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某330kV智能变电站110kVBP-2B母线保护异常告警分析及处理方法

发表时间：2021/8/9 来源：《探索科学》2021年6月作者：曹晓凤

[导读] 某330kV智能变电站110kV母线保护采用长园深瑞继保自动化有限公司型号为BP-2B的装置发生几起异常告警现象，本文分别对其原因进行分析，并提出处理方法。

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摘要：某330kV智能变电站110kV母线保护采用长园深瑞继保自动化有限公司型号为BP-2B的装置发生几起异常告警现象，本文分别对其原因进行分析，并提出处理方法。
关键词：异常；告警；分析；

        1 异常告警情况
        某330kV智能变电站 110kVBP-2B母线保护装置发生几起异常告警现象，具体情况如下：
        1)2016年1月15日，后台显示母差装置报“开入状态异常”。
        2)2016年2月29日，母线保护装置报“管理总线通讯中断”。
        3)2016年3月7日，母差保护装置报“板7 （）数据总线数据失步”，与后台通讯中断，部分菜单召唤超时，模拟量不刷新。
        2 异常告警分析
        2.1开入状态异常告警原因分析
        该变电站110kV母线保护采用的是分布式母差装置，装置由主机和子机构成。通过采样数据通信网，母线保护主机接收各子机采样信息，通过SV报文得到差动电流和制动电流，完成分相复式比率差动元件为主的一整套电流差动保护方案。主机完成保护逻辑处理后通过数据通信网向各子机发送跳闸命令，子机通过GOOSE报文接收到主机的跳闸命令，通过自身跳闸空接点完成断路器跳闸功能。GOOSE心跳报文为5s/帧，SV数据为实时数据，在重启过程中有可能出现主机先采集到模拟量隔几秒才采集到开关量，在此情况下母差主机会发开入状态异常告警，并向后台上送“开入状态异常”告警信号。由于“开入状态异常”只存告警动作报文，无告警返回报文，导致该告警信号产生后无法自动复归。现场清除母差装置记录缓存区后重启装置，同时重启后台后信号复归。
        2.2管理总线通讯中断原因分析
        2.2.1装置总线通讯原理
        智能站保护装置管理总线和其他总线完全独立，装置具体总线设计及原理如下：
        管理总线：百兆以太网；用于传送人机界面显示数据、后台通讯以及调试口。
        数据总线：千兆以太网；用于传送实时大量的数据(MU采集量和GOOSE等)。
        I/O总线：用于保护、闭锁CPU的开出控制。
        内部通讯结构如下图1所示：

        管理总线主要负责事件告警等信息上送及人机界面处理，通讯中断后对保护逻辑无任何影响，仅事件及告警信息暂时存于各子板内，无法上送至管理板。管理板负责向显示板及后台传输事件及告警记录，因此事件及告警记录无法正常上送。装置SV、GOOSE收发等均正常，该告警不闭锁保护。
        2.2.1中断原因分析
        “管理总线通信中断”为管理板与保护板通过管理总线进行报文交互时，在某些特殊工况下网卡芯片出现溢出，而网卡溢出后，网卡的报文接收将处于中断工况，导致通讯中断，且无法自动恢复，管理板无法正常收到保护板上送的报文信息，装置即发该告警信号。现场重启装置后异常信号返回。
        2.3管理板异常告警原因分析
        在BP-2B保护装置面板上有“装置运行”指示灯，是用于监视保护装置各板件通讯是否正常，当某块板件出现异常或通讯中断时，装置运行灯会熄灭。
        根据现场110kVBP-2B母差保护装置出现的运行灯熄灭、界面数据不刷新、与后台通讯中断、召唤超时等现象，且此时保护装置未发其他异常告警，可以确定是母差保护装置管理板出现异常。同时，由于保护装置除管理板外，其他任意CPU板件异常均会点装置异常灯并发异常告警信号，所以此时保护CPU正常运行，装置仍处于正常保护状态。
        现场查看装置运行记录发现显示板3有上掉电记录，通过与厂家研发人员进行沟通分析及总结以往经验，厂家研发人员认为该母差保护装置在某些极端情况下可能会产生一些内存碎片，从而导致管理板的复位后未正常运行。根据上图1可知，管理板异常影响管理总线，所以显示板无法正常获取管理板数据导致人机界面数据无法正常刷新；管理板异常影响对外通讯，因此出现与后台通讯中断的现象。由于管理板异常不影响数据总线和IO总线，装置保护功能不受影响。现场处理时，重启母差保护装置后异常信号返回。
        3 处理方法
        该变电站110kV母差保护装置出现“开入状态异常”信息，在现场清除母差装置记录缓存区后重启装置，同时重启后台后信号复归；“管理总线通讯中断”信息，现场重启装置后异常信号返回；“板7（管理板）数据总线数据失步”，与后台通讯中断，部分菜单召唤超时，模拟量不刷新，现场重启装置后异常信号返回。
        由于该变电站采用110kV BP-2B母线保护装置是长园深瑞最早的产品，硬件平台母差装置用量较小，目前最新的BP-2B母线保护装置的软硬件均已经升级，早期的老装置现场升级维护困难。目前处理的方法是更换管理板硬件，同步升级底层应用程序对通讯中断进行了优化处理；同时更改开入状态异常告警上送逻辑，确保告警信号可正常返回。此次更改仅涉及管理板板件更换及管理程序升级，不涉及SCD配置变更，不涉及任何保护逻辑更改，更换后不须进行联动实验，检查确定管理板与其他板件通讯正常，显示交流量及开入状态信息可正常显示，装置无其他异常告警即可。为进一步保证电网安全稳定运行，后期可以结合保护更换项目将该站母线保护装置主机整装置更换为最新版本，更换装置需重新配置SCD文件，升级完成后需进行联动实验后才可投运。
        4 结束语
        该站属于西北电网早期建立的智能变电站，采用的保护装置大多数是各保护厂家早期的装置，难免出现异常现象，遇到问题时，就需要专业人员深入透彻的分析，提出相应的解决办法，保证设备电网的安全运行。
参考文献：
[1]BP-2B装置说明书 .深圳：长园深瑞继保自动化有限公司，2012.10
作者简介：曹晓凤（1987—），女，助理工程师，从事继电保护及自动化专业工作。