嚴(yán)鴻

摘要：近幾年來，智能電網(wǎng)建設(shè)成為了電網(wǎng)發(fā)展的一種必然趨勢，大批智能化變電站陸續(xù)投入運行。相比傳統(tǒng)變電站，智能化變電站具有更加高效的資源利用、更加環(huán)保和高度自動化、信息化的工作模式等優(yōu)點，其運行效率和水平明顯優(yōu)于傳統(tǒng)變電站。智能變電站繼電保護(hù)及相關(guān)二次系統(tǒng)是智能變電站運行的關(guān)鍵核心。由于技術(shù)先進(jìn)、系統(tǒng)集成度高，因此運行維護(hù)、檢修試驗難度大，調(diào)試工作量也有所增加，為此，加強對智能變電站繼電保護(hù)的檢測與調(diào)試的研究就十分必要。筆者結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)與實踐經(jīng)驗，對智能變電站繼電保護(hù)的檢測與調(diào)試方法進(jìn)行了簡要分析，希望為相關(guān)工作提供一些幫助和參考。

關(guān)鍵詞：智能變電站；繼電保護(hù)；檢測；調(diào)試

中圖分類號：TM734 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）05（c）-0000-00

1引言

按照國家電網(wǎng)公司“立足自主創(chuàng)新，以統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一建設(shè)、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)為原則，建設(shè)以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架，各級電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展，具有信息化、自動化、互動化特征的堅強智能電網(wǎng)”的發(fā)展目標(biāo)，智能電網(wǎng)建設(shè)的逐步加快，新建和改造智能變電站項目增多，本公司已分別有2座220kV和2座110kV智能變電站加入系統(tǒng)運行，出現(xiàn)了變電一次設(shè)備智能化和二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化。智能變電站二次系統(tǒng)設(shè)備基于IEC61850 標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，以系統(tǒng)配置文件（SCD文件）描述二次回路的聯(lián)接和功能配合，成為變電站二次系統(tǒng)的核心。傳統(tǒng)的二次電纜連接被光纖以太網(wǎng)替代，輸入/輸出電氣連接端子接口被網(wǎng)絡(luò)通信接口取代，交流電流、電壓及直流控制、告警等信號被SV（以報文形式傳輸?shù)牟蓸又担?、GOOSE（面向通用對象的變電站事件）所取代，二次回路概念發(fā)生了巨大的變化：保護(hù)調(diào)試過程的大部分電信號變?yōu)橥ㄐ艌笪?；保護(hù)端子排二次電纜對線，轉(zhuǎn)變?yōu)閷φ請D紙檢查SCD/ICD文件的虛端子的一致性。在此情況下，繼電保護(hù)檢測與調(diào)試的方式和難點也發(fā)生了變化，需要通過驗證基于網(wǎng)絡(luò)通信的“二次回路”的正確性和二次系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通信過程與系統(tǒng)配置一致性，來確保繼電保護(hù)功能的完備、正確、可靠。筆者通過查閱相關(guān)文獻(xiàn)，并結(jié)合自身經(jīng)驗，對智能變電站繼電保護(hù)的現(xiàn)場檢測與調(diào)試重點工作概述如下。

2智能變電站繼電保護(hù)的調(diào)試方法

2.1調(diào)試準(zhǔn)備

智能變電站ICD文件為變電站內(nèi)智能電子設(shè)備的實例配置和通信參數(shù)，SCD文件為智能變電站系統(tǒng)配置信息的變電站配置文件，ICD文件由廠家給出，SCD文件由設(shè)計院給出，在現(xiàn)場調(diào)試之前需檢測這兩項文件的合法性，確定ICD文件是否符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)定且能夠為設(shè)計工作開展提供支持；SCD文件是否能夠直接用于聯(lián)測和調(diào)試。廠家提供的ICD文件和虛端子必須與裝置完全保持一致。各廠家裝置版本、檢驗碼、ICD文件等要與系統(tǒng)集成廠商聯(lián)調(diào)時保持一致，在現(xiàn)場不允許再進(jìn)行變更。

在現(xiàn)場調(diào)試前，應(yīng)將所有保護(hù)裝置的程序版本號和版本信息、配置文件、GOOSE網(wǎng)、SV網(wǎng)、MMS網(wǎng)組網(wǎng)編號作詳細(xì)記錄，用于變電站投運后軟件版本升級或裝置配置更改后的對比。所有裝置背后的連接光纖、尾纖編號應(yīng)準(zhǔn)確、規(guī)范，確保裝置間的聯(lián)絡(luò)關(guān)系能夠準(zhǔn)確定位，便于投運后的裝置定檢和事故處理。

