李立剛，李洪凱，陳祝新

（國(guó)網(wǎng)朝陽供電公司，遼寧 朝陽 122000）

智能變電站繼電保護(hù)試驗(yàn)方法的探討與研究

李立剛，李洪凱，陳祝新

（國(guó)網(wǎng)朝陽供電公司，遼寧 朝陽 122000）

智能變電站應(yīng)用了智能終端、合并單元、交換機(jī)等大量新設(shè)備，傳統(tǒng)的電纜二次回路被光纖和交換機(jī)代替，使變電站的信息傳輸方式和表現(xiàn)形式發(fā)生轉(zhuǎn)變，智能變電站繼電保護(hù)驗(yàn)收也發(fā)生了變化，常規(guī)變電站的試驗(yàn)方法已經(jīng)不再適應(yīng)智能變電站繼電保護(hù)驗(yàn)收工作。以馬山、何家220 kV智能變電站的現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收為例，分析智能變電站繼電保護(hù)試驗(yàn)方法存在的問題，提出了依據(jù)變電站相同結(jié)構(gòu)及繼電保護(hù)原理，將智能變電站繼電保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收與常規(guī)微機(jī)繼電保護(hù)驗(yàn)收融合來解決智能變電站繼電保護(hù)試驗(yàn)問題的觀點(diǎn)。

智能變電站；繼電保護(hù)；驗(yàn)收方法

1 智能變電站與常規(guī)微機(jī)保護(hù)變電站的區(qū)別

智能變電站中，增加了光學(xué)電流互感器、電子式互感器、綜合智能單元、智能終端、合并單元、交換機(jī)等大量新設(shè)備，傳統(tǒng)變電站的電纜二次回路被光纖和網(wǎng)絡(luò)所代替，復(fù)雜的二次接線已不復(fù)存在，智能變電站中增加了SCD配置文件，真實(shí)的端子排被虛端子代替，使變電站的信息傳輸方式和表現(xiàn)形式發(fā)生了變化。交流電流、電壓信號(hào)以及直流控制、位置、告警信號(hào)被SV、GOOSE所取代；裝置的功能及各裝置間聯(lián)接關(guān)系體現(xiàn)在全站SCD配置文件及虛端子中。但是變電站的結(jié)構(gòu)及保護(hù)原理沒有發(fā)生變化。智能變電站的新增技術(shù)，將保護(hù)功能和保護(hù)所采集的交流模擬量、保護(hù)開入開出量分離，保護(hù)所采集的交流模擬量、保護(hù)開入開出量就地化，簡(jiǎn)化二次回路，降低成本，提高保護(hù)功能的冗余度，從而達(dá)到智能化的目的，實(shí)現(xiàn)與智能電網(wǎng)的更好同步。

智能變電站的試驗(yàn)?zāi)Ｊ?、試?yàn)內(nèi)容、試驗(yàn)方法也將隨著新形式、新設(shè)備、新技術(shù)的發(fā)展而發(fā)生變化。從試驗(yàn)工作的內(nèi)容而言，智能變電站比常規(guī)變電站增加了許多新內(nèi)容，試驗(yàn)過程中必須對(duì)全站配置文件SCD進(jìn)行校核并管理；設(shè)備間的互聯(lián)、互通測(cè)試成為了試驗(yàn)的重點(diǎn)；而常規(guī)變電站的試驗(yàn)項(xiàng)目，如保護(hù)性能、斷路器傳動(dòng)、五防聯(lián)閉鎖、遙測(cè)、遙信、遙控等，在智能變電站試驗(yàn)過程中并沒減少，只是試驗(yàn)方法有所改變，常規(guī)的模擬量和開關(guān)量輸入、輸出被數(shù)字形式的SV和GOOSE所取代。對(duì)于整個(gè)SCD的驗(yàn)證就如同對(duì)變電站整個(gè)二次回路的驗(yàn)證。如母差保護(hù)接受與發(fā)出的數(shù)據(jù)與各個(gè)間隔的關(guān)聯(lián)，備自投充放電及動(dòng)作需要的條件，動(dòng)作后作用于的間隔。對(duì)于綜合智能單元機(jī)智能終端的驗(yàn)收就類似于對(duì)微機(jī)保護(hù)的操作箱驗(yàn)收。各種開入開出、閉鎖及操作回路仍然存在，而且與現(xiàn)有的保護(hù)驗(yàn)收規(guī)范相同。將智能變電站繼電保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收與常規(guī)微機(jī)繼電保護(hù)驗(yàn)收融合起來是論文討論的重點(diǎn)。

