS201210246 [4] 嵇建飞,袁宇波,王立辉,等. 某110 kV智能变电站合并单元异常情况分析及对策[J]. 电工技术学报,2015,30(16):255-260. [5] 黄未,周家旭,张武洋. 智能变电站合并单元现场测试技术研究[J]. 东北电力技术,2014,35(1):11-12,22.
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