论文部分内容阅读
广州市电力工程有限公司 广东广州 510260
摘要：变电站的继电保护调试是保证变电站能顺利运行的关键，也是对变电站的电气设备性能是否满足相关规范和要求的重要试验。探讨智能变电站继电保护试验方案有利于智能变电站的正常运行。本文以智能变电站为例，结合有效的工作经验，分析了智能变电站继电保护调试方法，为智能变电站继电保护的调试提供参考。
关键词：智能变电站；继电保护；光纤；调试；措施
引言
随着我国经济的不断增长，生产和生活对电能的需求也不断上升，智能变电站的建设项目越来越多。但是智能变电站的调试工作量巨大，如果调试结果不准确，将会对变电站的运行造成影响。因此如何采取有效措施来提高智能变电站的调试水平成为了工作人员需要解决的问题。下面就结合实例对此进行讨论分析。
1 工程概况
某220kV智能站采用常规互感器+合并单元方式，该方式是将常规电流、电压互感器的二次侧通过二次电缆直接接入到合并单元中，通过过程层设备合并单元转换后送到计量、测控、保护、故障录波器和网络分析仪等装置。目前，内新建及改造智能变电站都采用该方式。220kV智能变电站内的重要设备，如变压器、220kV和110kV出线以母线的相关保护都采用直采直跳方式。即保护装置所需模拟量直接通过相应间隔的合并单元转换后，通过光缆传输回保护室内的保护装置，保护装置通过光缆与相应间隔的智能终端直接相联，保护跳闸通过保护装置与室外智能终端相连的光纤由GOOSE信号直接跳闸。测控、故障录波器和网络分析仪所需电流、电压模拟量从SV组网上采集，不采用直采方式，符合智能变电站继电保护技术规范。
2 继电保护调试问题分析
2.1 厂内联调的意义
虽然智能变电站己广泛投入运行，IEC61850标准规约也在保护装置、监控系统的网络中得到了应用，但国内保护设备厂家对标准的理解不尽相同，不同厂家生产的智能电力装置传输帧定义的各不相同，从而引起合并单元与保护、测控等装置之间的合并单元采样失效、采样异常和数据包丢失等问题。电站设备运抵现场前，保护厂家和集成商曾进行过厂内联调，厂内联调试验发现智能设备功能问题后，智能装置便需修改程序或者版本升级，但升级版本后的装置没有经过严格的测试，导致许多原来的功能反而无法实现。
因此，现场调试、验收人员必须在厂内联调阶段，对不同厂家的所有保护、测控、录波和网分等二次设备之间进行联合调试，将二次设备的重大问题解决在厂内联调阶段，从而大大减少变电站现场调试的工作量。
2.2 继电保护测试接线
由于智能变电站采用常规互感器+合并单元方式，根据现场实际情况，采用保护装置单体调试与整间隔分系统调试相结合的方式进行智能变电站保护试验。继电保护测试系统接线方法如图1所示。
图1 继电保护测试系统接线方法
（a）——继电保护装置单体调试接线；
（b）——整间隔分系统调试接线
图2（a）采用数字继电保护测试仪进行保护装置的检验，保护装置和数字继电保护测试仪之间采用尾纤直接连接。该测试仪直接向保护装置发送所需的电流、电压等采样数据，同时也可接收保护装置发出的GOOSE信号，实现保护装置的测试。对于保护装置的检测。
图2（b）针对采用常规互感器的整间隔调试，采用傳统继电保护测试仪进行继电保护设备的检验。传统继电保护测试仪通过试验线连接到合并单元上，从过程层设备合并单元加电气量，在保护室内保护装置上查看保护电流、电压和测量电流，能有效发现采样值传输异常和采样通信延时等问题，尤其是保护电流角度异常的问题，合并单元采样值测试使用该接线方法较为方便。
2.3 光纤的调试和维护
