220kV變電站繼保調(diào)試問題分析及改進措施

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摘要：變電站的繼電保護調(diào)試是保證變電站能順利運行的關(guān)鍵，也是對變電站的電氣設(shè)備性能是否滿足相關(guān)規(guī)范和要求的重要試驗。探討智能變電站繼電保護試驗方案有利于智能變電站的正常運行。本文以智能變電站為例，結(jié)合有效的工作經(jīng)驗，分析了智能變電站繼電保護調(diào)試方法，為智能變電站繼電保護的調(diào)試提供參考。

關(guān)鍵詞：智能變電站；繼電保護；光纖；調(diào)試；措施

引言

隨著我國經(jīng)濟的不斷增長，生產(chǎn)和生活對電能的需求也不斷上升，智能變電站的建設(shè)項目越來越多。但是智能變電站的調(diào)試工作量巨大，如果調(diào)試結(jié)果不準(zhǔn)確，將會對變電站的運行造成影響。因此如何采取有效措施來提高智能變電站的調(diào)試水平成為了工作人員需要解決的問題。下面就結(jié)合實例對此進行討論分析。

1 工程概況

某220kV智能站采用常規(guī)互感器+合并單元方式，該方式是將常規(guī)電流、電壓互感器的二次側(cè)通過二次電纜直接接入到合并單元中，通過過程層設(shè)備合并單元轉(zhuǎn)換后送到計量、測控、保護、故障錄波器和網(wǎng)絡(luò)分析儀等裝置。目前，內(nèi)新建及改造智能變電站都采用該方式。220kV智能變電站內(nèi)的重要設(shè)備，如變壓器、220kV和110kV出線以母線的相關(guān)保護都采用直采直跳方式。即保護裝置所需模擬量直接通過相應(yīng)間隔的合并單元轉(zhuǎn)換后，通過光纜傳輸回保護室內(nèi)的保護裝置，保護裝置通過光纜與相應(yīng)間隔的智能終端直接相聯(lián)，保護跳閘通過保護裝置與室外智能終端相連的光纖由GOOSE信號直接跳閘。測控、故障錄波器和網(wǎng)絡(luò)分析儀所需電流、電壓模擬量從SV組網(wǎng)上采集，不采用直采方式，符合智能變電站繼電保護技術(shù)規(guī)范。

2 繼電保護調(diào)試問題分析

2.1 廠內(nèi)聯(lián)調(diào)的意義

雖然智能變電站己廣泛投入運行，IEC61850標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約也在保護裝置、監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)中得到了應(yīng)用，但國內(nèi)保護設(shè)備廠家對標(biāo)準(zhǔn)的理解不盡相同，不同廠家生產(chǎn)的智能電力裝置傳輸幀定義的各不相同，從而引起合并單元與保護、測控等裝置之間的合并單元采樣失效、采樣異常和數(shù)據(jù)包丟失等問題。電站設(shè)備運抵現(xiàn)場前，保護廠家和集成商曾進行過廠內(nèi)聯(lián)調(diào)，廠內(nèi)聯(lián)調(diào)試驗發(fā)現(xiàn)智能設(shè)備功能問題后，智能裝置便需修改程序或者版本升級，但升級版本后的裝置沒有經(jīng)過嚴(yán)格的測試，導(dǎo)致許多原來的功能反而無法實現(xiàn)。

因此，現(xiàn)場調(diào)試、驗收人員必須在廠內(nèi)聯(lián)調(diào)階段，對不同廠家的所有保護、測控、錄波和網(wǎng)分等二次設(shè)備之間進行聯(lián)合調(diào)試，將二次設(shè)備的重大問題解決在廠內(nèi)聯(lián)調(diào)階段，從而大大減少變電站現(xiàn)場調(diào)試的工作量。

2.2 繼電保護測試接線

由于智能變電站采用常規(guī)互感器+合并單元方式，根據(jù)現(xiàn)場實際情況，采用保護裝置單體調(diào)試與整間隔分系統(tǒng)調(diào)試相結(jié)合的方式進行智能變電站保護試驗。繼電保護測試系統(tǒng)接線方法如圖1所示。

