數(shù)字化變電站繼電保護調(diào)試技術(shù)探討

張火良

摘要：數(shù)字化變電站的出廠驗收和現(xiàn)場調(diào)試都是保證其正常運行的重要環(huán)節(jié)，由于數(shù)字化變電站調(diào)試在內(nèi)容與方式上都與傳統(tǒng)調(diào)試方法差別較大，因此出現(xiàn)了一些新問題，尤以二次部分的繼電保護調(diào)試更具挑戰(zhàn)性。文章分析了數(shù)字化變電站在調(diào)試技術(shù)上的變化，探討了數(shù)字化變電站工廠調(diào)試與現(xiàn)場調(diào)試的內(nèi)容與特點。

關(guān)鍵詞：繼電保護；調(diào)試技術(shù)；數(shù)字化變電站；工廠調(diào)試；現(xiàn)場調(diào)試

中圖分類號：TM727 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）25-0128-02

數(shù)字化變電站是基于IEC61850通信規(guī)約，由智能化一次設(shè)備（例如電子式互感器、智能斷路器等器件）和網(wǎng)絡化二次設(shè)備的功能化層次結(jié)構(gòu)（過程層、間隔層、站控層）所構(gòu)成，以實現(xiàn)系統(tǒng)信息共享和互操作為目的，具有數(shù)據(jù)管理、繼電保護等自動化功能的變電站。其技術(shù)特征包括系統(tǒng)結(jié)構(gòu)標準化、分層分布化、緊湊化、集成化以及數(shù)據(jù)采集數(shù)字化、信息交換網(wǎng)絡化、設(shè)備檢修狀態(tài)化、設(shè)備操作智能化等。數(shù)字化變電站建設(shè)從施工圖設(shè)計、保護與自動化系統(tǒng)出廠驗收、現(xiàn)場安裝調(diào)試直到竣工驗收、投運，環(huán)環(huán)相扣，任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題都會對變電站正常運行帶來不利影響，其中出廠驗收、現(xiàn)場調(diào)試都是重要環(huán)節(jié)。由于數(shù)字化變電站調(diào)試在內(nèi)容與方式上都與傳統(tǒng)調(diào)試方法變化很大，也出現(xiàn)了一些新問題，尤以二次部分的繼電保護調(diào)試更具挑戰(zhàn)性，因此本文對相關(guān)內(nèi)容進行了分析和探討。

1 數(shù)字化變電站繼電保護調(diào)試特點

1.1 與常規(guī)變電站調(diào)試技術(shù)相比的變化

由圖1可見常規(guī)變電站與數(shù)字化變電站的調(diào)試技術(shù)的變化主要有：（1）常規(guī)變電站過程層與間隔層設(shè)備之間采用電纜線連接，也就是端對端的硬接線模式，但數(shù)字化變電站采用光纜連接，并以數(shù)字信號傳遞信息，已不再適合采用傳統(tǒng)測試計劃；（2）常規(guī)變電站通信標準為IEC60870系列標準，而數(shù)字化變電站通信標準為IEC61850，通信規(guī)約的變化導致以前的調(diào)試方法不再適用；（3）常規(guī)變電站與數(shù)字化變電站網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)不同，前者站控層是基于RS485串行通信的以太網(wǎng)，并且要經(jīng)過網(wǎng)關(guān)才能與間隔層設(shè)備通信，網(wǎng)速較慢；而后者采用基于交換式以太網(wǎng)技術(shù)，網(wǎng)速快得多。過程層網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)差別更大，常規(guī)變電站需要通過功能裝置重復的I/O接口進行通信，而數(shù)字化變電站通過過程層總線互聯(lián)，不僅網(wǎng)速差別大，也引起調(diào)試方法變化；（4）常規(guī)變電站采用傳統(tǒng)互感器，并接入TA、TV信號；而數(shù)字變電站采用非常規(guī)互感器（如電子式互感器）和合并單元，接入ETA、ETV數(shù)字信號，從而引起調(diào)試方法變化；（5）常規(guī)變電站與數(shù)字化變電站在一次設(shè)備及其接口也不同，前者采用傳統(tǒng)一次設(shè)備和常規(guī)I/O接口，而后者為智能化一次設(shè)備和智能接口，由此引起調(diào)試方法變化；（6）數(shù)字化變電站功能自由分布也引起調(diào)試方法變化。

1.2 調(diào)試計劃的階段劃分

如前所述，數(shù)字變電站繼電保護調(diào)試分出廠驗收（也稱為工廠調(diào)試）和現(xiàn)場調(diào)試兩個階段。出廠驗收是出廠前為了驗證施工設(shè)計與系統(tǒng)配置SCD是否正確以及系統(tǒng)聯(lián)動性、實時性和可靠性，它也是現(xiàn)場調(diào)試的基礎(chǔ)?，F(xiàn)場調(diào)試是在系統(tǒng)與設(shè)備安裝完畢、線纜與交直流系統(tǒng)施工結(jié)束以后進行的系統(tǒng)全面調(diào)試和試驗。下面就對這兩個階段的調(diào)試進行討論。

2 數(shù)字化變電站繼電保護調(diào)試技術(shù)