智能变电站光纤光缆的用量非常大，光回路十分复杂。如果智能变电站验收时对光纤的调试验收重视不够，对智能变电站投运后的运行维护将造成很大的困难。所以在光纤进行调试的时候应当注意如下几点：
（1）全部光纤通常按照1用1备配置，当光纤损坏时，可以使用备用光纤。变电站在投运后已经发生多起由于光纤损坏，导致的保护装置GOOSE网中断的事件。如果没有备用光纤，将无法快速排除故障，有可能导致发生故障时，保护装置拒动。
（2）对于每条光纤芯（包括备用芯）均需要实施光衰耗的测试工作并且做好记录，便于在变电站投产后，发生SV、GOOSE信息中断时，能有针对性排查，快速排除故障。
（3）特别注意光纤光缆的弯曲弧度，以防弯折过度造成纤芯折断。在智能变电站安装施工时，光纤安装人员要采用适当的弯曲方式将光纤盘绕在保护屏的储纤盒内。
（4）需要对光纤头和光纤盒采取防尘密封措施。备用芯也要套上保护套，防止灰尘。
（5）为了方便日后的光回路的维护工作，需要对光纤光缆进行编号。必须在屏柜后面附上该屏的光纤光缆表，注明其用途以及走向等相关详细情况说明，方便智能变电站投产后的日常维护工作。
（6）智能变电站设备停电检修工作中要做好光纤端头的清洁工作，要正确插拔光纤，且忌频繁插拔光纤，避免损坏光头和光口。
光纤链路通畅是变电站内保护正常运行的基础和关键，所以光纤的维护工作十分重要。智能变电站不同于常规变电站，常规变电站的保护装置发生异常后，能通过万用表测量电缆芯直流、交流电压电气量和量通断的方法排查，上述方法无法应用于智能变电站。因此，屏柜后面附上该屏的光纤光缆表，注明其用途以及走向，建立智能站全站光纤光缆、光缆芯用途和走向的电子文档的工作非常重要，便于变电站投产后的维护和消缺工作。
2.4 网络状态监测系统调试
网络报文记录分析仪（以下简称网分）是一种能够极好地适应智能变电站网络通信模式的监测设备。网分能够准确地记录智能变电站过程层和站控层网络中的通信报文，然后对这些报文进行有目的的多元化分析，实时对站内二次设备及SV、GOOSE网络出现的异常情况和故障现象进行报警。 在智能变电站中保护装置的电流、电压采样和跳闸都是通过网络来实现的，因此智能变电站运行可靠性取决于站内SV、GOOSE网络通信的质量和性能。常规变电站使用的工具无法监测SV、GOOSE网络状态，只能使用网分监测网络是否畅通。对于网络报文进行监测是智能变电站调试过程中一项非常关键的工作。主要调试内容包括：对网络报文的实时监视、分析和统计功能测试；对网络报文分析功能的调试等。网分不仅用于事故调查分析，而且是实现二次设备状态检修的重要技术手段。电网在正常状态下，网分若发出告警信息。电站在巡查过程中发现，220kVⅡ线测控装置采样无效。
通过调取网络报文记录分析仪内220kV温孟II线测控装置采样波形，很直观的发现线路A、B相计量电流正常，C相计量电流为0，智能变电站不像常规变电站的电缆线那样一眼就看到问题之所在，必须要经过有效过程控制手段来排查隐形的问题，这个问题的排查说明了智能变电站中网分的重要性，能极大提高智能变电站查找问题、排除故障的效率。
2.5 虚端子的分析
智能变电站过程层和站控层网络上的用于传递的变量的SV、GOOSE信号，与传统保护装置的端子存在着对应的关系，这些信号的逻辑连接点称为虚端子。
常规变电站的电流、电压电气量的采集，断路器、隔离开关的控制，保护跳闸和失灵启动等都靠电缆连接实现。智能变电站的保护装置与合并单元和智能终端之间的信息交换靠SV、GOOSE实现，与传统电缆二次接線完全不同。传统直观的硬接线没有了，取而代之的是网络虚端子连接。如图2所示。
图2 智能变电站与传统二次回路对应关系
图3 母线保护虚端子开入示意图