圖1 繼電保護測試系統(tǒng)接線方法

（a）——繼電保護裝置單體調(diào)試接線；

（b）——整間隔分系統(tǒng)調(diào)試接線

圖2（a）采用數(shù)字繼電保護測試儀進行保護裝置的檢驗，保護裝置和數(shù)字繼電保護測試儀之間采用尾纖直接連接。該測試儀直接向保護裝置發(fā)送所需的電流、電壓等采樣數(shù)據(jù)，同時也可接收保護裝置發(fā)出的GOOSE信號，實現(xiàn)保護裝置的測試。對于保護裝置的檢測。

圖2（b）針對采用常規(guī)互感器的整間隔調(diào)試，采用傳統(tǒng)繼電保護測試儀進行繼電保護設(shè)備的檢驗。傳統(tǒng)繼電保護測試儀通過試驗線連接到合并單元上，從過程層設(shè)備合并單元加電氣量，在保護室內(nèi)保護裝置上查看保護電流、電壓和測量電流，能有效發(fā)現(xiàn)采樣值傳輸異常和采樣通信延時等問題，尤其是保護電流角度異常的問題，合并單元采樣值測試使用該接線方法較為方便。

2.3 光纖的調(diào)試和維護

智能變電站光纖光纜的用量非常大，光回路十分復(fù)雜。如果智能變電站驗收時對光纖的調(diào)試驗收重視不夠，對智能變電站投運后的運行維護將造成很大的困難。所以在光纖進行調(diào)試的時候應(yīng)當(dāng)注意如下幾點：

（1）全部光纖通常按照1用1備配置，當(dāng)光纖損壞時，可以使用備用光纖。變電站在投運后已經(jīng)發(fā)生多起由于光纖損壞，導(dǎo)致的保護裝置GOOSE網(wǎng)中斷的事件。如果沒有備用光纖，將無法快速排除故障，有可能導(dǎo)致發(fā)生故障時，保護裝置拒動。

（2）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，便于在變電站投產(chǎn)后，發(fā)生SV、GOOSE信息中斷時，能有針對性排查，快速排除故障。

（3）特別注意光纖光纜的彎曲弧度，以防彎折過度造成纖芯折斷。在智能變電站安裝施工時，光纖安裝人員要采用適當(dāng)?shù)膹澢绞綄⒐饫w盤繞在保護屏的儲纖盒內(nèi)。

（4）需要對光纖頭和光纖盒采取防塵密封措施。備用芯也要套上保護套，防止灰塵。

（5）為了方便日后的光回路的維護工作，需要對光纖光纜進行編號。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，方便智能變電站投產(chǎn)后的日常維護工作。

（6）智能變電站設(shè)備停電檢修工作中要做好光纖端頭的清潔工作，要正確插拔光纖，且忌頻繁插拔光纖，避免損壞光頭和光口。

光纖鏈路通暢是變電站內(nèi)保護正常運行的基礎(chǔ)和關(guān)鍵，所以光纖的維護工作十分重要。智能變電站不同于常規(guī)變電站，常規(guī)變電站的保護裝置發(fā)生異常后，能通過萬用表測量電纜芯直流、交流電壓電氣量和量通斷的方法排查，上述方法無法應(yīng)用于智能變電站。因此，屏柜后面附上該屏的光纖光纜表，注明其用途以及走向，建立智能站全站光纖光纜、光纜芯用途和走向的電子文檔的工作非常重要，便于變電站投產(chǎn)后的維護和消缺工作。

2.4 網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)調(diào)試

網(wǎng)絡(luò)報文記錄分析儀（以下簡稱網(wǎng)分）是一種能夠極好地適應(yīng)智能變電站網(wǎng)絡(luò)通信模式的監(jiān)測設(shè)備。網(wǎng)分能夠準(zhǔn)確地記錄智能變電站過程層和站控層網(wǎng)絡(luò)中的通信報文，然后對這些報文進行有目的的多元化分析，實時對站內(nèi)二次設(shè)備及SV、GOOSE網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)的異常情況和故障現(xiàn)象進行報警。

在智能變電站中保護裝置的電流、電壓采樣和跳閘都是通過網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)的，因此智能變電站運行可靠性取決于站內(nèi)SV、GOOSE網(wǎng)絡(luò)通信的質(zhì)量和性能。常規(guī)變電站使用的工具無法監(jiān)測SV、GOOSE網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，只能使用網(wǎng)分監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)是否暢通。對于網(wǎng)絡(luò)報文進行監(jiān)測是智能變電站調(diào)試過程中一項非常關(guān)鍵的工作。主要調(diào)試內(nèi)容包括：對網(wǎng)絡(luò)報文的實時監(jiān)視、分析和統(tǒng)計功能測試；對網(wǎng)絡(luò)報文分析功能的調(diào)試等。網(wǎng)分不僅用于事故調(diào)查分析，而且是實現(xiàn)二次設(shè)備狀態(tài)檢修的重要技術(shù)手段。電網(wǎng)在正常狀態(tài)下，網(wǎng)分若發(fā)出告警信息。電站在巡查過程中發(fā)現(xiàn)，220kVⅡ線測控裝置采樣無效。

