數(shù)字變電站繼電保護(hù)調(diào)試驗收探討

劉力剛

摘要：文章闡述了數(shù)字變電站在實施繼電保護(hù)的調(diào)試驗收過程中出現(xiàn)的新問題,提出了新對策和驗收當(dāng)中的注意事項，以期能夠?qū)θ蘸笤撟冸娬镜亩蜗到y(tǒng)進(jìn)行調(diào)試、驗收工作提供一定的幫助。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化變電站；GOOSE；繼電保護(hù)；試驗；調(diào)試

中圖分類號：TM63文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1006-8937（2011）22-0120-01

數(shù)字化變電站全部選用光電式互感器、智能化開關(guān)和網(wǎng)絡(luò)化二次設(shè)備分層技術(shù)，利用光纖網(wǎng)絡(luò)代替了幾乎全部的傳統(tǒng)二次回路。這一技術(shù)更新與傳統(tǒng)的變電站有著顯著區(qū)別，使得二次回路的保護(hù)與調(diào)試驗收工作產(chǎn)生了新的問題。

1110 kV數(shù)字化變電站的基本概況

某地區(qū)一個由智能化的一次設(shè)備（光電式互感器、智能化開關(guān)等）以及網(wǎng)絡(luò)化的二次設(shè)備按照IEC61850通訊規(guī)范分層建立的110 kV的數(shù)字變電站。全站總體上由三層設(shè)備（間隔層、站控層、過程層）所構(gòu)成。該站的監(jiān)控系統(tǒng)以及保護(hù)、測控系統(tǒng)都選擇了江蘇省南京市新寧公司生產(chǎn)的數(shù)字化低壓保護(hù)性X7000裝置。間隔層的設(shè)備主要包括按照間隔配置的測控、保護(hù)以及計量等裝置組成。站控層的設(shè)備主要由后臺監(jiān)視控制、遠(yuǎn)動通訊服務(wù)器等組成。過程層主要設(shè)備中110 kVgis開關(guān)（傳統(tǒng)的）和智能單元組成了智能化開關(guān)，采取了數(shù)字式CT、PT組成了數(shù)字化的互感器設(shè)備。間隔層和站控層設(shè)備間選擇微軟媒體服務(wù)器（MMS）協(xié)議方式通信。間隔層和過程層選擇光纖點對點接入方式并結(jié)合過程總線的方式，也就是交流采樣選擇的是光纖點對點的方式，而跳合閘回路等開關(guān)量信息選擇GOOSE網(wǎng)絡(luò)的方法，兩網(wǎng)實施的是單獨組網(wǎng)。

2調(diào)試的方法

2.1繼電保護(hù)裝置輸入交流量的方法

變電站選擇的互感器設(shè)備為電阻分壓電子式和羅氏線圈電子式兩種電壓互感器。電流、電壓輸出的信號首先經(jīng)過就地采樣模塊，事先采樣并且轉(zhuǎn)換成光信號之后傳送到電子式合并器。數(shù)字式保護(hù)測控裝置通過電子式合并器獲得電流、電壓信號，采樣過程結(jié)束。數(shù)字式保護(hù)裝置輸入交流量主要有如下三種方法：第一，選擇模擬試驗儀生產(chǎn)廠家供應(yīng)的試驗設(shè)備實施模數(shù)轉(zhuǎn)換之后按照同樣的協(xié)議輸入到數(shù)字式保護(hù)裝置。第二，通過模擬試驗儀對數(shù)字式互感器進(jìn)行模擬輸出，在數(shù)字式互感器采樣模塊之前增加輸出量。第三，通過電子化試驗儀把光信號數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖Ｗo(hù)裝置。在現(xiàn)場經(jīng)過對比，第一種方法盡管簡易但是不能對采集器、電子式合并器以及采樣通道實施檢測，并且使用生產(chǎn)廠家供應(yīng)的試驗儀器檢測該生產(chǎn)廠家的保護(hù)裝置，難以確保測試效果客觀公正性；第二種方法可以實現(xiàn)對采集器、電子式合并器以及采樣網(wǎng)進(jìn)行測試，但是因為變電站和保護(hù)控制室之間的距離比較遠(yuǎn)，試驗時不便于配合；第三種方法試驗最為簡便，然而當(dāng)前在保護(hù)裝置和試驗儀在通訊方面還存在一定的問題，需要對保護(hù)裝置和試驗儀進(jìn)行通訊方面的綜合調(diào)試工作，對于調(diào)試工作的進(jìn)程有一定的影響。綜上所述，變電站選擇了第二種方法進(jìn)行保護(hù)調(diào)試，能夠?qū)Σ蓸泳W(wǎng)中所有設(shè)備的性能進(jìn)行檢驗。

