智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)檢修試驗方法綜述

尹征

（國家電網(wǎng)湖南省電力公司新化供電分公司湖南 新化 417600）

智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)檢修試驗方法綜述

尹征

（國家電網(wǎng)湖南省電力公司新化供電分公司湖南 新化 417600）

智能變電站是以IEC61850通信規(guī)范為基礎(chǔ)的，可以對一次設(shè)備智能化和二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化進(jìn)行實現(xiàn)。在智能變電站中，繼電保護(hù)功能已經(jīng)不是傳統(tǒng)變電站中的由單一裝置來實現(xiàn)了，而是變成由合并單元、繼電保護(hù)裝置、智能終端通過光纖連接組成一個系統(tǒng)來實現(xiàn)。傳統(tǒng)的保護(hù)屏硬壓板由GOOSE軟壓板來實現(xiàn)，二次回路全部由光纖代替，模擬信號全部數(shù)字化，二次設(shè)備保留的檢修壓板也帶來了全新的檢修機(jī)制。本文主要闡述了智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)檢修試驗方法。

智能；變電站；繼電保護(hù)；檢修；試驗

引言

繼電保護(hù)是電力系統(tǒng)密不可分的一部分，是保障電力設(shè)備安全和防止、限制電力系統(tǒng)大面積停電的最基本、最重要、最有效的技術(shù)手段。實踐證明，繼電保護(hù)如果發(fā)生不正確動作，往往會造成事故，釀成嚴(yán)重的后果。而智能變電站繼電保護(hù)是“繼電保護(hù)系統(tǒng)”，不再是傳統(tǒng)的“繼電保護(hù)裝置”，一次設(shè)備和二次回路應(yīng)協(xié)調(diào)配合，因而必須采取全新的檢修試驗方法做好智能變電站繼電保護(hù)的檢修和試驗工作。

1 智能變電站和傳統(tǒng)變電站中繼電保護(hù)裝置的區(qū)別

1.1 智能變電站定義

智能變電站采用先進(jìn)、可靠、集成、低碳、環(huán)保的智能設(shè)備，以全站信息數(shù)字化、通信平臺網(wǎng)絡(luò)化、信息共享標(biāo)準(zhǔn)化為基本要求，自動完成信息采集、測量、控制、保護(hù)、計量和監(jiān)測等基本功能，并可根據(jù)需要支持電網(wǎng)實時自動控制、智能調(diào)節(jié)、在線分析決策、協(xié)同互動等高級功能的變電站。變電站的智能化是一個不斷發(fā)展的過程，就目前技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀而言，智能變電站是由智能化一次設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)化二次設(shè)備分層構(gòu)建，建立在IEC61850通信規(guī)范基礎(chǔ)上，能夠?qū)崿F(xiàn)變電站內(nèi)智能電氣設(shè)備間信息共享和互操作的現(xiàn)代化變電站。主要特點(diǎn)是一次設(shè)備數(shù)字化，二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化，數(shù)據(jù)平臺標(biāo)準(zhǔn)化。一次設(shè)備數(shù)字化主要體現(xiàn)為全數(shù)字化輸出的電子互感器和智能開關(guān)；二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化體現(xiàn)在二次設(shè)備對上和對下聯(lián)系均通過高速網(wǎng)絡(luò)通信；數(shù)據(jù)平臺標(biāo)準(zhǔn)化體現(xiàn)為IEC61850標(biāo)準(zhǔn)。如圖1為智能變電站系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖1 智能變電站系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

1.2 智能變電站繼電保護(hù)與常規(guī)站的區(qū)別

如圖2所示：傳統(tǒng)變電站將一次電壓、電流通過互感器轉(zhuǎn)換成額定電壓為100V，額定電流為5A或1A的模擬量，通過電纜直接傳送給繼電保護(hù)裝置；繼電保護(hù)裝置對這些采樣到的模擬量進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，得到數(shù)字量后，結(jié)合開入信息進(jìn)行邏輯計算。如果符合跳（合）閘邏輯，則開出跳（合）閘結(jié)點(diǎn)。否則，繼續(xù)跟蹤采樣。

圖2 傳統(tǒng)變電站保護(hù)裝置連線示意圖

如圖3所示，如果智能變電站采用的是傳統(tǒng)互感器，則二次電壓、電流需要經(jīng)采集器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號（一般是FT3格式）再經(jīng)合并單元（MU）對這些采樣信息進(jìn)行同步處理后，通過一根光纖集束發(fā)送給保護(hù)裝置。此時的采樣值我們稱之為SV。保護(hù)裝置可以直接解析合并單元發(fā)送過來的SV報文并進(jìn)行邏輯計算。如果智能變電站采用的是電子式互感器，則該類型的互感器可直接發(fā)送數(shù)字報文給合并單元，省去了采集器的模數(shù)轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)。