因為智能站保護(hù)大量使用了數(shù)字化技術(shù)，調(diào)試方法發(fā)生變化，需要網(wǎng)絡(luò)聯(lián)調(diào)，使用的試驗儀器設(shè)備發(fā)生變化。其主要調(diào)試設(shè)備如表1：

表1 智能站保護(hù)主要調(diào)試設(shè)備表

2.2調(diào)試步驟

智能變電站結(jié)構(gòu)如圖1：

圖1 智能變電站結(jié)構(gòu)圖

根據(jù)智能變電站的結(jié)構(gòu)，保護(hù)現(xiàn)場調(diào)試分為單體調(diào)試和分系統(tǒng)調(diào)試。

2.2.1單體調(diào)試

單體設(shè)備主要指間隔層、過程層智能組件，包括保護(hù)、測控裝置、合并單元、智能終端（智能操作箱）、故障錄波裝置、網(wǎng)絡(luò)交換機等，是實現(xiàn)分系統(tǒng)功能硬件設(shè)備的組成部分。單體調(diào)試主要是對單體設(shè)備及其二次回路的基本功能進(jìn)行檢測和試驗，確保功能符合相關(guān)技術(shù)規(guī)范和設(shè)計要求。

1）保護(hù)裝置功能測試。進(jìn)行保護(hù)邏輯功能試驗；檢查保護(hù)功能與其他智能電子設(shè)備間的相互啟動、相互閉鎖、位置狀態(tài)等網(wǎng)絡(luò)信息交換功能，保護(hù)定值整定功能；檢查保護(hù)直采直跳回路，開入開出、采樣值、元件功能等；

2）測控裝置功能測試。檢查單元裝置與系統(tǒng)層設(shè)備、過程層設(shè)備之間的通信，數(shù)字量接收/發(fā)功能；檢查模擬量采集測量精度；檢查當(dāng)?shù)?遠(yuǎn)方參數(shù)設(shè)置、保護(hù)信息上送功能，裝置在線自動檢測功能和自檢信息輸出等；

3）合并單元測試。

（1）輸入輸出功能測試。檢查電壓/電流互感器輸入信號和測量轉(zhuǎn)換功能，輸出至保護(hù)、測控、錄波、計量等不同二次設(shè)備的SV信號是否正確；

（2）合并單元同步功能測試。用合并單元測試儀檢測多臺合并單元輸出報文的時標(biāo)是否一致，同步誤差應(yīng)不大于±1μs。

（3）合并單元守時功能檢查。斷開合并單元的同步時鐘，通過分析工具對比其與其他正常合并單元輸出報文的時標(biāo)，10min內(nèi)滿足4μs同步精度要求。

（4）異常情況下的處理。在電源中斷、電壓異常、采集單元異常、通信中斷、通信異常、裝置內(nèi)部異常等情況下，合并單元不誤輸出采樣值。

（5）合并單元電壓切換功能。分合母線刀閘，測試各種情況下合并單元的切換動作邏輯。

（6）PT合并單元電壓并列功能。通過PT加一次電壓到合并單元，分合斷路器及刀閘，測試各種并列情況下合并單元的并列動作邏輯。

4）智能終端測試。

（1）GOOSE報文處理時間及智能終端動作時間檢查。根據(jù)SCD文件的GOOSE連線，用繼電保護(hù)測試儀對智能終端輸入GOOSE，檢查從輸入GOOSE到繼電器出口時間，智能終端從收到GOOSE命令至出口繼電器接點閉合的動作時間應(yīng)不大于7ms。