2.2監(jiān)測GOOSE報文的方法

GOOSE報文用快速、安全可靠的方式將變電站內(nèi)部每個設(shè)備狀況變化的信息進(jìn)行傳輸，包括了母線刀閘狀態(tài)、斷路器、裝置保護(hù)動作跳閘出口以及保護(hù)閉鎖備自投等硬接點訊息。監(jiān)測GOOSE報文的工作是調(diào)試過程中的重點工作，與對傳統(tǒng)的變電站斷路器刀閘位置、保護(hù)動作接點以及不同信號進(jìn)行檢測的工作比較類似。監(jiān)測GOOSE報文的方法就是將計算機(jī)通過以太網(wǎng)光電轉(zhuǎn)換器輸入GOOSE網(wǎng)，選擇合適的分析軟件（比如Ethreal網(wǎng)絡(luò)報文），對于GOOSE網(wǎng)全部報文實施監(jiān)測分析。

2.3繼電保護(hù)裝置的整組試驗方法

變電站繼電保護(hù)裝置的整組測試步驟：第一步，在變電站把所需的模擬試驗儀接到試驗的電流和電壓數(shù)據(jù)采樣模塊上，第二步，將智能單元的斷路器跳合閘的輸出接點接到模擬試驗儀上，在主控室通過兩臺手提電腦各自連接GOOSE網(wǎng)和繼電器保護(hù)裝置，此時試驗之前的有關(guān)準(zhǔn)備工作就算完成。

3調(diào)試驗收工作的關(guān)鍵問題

①設(shè)備的質(zhì)量檢驗以及出廠之前的調(diào)試工作。光電式互感器數(shù)據(jù)采樣設(shè)備、數(shù)字化繼電保護(hù)裝置以及智能單元自身的質(zhì)量是否可靠是決定調(diào)試工作能否順利進(jìn)行的關(guān)鍵。當(dāng)前繼電保護(hù)裝置、監(jiān)視控制系統(tǒng)以及智能化的一次設(shè)備盡管采用了IEC61850通訊規(guī)范，然而各個廠家對于新規(guī)范的理解都不太一致、不一樣的傳輸幀定義使得通訊失去效力，甚至需要對程序進(jìn)行更改，影響了調(diào)試的進(jìn)程。所以系統(tǒng)中各個設(shè)備之間的通訊成為一個制約性的難題，建議各個系統(tǒng)集成商應(yīng)當(dāng)在出廠之前對所有廠家的全部保護(hù)、監(jiān)視控制以及智能化的一次設(shè)備實施聯(lián)調(diào)，在出廠之前就使這些重大問題得到有效解決。

②光電式互感器的抗干擾措施。由江蘇省南京市新寧公司所供應(yīng)的羅氏線圈電子式電流互感器其保護(hù)級額定電壓為150 mA、測量級額定電壓為1.5 V的小信號。處于變電站的強(qiáng)電磁場中非常容易受到電磁的干擾作用從而在繼電保護(hù)裝置中會產(chǎn)生干擾電流，容易使繼電保護(hù)裝置產(chǎn)生誤動作。所以在設(shè)計、施工過程中應(yīng)當(dāng)盡可能減小數(shù)據(jù)采集器以及羅氏線圈之間的二次線的長度，強(qiáng)化二次線以及數(shù)據(jù)采集器的抗干擾的能力，比如采取二次線增加屏蔽層、數(shù)據(jù)采集器應(yīng)當(dāng)在屏蔽箱的里面安裝等措施。