虚端子是源于装置的ICD文件，每部分由虚端子描述，虚端子引用和虚端子编号组成。如图3所示。
智能变电站继电保护调试验收开始之前，首先要对智能变电站的虚端子表进行审查。通过虚端子表可以很直观了解全站保护与保护之间、保护与测控之间的关系，避免因虚端子未连线，造成保护装置拒动或误动等问题。如对电站虚端子表的审查中就发现，母差保护动作闭锁线路重合闸未连接。虽然通过保护试验也能发现，但会影响保护调试的进度。
3 继电保护调试建议
（1）高度重视智能变电站厂内保护联调工作。在现阶段，国内对智能变电站的保护装置的性能测试没有一个统一的标准，各保护生产厂家的智能变电站保护设备都未经过认证，在质量方面有待完善。如果能够在厂内联调阶段将设备自身的重大问题解决好，将大大减少现场调试阶段工作量。
（2）需要对验收工作过程中的光缆光纤标签、标示以及各类二次设备资料与图纸的归档工作进一步完善，编制统一的光纤光缆的编号，尤其是建立智能站全站光纤光缆表、光缆芯用途和走向等相关资料，以便于今后的日常维护以及故障排除工作。
（3）网络报文记录分析仪有着强大的实时监视告警和分析功能，为电网的事故追忆、运行维护和状态检修提供依据。维护人员要熟练使用网络报文记录分析仪，提高运行、维护人员的工作效率。
4 结语
综上所述，上文在总结智能变电站相关的保护调试经验基础上，全面分析了智能变电站继电保护调试的方法，给出了有关智能变电站调试和维护工作的建议，能够有效提高智能变电站的调试和维护质量，减少调试的工作量，缩短智能变电站调试时间，保证智能变电站可以顺利运营。
参考文献：
[1] 王雷，孙晓飞.智能站与常规站二次系统主要技术差异[J].东北电力技术，2012，33（2）.
[2] 李岩，赵立军.智能变电站二次调试方法研究[J].东北电力技术，2012，33（7）.
摘要：变电站的继电保护调试是保证变电站能顺利运行的关键，也是对变电站的电气设备性能是否满足相关规范和要求的重要试验。探讨智能变电站继电保护试验方案有利于智能变电站的正常运行。本文以智能变电站为例，结合有效的工作经验，分析了智能变电站继电保护调试方法，为智能变电站继电保护的调试提供参考。
关键词：智能变电站；继电保护；光纤；调试；措施
引言
随着我国经济的不断增长，生产和生活对电能的需求也不断上升，智能变电站的建设项目越来越多。但是智能变电站的调试工作量巨大，如果调试结果不准确，将会对变电站的运行造成影响。因此如何采取有效措施来提高智能变电站的调试水平成为了工作人员需要解决的问题。下面就结合实例对此进行讨论分析。
1 工程概况
某220kV智能站采用常规互感器+合并单元方式，该方式是将常规电流、电压互感器的二次侧通过二次电缆直接接入到合并单元中，通过过程层设备合并单元转换后送到计量、测控、保护、故障录波器和网络分析仪等装置。目前，内新建及改造智能变电站都采用该方式。220kV智能变电站内的重要设备，如变压器、220kV和110kV出线以母线的相关保护都采用直采直跳方式。即保护装置所需模拟量直接通过相应间隔的合并单元转换后，通过光缆传输回保护室内的保护装置，保护装置通过光缆与相应间隔的智能终端直接相联，保护跳闸通过保护装置与室外智能终端相连的光纤由GOOSE信号直接跳闸。测控、故障录波器和网络分析仪所需电流、电压模拟量从SV组网上采集，不采用直采方式，符合智能变电站继电保护技术规范。
2 继电保护调试问题分析
2.1 厂内联调的意义