（2）智能終端壓力閉鎖回路檢查。模擬斷路器壓力降低，測試智能終端能否斷開操作回路。

（3）跳合閘出口壓板檢查。投入或退出跳合閘出口壓板，測試智能終端能否跳開斷路器。

（4）跳合閘保持電流檢查。連接斷路器，測試智能終端能否正確可靠地分合斷路器。

（5）智能終端GOOSE斷鏈后信號預(yù)警機制檢查。斷開智能終端的GOOSE輸入，測試報警功能是否正確。

5）故障錄波裝置測試。包括錄波器屏后接線及尾纖檢查、定值核對及檢查、面板指示燈檢查、自檢檢查、光接口的檢測、輸入量啟動檢查、GOOSE啟動檢查。

6）故障信息系統(tǒng)測試。子站和保護(hù)間的通信狀況，子站和主站的通信狀況，以保證保護(hù)和錄波器的故障信息正確的傳送至子站和主站。

7）網(wǎng)絡(luò)分析功能測試。用網(wǎng)絡(luò)測試裝置模擬各種正常及異常狀態(tài)的GOOSE報文、采樣值報文、MMS報文，網(wǎng)絡(luò)分析裝置應(yīng)對報文正確識別及分析。檢測內(nèi)容應(yīng)包括：報文合法性、GOOSE報文結(jié)構(gòu)及內(nèi)容、SMV報文結(jié)構(gòu)、SMV連續(xù)性、SMV頻率、SMV同步性、通信中斷、網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴等。測試包括：記錄完整性測試、時標(biāo)精度測試、告警功能測試、分析功能測試等。

2.2.2分系統(tǒng)調(diào)試

按照變電站繼電保護(hù)自動化系統(tǒng)的功能分類，在單體調(diào)試完成的基礎(chǔ)之上進(jìn)行本部分的分系統(tǒng)調(diào)試工作。主要包括：

1）SCD文件測試。從SCD中導(dǎo)出虛端子表，逐項測試。

2）站內(nèi)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)檢查。檢查合并單元與保護(hù)設(shè)備、保護(hù)設(shè)備與智能終端之間的光纖連接是否正確，檢查光纖回路的衰耗是否正常。以太網(wǎng)光纖和FT3光纖回路（包括光纖熔接盒）的衰耗不應(yīng)大于3db。

3）監(jiān)控系統(tǒng)檢查。檢查與計算機監(jiān)控系統(tǒng)功能相關(guān)的MMS、GOOSE、SV通信狀態(tài)。進(jìn)行遙信、遙測、遙控、遙調(diào)、同期控制、全站防誤閉鎖、順序控制、自動電壓無功控制、定值管理、主備切換等功能調(diào)試；進(jìn)行監(jiān)控功能整組測試。

4）全站同步時鐘測試。檢查全站對時系統(tǒng)的接收時鐘源精度和對時輸出接口的時間精度；檢查外部時鐘信號異常再恢復(fù)時，全站統(tǒng)一時鐘源自守時、自恢復(fù)功能正常。檢查同步時鐘源衛(wèi)星同步狀態(tài)、時鐘顯示，GPS/北斗自動切換功能；檢查衛(wèi)星信號異常時及恢復(fù)后，裝置自恢復(fù)功能。

5）網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)測試。檢查與網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)功能相關(guān)的MMS、GOOSE、SV通信狀態(tài)；進(jìn)行采樣值報文存儲解碼、采樣值同步、采樣值報文實時監(jiān)測告警、GOOSE報文實時監(jiān)測告警功能測試等。

3智能變電站繼電保護(hù)調(diào)試的問題淺析

3.1保護(hù)設(shè)備的兼容性問題

目前的智能站保護(hù)設(shè)備均基于IEC61850通信標(biāo)準(zhǔn)研發(fā)生產(chǎn)，但是不同廠家的設(shè)備在通信細(xì)節(jié)的處理上仍有不同，如對通信中斷的判別機制不同，就會導(dǎo)致通信系統(tǒng)系統(tǒng)異常中斷情況的發(fā)生；一些設(shè)備規(guī)約上的差別，也往往需要在現(xiàn)場進(jìn)行大量修改。這些不兼容的問題往往導(dǎo)致現(xiàn)場調(diào)試時間的延長。而實際工作中，要在整個變電站采用單一廠商的產(chǎn)品又是不可能的。這就需要在智能變電站的發(fā)展過程中對技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范不斷加以完善，功能化的指標(biāo)可以多種多樣，但通用規(guī)范必須嚴(yán)格一致。以確保智能站調(diào)試工作順暢和投運后設(shè)備的可靠運行。