③光纖光纜的施工控制。數(shù)字化站光纖光纜的用量非常大、光回路十分復(fù)雜。所以在光纖光纜進(jìn)行調(diào)試驗收的時候應(yīng)當(dāng)注意如下幾點：第一，全部光纖需要充足的備用芯，最少按照1用1備配置。第二，對于每條光纖芯（包括備用芯）均需要實施光衰耗的測試工作并且做好記錄。第三，需要注意光纖光纜的彎曲弧度，以防彎折過度造成纖芯折斷。第四，需要對光纖頭和光纖盒需采取防塵密封措施。第五，為了方便日后的光回路的維護(hù)工作，需要對光纖光纜進(jìn)行明晰的編號。必須在屏柜后面附上該屏的光纖光纜表，注明其用途以及走向等相關(guān)詳細(xì)情況說明。

④監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)報文。對于網(wǎng)絡(luò)報文進(jìn)行監(jiān)測是調(diào)試過程中一項非常關(guān)鍵的工作。實踐操作過程中可以使用生產(chǎn)廠家供應(yīng)的相關(guān)分析軟件接入GOOSE網(wǎng)或者數(shù)據(jù)采樣合并器中，對于GOOSE網(wǎng)報文或者數(shù)據(jù)采樣網(wǎng)進(jìn)行分析監(jiān)視。至于調(diào)試過程中出現(xiàn)的一些特別狀況，比如數(shù)據(jù)采樣準(zhǔn)確度不夠，斷路器不能正常操作等，務(wù)必使用相關(guān)專業(yè)軟件對于網(wǎng)絡(luò)報文實施分析才能夠找出真正的原因。

⑤保護(hù)試驗設(shè)備的準(zhǔn)備工作。與傳統(tǒng)的變電站相比，數(shù)字變電站的保護(hù)試驗設(shè)備具備網(wǎng)絡(luò)化、智能化、軟件化等特性，需要準(zhǔn)備相應(yīng)的和傳統(tǒng)變電站不一樣的各種調(diào)試設(shè)備。包括：具有和繼電保護(hù)裝置相同標(biāo)準(zhǔn)的電子式試驗儀、小信號寬頻發(fā)生器、以太網(wǎng)光電轉(zhuǎn)換器、手提電腦以及網(wǎng)絡(luò)分析專業(yè)軟件、光纖光衰耗分析用的光源光功率計以及數(shù)字示波器等，如果有必要的話還需要利用生產(chǎn)廠家供應(yīng)的專業(yè)調(diào)試軟件以及相關(guān)設(shè)備。

4結(jié)語

經(jīng)過對變電站的繼電保護(hù)裝置進(jìn)行的調(diào)試驗收工作發(fā)現(xiàn)，第一，調(diào)試驗收有關(guān)人員務(wù)必對于數(shù)字變電站所有的通訊結(jié)構(gòu)、保護(hù)裝置、數(shù)字化互感器以及智能單元都非常清楚。保證對調(diào)試驗收工作的全部過程了如指掌。第二，要求生產(chǎn)廠家搞好出廠之前的各項保護(hù)調(diào)試工作尤其是各個生產(chǎn)廠家之間的聯(lián)調(diào)工作。在當(dāng)前數(shù)字化裝置的初步發(fā)展階段，不同生產(chǎn)廠家的設(shè)備在質(zhì)量方面有待完善、通訊標(biāo)準(zhǔn)也不完全一致，使得調(diào)試工作過程中的困難加大。如果能夠在出廠之前將設(shè)備自身的問題解決好，使用現(xiàn)場就會更加方便。第三，需要對驗收工作過程中的標(biāo)簽、標(biāo)示以及各類資料與圖紙的歸檔工作進(jìn)一步完善，編制統(tǒng)一的光纖光纜的編號，以便于今后的維護(hù)以及處置工作。

參考文獻(xiàn)：

[1] 中國南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司.繼電保護(hù)及有關(guān)二次回路驗收規(guī)范[J].北京:中國電力出版社,2008.