虽然智能变电站己广泛投入运行，IEC61850标准规约也在保护装置、监控系统的网络中得到了应用，但国内保护设备厂家对标准的理解不尽相同，不同厂家生产的智能电力装置传输帧定义的各不相同，从而引起合并单元与保护、测控等装置之间的合并单元采样失效、采样异常和数据包丢失等问题。电站设备运抵现场前，保护厂家和集成商曾进行过厂内联调，厂内联调试验发现智能设备功能问题后，智能装置便需修改程序或者版本升级，但升级版本后的装置没有经过严格的测试，导致许多原来的功能反而无法实现。
因此，现场调试、验收人员必须在厂内联调阶段，对不同厂家的所有保护、测控、录波和网分等二次设备之间进行联合调试，将二次设备的重大问题解决在厂内联调阶段，从而大大减少变电站现场调试的工作量。
2.2 继电保护测试接线
由于智能变电站采用常规互感器+合并单元方式，根据现场实际情况，采用保护装置单体调试与整间隔分系统调试相结合的方式进行智能变电站保护试验。继电保护测试系统接线方法如图1所示。
图1 继电保护测试系统接线方法
（a）——继电保护装置单体调试接线；
（b）——整间隔分系统调试接线
图2（a）采用数字继电保护测试仪进行保护装置的检验，保护装置和数字继电保护测试仪之间采用尾纤直接连接。该测试仪直接向保护装置发送所需的电流、电压等采样数据，同时也可接收保护装置发出的GOOSE信号，实现保护装置的测试。对于保护装置的检测。
图2（b）针对采用常规互感器的整间隔调试，采用傳统继电保护测试仪进行继电保护设备的检验。传统继电保护测试仪通过试验线连接到合并单元上，从过程层设备合并单元加电气量，在保护室内保护装置上查看保护电流、电压和测量电流，能有效发现采样值传输异常和采样通信延时等问题，尤其是保护电流角度异常的问题，合并单元采样值测试使用该接线方法较为方便。
2.3 光纤的调试和维护
智能变电站光纤光缆的用量非常大，光回路十分复杂。如果智能变电站验收时对光纤的调试验收重视不够，对智能变电站投运后的运行维护将造成很大的困难。所以在光纤进行调试的时候应当注意如下几点：
（1）全部光纤通常按照1用1备配置，当光纤损坏时，可以使用备用光纤。变电站在投运后已经发生多起由于光纤损坏，导致的保护装置GOOSE网中断的事件。如果没有备用光纤，将无法快速排除故障，有可能导致发生故障时，保护装置拒动。
（2）对于每条光纤芯（包括备用芯）均需要实施光衰耗的测试工作并且做好记录，便于在变电站投产后，发生SV、GOOSE信息中断时，能有针对性排查，快速排除故障。
（3）特别注意光纤光缆的弯曲弧度，以防弯折过度造成纤芯折断。在智能变电站安装施工时，光纤安装人员要采用适当的弯曲方式将光纤盘绕在保护屏的储纤盒内。
（4）需要对光纤头和光纤盒采取防尘密封措施。备用芯也要套上保护套，防止灰尘。
（5）为了方便日后的光回路的维护工作，需要对光纤光缆进行编号。必须在屏柜后面附上该屏的光纤光缆表，注明其用途以及走向等相关详细情况说明，方便智能变电站投产后的日常维护工作。
（6）智能变电站设备停电检修工作中要做好光纤端头的清洁工作，要正确插拔光纤，且忌频繁插拔光纤，避免损坏光头和光口。
光纤链路通畅是变电站内保护正常运行的基础和关键，所以光纤的维护工作十分重要。智能变电站不同于常规变电站，常规变电站的保护装置发生异常后，能通过万用表测量电缆芯直流、交流电压电气量和量通断的方法排查，上述方法无法应用于智能变电站。因此，屏柜后面附上该屏的光纤光缆表，注明其用途以及走向，建立智能站全站光纤光缆、光缆芯用途和走向的电子文档的工作非常重要，便于变电站投产后的维护和消缺工作。
2.4 网络状态监测系统调试