2.1 工廠調(diào)試

2.1.1 調(diào)試準備。準備內(nèi)容包括：（1）設(shè)計單位提交虛端子圖、網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)圖、光纜連接圖、同步時鐘對時圖、遙信點表等設(shè)計成果；（2）集成商根據(jù)虛端子圖進行全站SCD文件配置、搭建全站站控層與過程層、定義全站遙信點表與遠動點表數(shù)據(jù)庫、定義全站主接線圖與間隔細節(jié)圖、配置IED的CID文件、命名各裝置名稱與斷路器編號、將全站SCD文件導入五防服務器、搭建同步時鐘對時網(wǎng)絡、將全站SCD文件導入網(wǎng)絡報文分析儀與故障錄波裝置等。

2.1.2 調(diào)試內(nèi)容。具體內(nèi)容包括：（1）模型測試，包括ICD模型是否符合《變電站通信網(wǎng)絡和系統(tǒng)》（DL/T860）要求、配置是否與模型文件一致等；（2）關(guān)聯(lián)測試，通過建立后臺與裝置的關(guān)聯(lián)，測試關(guān)聯(lián)性能是否符合要求；（3）SV測試。通過測試SV發(fā)送、接收、采樣同步性，對合并單元、保護測控裝置、監(jiān)控后臺的采樣（采集電壓、電流、功率等信號）性能進行檢查；（4）GOOSE測試。GOOSE用來實現(xiàn)間隔層設(shè)備之間信息的快速傳遞，它是數(shù)字化變電站關(guān)鍵技術(shù)之一，通過測試來驗證GOOSE機制。內(nèi)容包括報文測試、處理能力測試、聯(lián)鎖閉鎖測試，通過遙控、遙信核對、網(wǎng)分及故障錄波測試、保護試、整組試等多種方式進行驗證；（5）驗證IED元件之間邏輯關(guān)系是否正確，以便為全站SCD文件的配置打下基礎(chǔ)；（6）驗證網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)設(shè)置、交換機接口配置是否合理，以防止過程層交換機負荷分配不當、數(shù)據(jù)溢出等問題出現(xiàn)；（7）驗證不同品牌IED設(shè)備在IEC61850標準下的兼容性；（8）驗證IED設(shè)備采樣、邏輯、動作等行為是否正確；（9）網(wǎng)絡報文記錄儀、故障錄波裝置等是否配置正確等。

2.2 現(xiàn)場調(diào)試

2.2.1 調(diào)試流程。電氣安裝完畢并滿足現(xiàn)場調(diào)試要求→成立現(xiàn)場調(diào)試工作組→編制現(xiàn)場調(diào)試方案→進行現(xiàn)場調(diào)試并記錄調(diào)試數(shù)據(jù)→整理現(xiàn)場調(diào)試報告→向建設(shè)、運行單位移交資料→帶負荷試驗。

2.2.2 調(diào)試內(nèi)容。在調(diào)試之前，應認真研究相關(guān)技術(shù)文檔，包括出廠驗收調(diào)試報告、系統(tǒng)與設(shè)備技術(shù)說明書、各類配置文件、施工設(shè)計圖紙等。然后準備測試儀器儀表，這些儀器儀表應校驗合格，測試設(shè)備等級應符合相關(guān)規(guī)范要求。繼電保護裝置的測試有兩種方法：一是常規(guī)微機保護測試儀結(jié)合模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置（如南瑞公司的HELP2000A）進行校驗。常規(guī)微機保護測試儀產(chǎn)生信號源，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置形成數(shù)字信號，送至合并單元并接入數(shù)字化繼電保護裝置，通過抓包分析工具監(jiān)測保護裝置GOOSE反饋信息。二是采用全數(shù)字化測試儀（如博電PWF-3測試儀）進行校驗。利用全數(shù)字化測試儀產(chǎn)生的數(shù)字信號直接輸入到數(shù)字化繼電保護裝置中，而繼電保護裝置產(chǎn)生的GOOSE反饋信息輸回到全數(shù)字化測試儀。前一種方法由于模數(shù)轉(zhuǎn)換過程中消耗一些時間，也就是存在ms級的滯后誤差，因此并非理想方法，而只是一個過渡方法。后面一種方法不存在這個缺陷，今后必將全面取代前一種方法。

采用全數(shù)字化測試儀進行調(diào)試時，裝置第一次上電要對上位機采樣值接口、GOOSE進行軟件配置。配置并保存、固化后，即使掉電也不會丟失，方便下次開機直接使用。采樣值配置可根據(jù)被測試繼電保護裝置的協(xié)議或直接導入變電站的SCL配置文件。GOOSE配置內(nèi)容包括GOOSE訂閱和GOOSE發(fā)布。訂閱時將GOOSE數(shù)據(jù)映射到測試儀“開關(guān)量輸入”上即可。

3 結(jié)語

數(shù)字化變電站與常規(guī)變電站相比有許多變化，反映到工程調(diào)試方面也有不少差別。數(shù)字化變電站代表了未來發(fā)展的方向，所以必須熟悉其調(diào)試方法。但在目前過渡階段，部分數(shù)字變電站是由常規(guī)變電站改造而成，保留了部分傳統(tǒng)控制手段，調(diào)試技術(shù)更加復雜，因此測試人員應掌握各種調(diào)試方法，這樣才能在調(diào)試工作中游刃有余和得心應手。

參考文獻

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