通過調(diào)取網(wǎng)絡(luò)報文記錄分析儀內(nèi)220kV溫孟II線測控裝置采樣波形，很直觀的發(fā)現(xiàn)線路A、B相計量電流正常，C相計量電流為0，智能變電站不像常規(guī)變電站的電纜線那樣一眼就看到問題之所在，必須要經(jīng)過有效過程控制手段來排查隱形的問題，這個問題的排查說明了智能變電站中網(wǎng)分的重要性，能極大提高智能變電站查找問題、排除故障的效率。

2.5 虛端子的分析

智能變電站過程層和站控層網(wǎng)絡(luò)上的用于傳遞的變量的SV、GOOSE信號，與傳統(tǒng)保護裝置的端子存在著對應(yīng)的關(guān)系，這些信號的邏輯連接點稱為虛端子。

常規(guī)變電站的電流、電壓電氣量的采集，斷路器、隔離開關(guān)的控制，保護跳閘和失靈啟動等都靠電纜連接實現(xiàn)。智能變電站的保護裝置與合并單元和智能終端之間的信息交換靠SV、GOOSE實現(xiàn)，與傳統(tǒng)電纜二次接線完全不同。傳統(tǒng)直觀的硬接線沒有了，取而代之的是網(wǎng)絡(luò)虛端子連接。如圖2所示。

圖2 智能變電站與傳統(tǒng)二次回路對應(yīng)關(guān)系

圖3 母線保護虛端子開入示意圖

虛端子是源于裝置的ICD文件，每部分由虛端子描述，虛端子引用和虛端子編號組成。如圖3所示。

智能變電站繼電保護調(diào)試驗收開始之前，首先要對智能變電站的虛端子表進行審查。通過虛端子表可以很直觀了解全站保護與保護之間、保護與測控之間的關(guān)系，避免因虛端子未連線，造成保護裝置拒動或誤動等問題。如對電站虛端子表的審查中就發(fā)現(xiàn)，母差保護動作閉鎖線路重合閘未連接。雖然通過保護試驗也能發(fā)現(xiàn)，但會影響保護調(diào)試的進度。

3 繼電保護調(diào)試建議

（1）高度重視智能變電站廠內(nèi)保護聯(lián)調(diào)工作。在現(xiàn)階段，國內(nèi)對智能變電站的保護裝置的性能測試沒有一個統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，各保護生產(chǎn)廠家的智能變電站保護設(shè)備都未經(jīng)過認(rèn)證，在質(zhì)量方面有待完善。如果能夠在廠內(nèi)聯(lián)調(diào)階段將設(shè)備自身的重大問題解決好，將大大減少現(xiàn)場調(diào)試階段工作量。

（2）需要對驗收工作過程中的光纜光纖標(biāo)簽、標(biāo)示以及各類二次設(shè)備資料與圖紙的歸檔工作進一步完善，編制統(tǒng)一的光纖光纜的編號，尤其是建立智能站全站光纖光纜表、光纜芯用途和走向等相關(guān)資料，以便于今后的日常維護以及故障排除工作。

（3）網(wǎng)絡(luò)報文記錄分析儀有著強大的實時監(jiān)視告警和分析功能，為電網(wǎng)的事故追憶、運行維護和狀態(tài)檢修提供依據(jù)。維護人員要熟練使用網(wǎng)絡(luò)報文記錄分析儀，提高運行、維護人員的工作效率。

4 結(jié)語

綜上所述，上文在總結(jié)智能變電站相關(guān)的保護調(diào)試經(jīng)驗基礎(chǔ)上，全面分析了智能變電站繼電保護調(diào)試的方法，給出了有關(guān)智能變電站調(diào)試和維護工作的建議，能夠有效提高智能變電站的調(diào)試和維護質(zhì)量，減少調(diào)試的工作量，縮短智能變電站調(diào)試時間，保證智能變電站可以順利運營。

參考文獻(xiàn)：

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