常規(guī)變電站建設(shè)過程中，一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)在現(xiàn)場(chǎng)安裝完成后需要進(jìn)行試驗(yàn)，以確保設(shè)備安裝的正確性以及二次系統(tǒng)功能符合設(shè)計(jì)需求。微機(jī)繼電保護(hù)裝置的現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收項(xiàng)目如下［1］。

測(cè)量絕緣；檢驗(yàn)?zāi)孀冸娫?；檢驗(yàn)固化程序是否正確；檢驗(yàn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的精度和平衡度；檢驗(yàn)開關(guān)量的輸入和輸出回路；檢驗(yàn)定值單；整組檢驗(yàn)；用一次電流及工作電壓檢驗(yàn)。

而智能變電站的保護(hù)裝置現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收項(xiàng)目與常規(guī)站基本相同：外觀檢查；裝置通電檢查；采樣值輸入檢查；GOOSE開入開出檢查，配合壓板試驗(yàn)；保護(hù)元件定值檢查；保護(hù)邏輯功能檢查；保護(hù)整組試驗(yàn)；保護(hù)傳動(dòng)試驗(yàn)；保護(hù)信號(hào)檢查，測(cè)試保護(hù)動(dòng)作報(bào)文正確性。

要將現(xiàn)有的成熟微機(jī)保護(hù)驗(yàn)收方法和智能變電站保護(hù)驗(yàn)收融合在一起，首先要了解智能變新增的技術(shù)、概念，理解微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)。下面對(duì)微機(jī)保護(hù)與智能變電站的區(qū)別進(jìn)行討論。

由于常規(guī)綜合自動(dòng)化變電站設(shè)備功能和性能相對(duì)成熟，試驗(yàn)技術(shù)相對(duì)規(guī)范，試驗(yàn)重點(diǎn)為裝置單體功能調(diào)試、二次電纜核對(duì)、斷路器聯(lián)動(dòng)、遙測(cè)和遙信量檢查以及一次通流／通壓等。而智能變電站中，電子式互感器的應(yīng)用改變了常規(guī)分散采樣的模式，由其提供統(tǒng)一的電流、電壓采樣值給保護(hù)、測(cè)量、計(jì)量等應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了采樣的數(shù)字化和共享化，其本身的性能直接影響到終端應(yīng)用；智能終端的應(yīng)用使二次系統(tǒng)與一次設(shè)備之間的聯(lián)系實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化，其功能和性能直接關(guān)系到對(duì)一次設(shè)備信息采集和控制的正確性和可靠性；以太網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用改變了信號(hào)的常規(guī)電纜傳輸模式，實(shí)現(xiàn)了信息的共享，網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)性和可靠性決定了全站二次系統(tǒng)的功能和性能；采用面向?qū)ο蟮慕y(tǒng)一建模方式，裝置原有的輸入輸出端子轉(zhuǎn)變成了配置文件中數(shù)據(jù)集形式的虛端子，原有的裝置間電纜連線也隨之轉(zhuǎn)變成了虛端子聯(lián)系，裝置間的聯(lián)系體現(xiàn)在配置文件中，變得非常抽象，但依然是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的基礎(chǔ)和關(guān)鍵；配置文件中的虛端子聯(lián)系和數(shù)據(jù)集輸出相當(dāng)于常規(guī)變電站的二次電纜端子排圖，決定了系統(tǒng)中裝置的輸入、輸出以及相互之間的聯(lián)系，其正確性直接關(guān)系到保護(hù)、監(jiān)控等二次系統(tǒng)安全、可靠運(yùn)行；配置文件中IED的GOOSE、SV、MMS等參數(shù)是系統(tǒng)正?？煽窟\(yùn)行的基礎(chǔ)，因此試驗(yàn)工作必須首先對(duì)配置文件中的虛端子以及裝置相關(guān)配置參數(shù)的正確性進(jìn)行檢查、驗(yàn)證。網(wǎng)絡(luò)通信成為智能變電站中設(shè)備之間信息交互的主要方式，過程層設(shè)備與間隔層設(shè)備間的SV、GOOSE互聯(lián)、互通以及間隔層設(shè)備與站控層設(shè)備間的MMS互聯(lián)、互通都基于網(wǎng)絡(luò)通信，網(wǎng)絡(luò)通信方式的互聯(lián)、互通成為了智能變電站系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)和正常運(yùn)行的關(guān)鍵，因此是試驗(yàn)工作的重點(diǎn)，必須對(duì)設(shè)備信號(hào)收發(fā)的正確性、設(shè)備間信號(hào)傳遞的正確性和可靠性以及VLAN等網(wǎng)絡(luò)配置的正確性和安全性進(jìn)行驗(yàn)證。