3.2關(guān)于通信光纖的問題

在智能站中，大量的光纖取代了二次電纜，節(jié)省了投資，減少了二次接線量，同時也帶來新的問題。一是光纖容易受損。光纜的強度無法與銅纜相比，而新建智能站的施工人員大部分對于光纜的強度沒有概念，在施工中光纜被過度壓、折、拉，導(dǎo)致斷纖；二是光纖彎曲或折疊導(dǎo)致衰耗劇增。光纖曲折過大不僅可能造成斷纖，彎曲本身也會導(dǎo)致光纖的損耗增加，在必須彎曲時，必須保證光纖的彎曲半徑大于3cm。另外注意固定光纖時必須用軟質(zhì)材料進(jìn)行，用扎線固定時，決不能將扎線拉緊；三是光纖接口臟污。瓷芯端面不清潔，出現(xiàn)臟污，也會使光纖產(chǎn)生較大衰耗。因此在光纖通過光琺瑯盤連接時，應(yīng)用浸有無水酒精的紗布將瓷芯端面擦洗干凈，并用吹氣球吹干，擦拭干凈的光纖端面在插入光琺瑯盤時不得碰到任何物品。另外，光纖和光琺瑯在未連接時必須用保護(hù)罩套好，避免污染。四是光纖接口瓷芯碎裂。光纖、尾纖是通過光琺瑯盤進(jìn)行連接的，而光琺瑯盤最內(nèi)層是一瓷芯套管，這是保證光纖連接精度的關(guān)鍵部件，但其薄而易碎。若現(xiàn)場野蠻施工，很容易致其碎裂，且難以發(fā)現(xiàn)，同時將造成光通信中斷。因此，在連接光纖和光琺瑯時，必須清潔之后，在眼睛可視的情況下進(jìn)行，決不能僅憑手感操作；光纖插入光琺瑯時，要保持在同一軸線上，并且光纖凸出定位部分要對準(zhǔn)琺瑯的缺口，遇到阻力，要來回輕輕轉(zhuǎn)動往里輕推，直到插到位后擰緊。決不能左右、上下晃動。

一旦發(fā)生上述情況，將造成調(diào)試工作無法正常進(jìn)行，所以值得警惕和注意。在施工和調(diào)試的過程中都要認(rèn)真把握好相關(guān)環(huán)節(jié)。

3.3保護(hù)系統(tǒng)調(diào)試的安全隔離問題

智能站的保護(hù)裝置間均采用光纖網(wǎng)絡(luò)連接，不再如傳統(tǒng)變電站的電氣連接那么直觀，故在對部分裝置進(jìn)行調(diào)試時，如何采取安全隔離是一個值得注意的問題。當(dāng)直接從裝置端口上測試時，需要插拔裝置的光纖，前面說了，光纖連接部分容易發(fā)生污損等問題，存在一定的操作風(fēng)險，但此方式下能夠看到明顯斷口，對測試數(shù)據(jù)的安全隔離可靠性高；如果在交換機端口測試，則不需要進(jìn)行光纖插拔，但要對系統(tǒng)其它設(shè)備的相應(yīng)功能進(jìn)行投退，以避免誤動作。這通過GOOSE實現(xiàn)，實際上是一種軟件隔離，可靠性受軟件運行穩(wěn)定性的影響較大。而對運行系統(tǒng)調(diào)試，如果從交換機端口上測試，可能還需更改交換機的配置，將帶來更多風(fēng)險，所以建議進(jìn)行運行系統(tǒng)裝置調(diào)試時，最好從裝置端口上進(jìn)行測試。因此時需要插拔裝置的光纖，必須注意正確操作，避免造成光纖端面污損。

4結(jié)語

智能變電站建設(shè)正呈現(xiàn)欣欣向榮的發(fā)展勢頭，隨著對其應(yīng)用和研究不斷深入，取得的成效也越來越明顯，為建設(shè)堅強電網(wǎng)，造福千家萬戶，確保社會用電需求做出了貢獻(xiàn)。繼電保護(hù)涉及很多設(shè)備與系統(tǒng)，調(diào)試維護(hù)不當(dāng)，極有可能在運行過程中出現(xiàn)意外事件，影響電網(wǎng)安全。通過加強智能變電站繼電保護(hù)調(diào)試，全方位地檢測和試驗保護(hù)功能及其可靠性，是確保其在系統(tǒng)中安全穩(wěn)定運行的關(guān)鍵。但智能變電站應(yīng)用畢竟處于初期階段，各方面的工作都有待于在實踐中不斷完善，智能變電站繼電保護(hù)調(diào)試工作還需要更多的努力和探索，以更好地促進(jìn)智能電網(wǎng)建設(shè)事業(yè)的發(fā)展。

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