网络报文记录分析仪（以下简称网分）是一种能够极好地适应智能变电站网络通信模式的监测设备。网分能够准确地记录智能变电站过程层和站控层网络中的通信报文，然后对这些报文进行有目的的多元化分析，实时对站内二次设备及SV、GOOSE网络出现的异常情况和故障现象进行报警。 在智能变电站中保护装置的电流、电压采样和跳闸都是通过网络来实现的，因此智能变电站运行可靠性取决于站内SV、GOOSE网络通信的质量和性能。常规变电站使用的工具无法监测SV、GOOSE网络状态，只能使用网分监测网络是否畅通。对于网络报文进行监测是智能变电站调试过程中一项非常关键的工作。主要调试内容包括：对网络报文的实时监视、分析和统计功能测试；对网络报文分析功能的调试等。网分不仅用于事故调查分析，而且是实现二次设备状态检修的重要技术手段。电网在正常状态下，网分若发出告警信息。电站在巡查过程中发现，220kVⅡ线测控装置采样无效。
通过调取网络报文记录分析仪内220kV温孟II线测控装置采样波形，很直观的发现线路A、B相计量电流正常，C相计量电流为0，智能变电站不像常规变电站的电缆线那样一眼就看到问题之所在，必须要经过有效过程控制手段来排查隐形的问题，这个问题的排查说明了智能变电站中网分的重要性，能极大提高智能变电站查找问题、排除故障的效率。
2.5 虚端子的分析
智能变电站过程层和站控层网络上的用于传递的变量的SV、GOOSE信号，与传统保护装置的端子存在着对应的关系，这些信号的逻辑连接点称为虚端子。
常规变电站的电流、电压电气量的采集，断路器、隔离开关的控制，保护跳闸和失灵启动等都靠电缆连接实现。智能变电站的保护装置与合并单元和智能终端之间的信息交换靠SV、GOOSE实现，与传统电缆二次接線完全不同。传统直观的硬接线没有了，取而代之的是网络虚端子连接。如图2所示。
图2 智能变电站与传统二次回路对应关系
图3 母线保护虚端子开入示意图
虚端子是源于装置的ICD文件，每部分由虚端子描述，虚端子引用和虚端子编号组成。如图3所示。
智能变电站继电保护调试验收开始之前，首先要对智能变电站的虚端子表进行审查。通过虚端子表可以很直观了解全站保护与保护之间、保护与测控之间的关系，避免因虚端子未连线，造成保护装置拒动或误动等问题。如对电站虚端子表的审查中就发现，母差保护动作闭锁线路重合闸未连接。虽然通过保护试验也能发现，但会影响保护调试的进度。
3 继电保护调试建议
（1）高度重视智能变电站厂内保护联调工作。在现阶段，国内对智能变电站的保护装置的性能测试没有一个统一的标准，各保护生产厂家的智能变电站保护设备都未经过认证，在质量方面有待完善。如果能够在厂内联调阶段将设备自身的重大问题解决好，将大大减少现场调试阶段工作量。
（2）需要对验收工作过程中的光缆光纤标签、标示以及各类二次设备资料与图纸的归档工作进一步完善，编制统一的光纤光缆的编号，尤其是建立智能站全站光纤光缆表、光缆芯用途和走向等相关资料，以便于今后的日常维护以及故障排除工作。
（3）网络报文记录分析仪有着强大的实时监视告警和分析功能，为电网的事故追忆、运行维护和状态检修提供依据。维护人员要熟练使用网络报文记录分析仪，提高运行、维护人员的工作效率。
4 结语
综上所述，上文在总结智能变电站相关的保护调试经验基础上，全面分析了智能变电站继电保护调试的方法，给出了有关智能变电站调试和维护工作的建议，能够有效提高智能变电站的调试和维护质量，减少调试的工作量，缩短智能变电站调试时间，保证智能变电站可以顺利运营。
参考文献：
[1] 王雷，孙晓飞.智能站与常规站二次系统主要技术差异[J].东北电力技术，2012，33（2）.
[2] 李岩，赵立军.智能变电站二次调试方法研究[J].东北电力技术，2012，33（7）.