保護(hù)、測(cè)控等裝置的單體功能試驗(yàn)以及少部分的二次電纜核對(duì)在智能變電站試驗(yàn)過程中仍然是不可缺少的部分，但由于保護(hù)、測(cè)控等裝置的功能算法并未改變，對(duì)其試驗(yàn)方法也未改變，這些試驗(yàn)的工作量、所占比重以及所需時(shí)間相比常規(guī)變電站要少很多。因此，智能變電站與常規(guī)變電站相比，試驗(yàn)工作有虛端子和配置檢查、互通試驗(yàn)、電子式互感器性能測(cè)試、網(wǎng)絡(luò)性能測(cè)試、采樣同步性能測(cè)試等。這部分工作是智能變電站現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的重點(diǎn)和關(guān)鍵，也是后續(xù)試驗(yàn)工作的基礎(chǔ)和前提。而常規(guī)微機(jī)保護(hù)性能試驗(yàn)、傳動(dòng)試驗(yàn)等工作也是智能變電站試驗(yàn)中的內(nèi)容。SCD文件類似于微機(jī)保護(hù)的二次圖紙，把SCD文件下裝到保護(hù)和試驗(yàn)儀，相當(dāng)于完成了微機(jī)保護(hù)二次回路電纜敷設(shè)、二次接線，這樣各保護(hù)及元器件之間的聯(lián)絡(luò)已經(jīng)完成。1個(gè)GOOSE、SV就是1個(gè)數(shù)據(jù)集，1個(gè)數(shù)據(jù)集相當(dāng)于1根電纜，1個(gè)數(shù)據(jù)集里有幾個(gè)傳輸數(shù)據(jù)就如同電纜里的電纜芯，每根電纜線所接的開關(guān)量就是數(shù)據(jù)集里傳輸?shù)拈_關(guān)量。GOOSE多用于傳輸直流開關(guān)量，SV用于傳輸交流采樣值。如GOOSE1接收A套保護(hù)裝置發(fā)送的動(dòng)作信號(hào)：跳A、B、C出口動(dòng)作，永跳出口動(dòng)作，重合出口動(dòng)作。當(dāng)GOOSE1斷鏈時(shí)，就說明跳A、B、C出口動(dòng)作，永跳出口動(dòng)作，重合出口動(dòng)作數(shù)據(jù)無法傳輸，相當(dāng)于微機(jī)保護(hù)中的跳A、B、C動(dòng)作，永跳動(dòng)作，重合動(dòng)作的二次回路“斷線”。如SV1是保護(hù)用電流：A、B、C三相電流。當(dāng)SV1斷鏈時(shí)，說明保護(hù)接收不到保護(hù)電流互感器傳來的電流采樣值。

了解變電站繼電保護(hù)各相關(guān)元件的聯(lián)系及繼電保護(hù)驗(yàn)收的相應(yīng)規(guī)程、反事故措施，才能更好地對(duì)智能變電站進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收。如220 kV線路保護(hù)裝置的出口軟壓板設(shè)置有GOOSE跳閘出口軟壓板、GOOSE重合閘出口軟壓板、GOOSE啟動(dòng)失靈軟壓板，軟壓板不分相；220 kV線路間隔智能終端出口硬壓板設(shè)置有A相、B相、C相跳閘出口硬壓板和重合閘出口硬壓板，跳閘出口分相、重合閘出口不分相。因此，220 kV線路保護(hù)在整組聯(lián)動(dòng)測(cè)試過程中需要驗(yàn)證上述3個(gè)軟壓板和4個(gè)硬壓板的正確性以及與回路一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，同時(shí)考慮檢修機(jī)制，保護(hù)需驗(yàn)證保護(hù)裝置和智能終端的檢修壓板對(duì)應(yīng)關(guān)系的正確性。

壓板測(cè)試（投檢修：1，退檢修：0。這里的試驗(yàn)儀可以看作合并單元），如表1所示。

表1 壓板測(cè)試動(dòng)作情況統(tǒng)計(jì)

2 裝置單體及帶開關(guān)試驗(yàn)

2.1 直采直跳結(jié)構(gòu)模式

直采直跳模式的保護(hù)，可以用數(shù)字式試驗(yàn)儀進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，如圖1所示（馬山220 kV智能變電站）。首先，將全站SCD文件下裝到數(shù)字式試驗(yàn)儀，相當(dāng)于把試驗(yàn)儀輸出和輸入的交流電流、交流電壓及開關(guān)量用數(shù)字形式與保護(hù)端子排連接在一起。然后，將試驗(yàn)儀的SV及GOOSE光纖分別接到保護(hù)裝置，在試驗(yàn)儀中進(jìn)行該裝置的SV輸入、GOOSE輸入輸出配置后，在試驗(yàn)儀中進(jìn)行各種模式的試驗(yàn)，包括精度、整組、定值校驗(yàn)［4］。此時(shí)的試驗(yàn)儀可以當(dāng)數(shù)字模擬開關(guān)用，可以看到保護(hù)動(dòng)作時(shí)間、保護(hù)動(dòng)作邏輯及開出量，以及與其他保護(hù)相關(guān)聯(lián)的開出量、壓板的投退、出口動(dòng)作情況都可以在試驗(yàn)儀中得以驗(yàn)證。最后，拔掉試驗(yàn)儀GOOSE光纖，并將過程層設(shè)備光纖接回保護(hù)裝置后，進(jìn)行開關(guān)傳動(dòng)試驗(yàn)。

圖1 直采直跳網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

直采直跳模式的保護(hù)試驗(yàn)與微機(jī)保護(hù)試驗(yàn)方法一樣，如圖2所示，與在端子排處接入交流試驗(yàn)儀和模擬開關(guān)相同。按照微機(jī)保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)指導(dǎo)書可實(shí)現(xiàn)數(shù)字保護(hù)裝置的單體及帶開關(guān)傳動(dòng)試驗(yàn)。

圖2 直采直跳模式保護(hù)試驗(yàn)接線

2.2 網(wǎng)采網(wǎng)跳結(jié)構(gòu)模式

網(wǎng)采網(wǎng)跳結(jié)構(gòu)模式的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與直采直跳結(jié)構(gòu)模式的區(qū)別在于：直采直跳結(jié)構(gòu)模式不經(jīng)過交換機(jī)（1根光纖把2臺(tái)設(shè)備聯(lián)系起來），而網(wǎng)采網(wǎng)跳結(jié)構(gòu)模式是把所有的數(shù)據(jù)通過光纜傳輸?shù)浇粨Q機(jī)，然后交換機(jī)通過VLAN［2］劃分傳輸?shù)礁餮b置，每個(gè)裝置有自己的IP地址和MAC地址，信息的傳輸依靠裝置的地址來接收和發(fā)送自己的數(shù)據(jù)到所關(guān)聯(lián)的設(shè)備上去。如圖3所示（何家220 kV智能變電站）。

圖3 網(wǎng)采網(wǎng)跳網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

網(wǎng)采網(wǎng)跳結(jié)構(gòu)模式的保護(hù)也可以用數(shù)字式試驗(yàn)儀進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，試驗(yàn)方法如圖4所示，只是在光纖接線上略有不同。

圖4 網(wǎng)采網(wǎng)跳模式的保護(hù)試驗(yàn)接線

首先，將全站SCD文件下裝到數(shù)字式試驗(yàn)儀。然后，將試驗(yàn)儀的光纖接至交換機(jī)備用光口，關(guān)掉該間隔綜合智能單元電源（雙源輸入時(shí)保護(hù)閉鎖），在試驗(yàn)儀中進(jìn)行該裝置的SV輸入、GOOSE輸入輸出配置后，可以在試驗(yàn)儀中進(jìn)行各種模式的試驗(yàn)，包括精度、整組、定值校驗(yàn)［3］。此時(shí)的試驗(yàn)儀可以當(dāng)數(shù)字模擬開關(guān)用，可以看到保護(hù)動(dòng)作時(shí)間，保護(hù)動(dòng)作邏輯及開出量，以及與其他保護(hù)相關(guān)聯(lián)的開出量、壓板的投退、出口動(dòng)作情況都可以在試驗(yàn)儀中得以驗(yàn)證。

何家智能變電站三網(wǎng)合一的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、綜合智能單元的應(yīng)用，使得開關(guān)傳動(dòng)試驗(yàn)方法不同，需要使用DF5000數(shù)字式互感器模擬試驗(yàn)儀，在綜合智能單元處加入交流量進(jìn)行保護(hù)傳動(dòng)試驗(yàn)，此時(shí)保護(hù)相關(guān)信息均能在保護(hù)裝置上正確體現(xiàn)。此模式如圖5所示，相當(dāng)于微機(jī)保護(hù)在戶外TV、TA的二次側(cè)給保護(hù)裝置加交流量。重要說明，過程層的A、B網(wǎng)完全獨(dú)立，對(duì)于需要在2個(gè)網(wǎng)絡(luò)里交叉?zhèn)鬏數(shù)拈_關(guān)量須在綜合智能單元處用硬接點(diǎn)開入，經(jīng)2套綜合智能單元變成數(shù)字量后進(jìn)入過程層A、B網(wǎng)。

圖5 網(wǎng)采網(wǎng)跳模式的保護(hù)開關(guān)傳動(dòng)試驗(yàn)接線

網(wǎng)采網(wǎng)跳的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，還要對(duì)綜合智能單元及電子式互感器、光學(xué)互感器的同步性和一致性加以驗(yàn)證。同步要求全站各間隔的交流采樣傳輸延時(shí)一致，包括與縱差保護(hù)對(duì)側(cè)電磁型互感器的傳輸延時(shí)比較。原理是將電磁型電流互感器與光學(xué)互感器（或電子式互感器）串接在一起，分別將兩側(cè)保護(hù)的交流采樣接入對(duì)應(yīng)的微機(jī)保護(hù)與數(shù)字保護(hù)中，檢驗(yàn)兩側(cè)差流的大小及相位在合格范圍內(nèi)。一致性的驗(yàn)證可以在對(duì)變壓器通電試驗(yàn)過程中完成。原理將主變高（低）壓側(cè)按正相序接入380 V電壓，主變低（高）壓側(cè)A、B、C三相短接。查看主變差動(dòng)保護(hù)電流相位及差流在合格范圍內(nèi)。

在以上試驗(yàn)過程中，智能變電站試驗(yàn)重點(diǎn)內(nèi)容更多側(cè)重于虛端子檢查、互通性試驗(yàn)和保護(hù)GOOSE／SV中斷告警及信號(hào)處理功能檢查。智能終端、合并單元檢修［4］時(shí)保護(hù)裝置處理功能檢查，GOOSE、SV斷鏈時(shí)保護(hù)裝置告警信息檢查的測(cè)試等，可充分利用廠內(nèi)環(huán)境，按照實(shí)際工程配置，將所有保護(hù)、測(cè)控、合并單元、智能終端、交換機(jī)、監(jiān)控后臺(tái)等試驗(yàn)項(xiàng)目完成。

系統(tǒng)集成測(cè)試是智能變電站試驗(yàn)的重要特點(diǎn)［5］，在試驗(yàn)室或廠內(nèi)，利用一次升流技術(shù)有利于開展采樣值同步性能測(cè)試，特別是線路兩側(cè)光纖差動(dòng)保護(hù)采樣同步性測(cè)試；利用網(wǎng)絡(luò)測(cè)試環(huán)境有利于開展網(wǎng)絡(luò)性能測(cè)試，特別是過程層網(wǎng)絡(luò)性能的測(cè)試。智能變電站中新設(shè)備、新技術(shù)應(yīng)用成熟以后，系統(tǒng)集成測(cè)試也可在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行。

3 結(jié)束語

隨著智能變電站的全面快速發(fā)展，智能變電站的保護(hù)驗(yàn)收工作也在逐年增加。常規(guī)的微機(jī)保護(hù)試驗(yàn)方法已不能滿足智能變電站的發(fā)展，根據(jù)相同變電站的結(jié)構(gòu)及繼電保護(hù)原理提出的智能變電站繼電保護(hù)試驗(yàn)方法在2012年投運(yùn)的馬山、何家220 kV智能變電站繼電保護(hù)驗(yàn)收中首次應(yīng)用，目前2座智能變電站系統(tǒng)運(yùn)行良好，保護(hù)動(dòng)作正確。該試驗(yàn)方法是未來智能變電站繼電保護(hù)驗(yàn)收的重要依據(jù)。

［1］繼電保護(hù)和電網(wǎng)安全自動(dòng)裝置檢驗(yàn)規(guī)程：DL／T 995—2006［S］.

［2］智能變電站網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)技術(shù)規(guī)范：Q／GDW 429—2010［S］.

［3］智能變電站繼電保護(hù)檢驗(yàn)規(guī)程：Q／GDW 1809—2013［S］.

［4］黃 未，周家旭，張武洋.智能變電站合并單元現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試技術(shù)研究［J］.東北電力技術(shù)，2014，35（1）：11－12.

［5］王學(xué)超，李文鵬.智能變電站二次系統(tǒng)集成測(cè)試工作淺析［J］.東北電力技術(shù)，2014，35（10）：33－35.

Study on Acceptance Method of Relay Protection in Intelligent Substation

LI Li?gang，LI Hong?kai，CHEN Zhu?xin
（State Grid Chaoyang Power Electric Supply Company，Chaoyang，Liaoning 122000，China）

A large number of new equipments such as intelligent terminal，merging unit and switch are applied in intelligent substa?tion.Traditional secondary circuit of cable is replaced by fiber and switch.The mode of information transmission and the form of expres?sion in substations have been changed.Field acceptance of Mashan and Hejia 220 kV intelligent substation is taken as the research ob?ject in this study，by analyzing existing problems of relay protection，according to the structure of the substation and the principle of re?lay protection，the point how to integrate the field acceptance of relay protection into traditional one is further proposed.

Intelligent substation；Relay protection；Acceptance method

TM63；TM77

A

1004－7913（2016）03－0048－04

李立剛（1976—），男，高級(jí)技師，從事繼電保護(hù)、智能變電站關(guān)鍵技術(shù)研究。

2015－11－27）