圖3 智能變電站保護(hù)裝置連線示意圖

在智能變電站中，開關(guān)量信息通過智能終端轉(zhuǎn)換成數(shù)字報文（GOOSE）傳送給繼電保護(hù)裝置，繼電保護(hù)裝置發(fā)出的開出信息也是數(shù)字報文，也要經(jīng)過智能終端解析后才能發(fā)送給執(zhí)行元件（斷路器等）予以執(zhí)行。對傳統(tǒng)變電站的繼電保護(hù)進(jìn)行測試。測試儀需要模擬互感器和斷路器給繼電保護(hù)發(fā)送模擬量（電壓、電流）和開關(guān)量（一般是空結(jié)點(diǎn)）還要模擬斷路器接收繼電保護(hù)發(fā)出的開出量。而對智能變電站的繼電保護(hù)裝置進(jìn)行測試，測試儀的模擬對象是合并單元和智能終端。發(fā)送和接收的內(nèi)容不再是模擬量和開關(guān)量而是SV和GOOSE這些數(shù)字報文。傳統(tǒng)變電站中，繼電保護(hù)裝置接收的模擬量和開關(guān)量越多，則需要接的測試電纜就越多；數(shù)字變電站中，繼電保護(hù)裝置一般只需要2～5根光纖即可完成測試。

2 智能變電站繼保檢修試驗方法

智能變電站中，光纖已經(jīng)完全代替了傳統(tǒng)變電站中的控制電纜，每一個智能電子設(shè)備之間都完全實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)化，二次回路都通過GOOSE網(wǎng)絡(luò)替代，保護(hù)的所有的信息都需要通過GOOSE網(wǎng)絡(luò)輸送至適當(dāng)?shù)脑O(shè)備中。這也就導(dǎo)致了智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的檢修試驗方法已經(jīng)無法僅僅使用傳統(tǒng)的方法開展檢修試驗工作了。

2.1 傳統(tǒng)繼保檢修試驗方法

傳統(tǒng)的變電站繼電保護(hù)裝置都是憑借對電纜、電壓互感器、電流互感器、電壓斷路器以及電流斷路器連接的控制，因而進(jìn)行檢修試驗的主要目的就是檢查繼電保護(hù)裝置技術(shù)性能和二次回路的完整性那個。傳統(tǒng)變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的檢修試驗方法也是比較簡單的，主要就是對繼電保護(hù)測試儀進(jìn)行運(yùn)用，從而對電纜和繼電保護(hù)裝置的連接進(jìn)行實現(xiàn)，從而向保護(hù)裝置輸入電壓與電流進(jìn)行驗證。

2.2 智能變電站繼保檢修試驗方法

因為智能變電站具有網(wǎng)絡(luò)化的特點(diǎn)，因而主要運(yùn)用以下兩種方法進(jìn)行檢修試驗：

（1）運(yùn)用數(shù)字繼電保護(hù)測試儀進(jìn)行測試，數(shù)字繼電保護(hù)測試儀輸出的是光信號，能夠與相關(guān)的繼電保護(hù)裝置進(jìn)行直接的結(jié)合。測試儀與保護(hù)設(shè)備之間的連接主要是通過光纖點(diǎn)對點(diǎn)進(jìn)行實現(xiàn)，采用光纖對采樣值和跳合閘信號進(jìn)行傳輸。因為智能變電站繼電保護(hù)測試儀與傳統(tǒng)的測試儀具有本質(zhì)的區(qū)別，并且在使用中需要導(dǎo)入整個變電站的SCD文件，所以必須要求繼電保護(hù)工作人員具有較高的專業(yè)素質(zhì)。運(yùn)用該方法不僅能夠?qū)C(jī)電保護(hù)裝置的技術(shù)性試驗與測試進(jìn)行實現(xiàn)，但是并不包括交換機(jī)與合并單元等設(shè)備，對于智能變電站來說，繼電保護(hù)已經(jīng)成為一個系統(tǒng)，并不是傳統(tǒng)意義上的一個裝置，所以不能夠有效的對繼電保護(hù)的完整性進(jìn)行驗證。但是對包含眾多間隔設(shè)備，如母差保護(hù)設(shè)備，因為在運(yùn)行過程中不能夠使得全部的設(shè)備停電，所以說上述方法的運(yùn)用具有一定的現(xiàn)實意義。

（2）在現(xiàn)代智能變電站中，多數(shù)地區(qū)都會對一些電磁式互感器進(jìn)行運(yùn)用運(yùn)用，所以可以對傳統(tǒng)的繼電保護(hù)測試儀進(jìn)行運(yùn)用展開繼電保護(hù)系統(tǒng)的檢修試驗工作。繼電保護(hù)設(shè)備運(yùn)用點(diǎn)對點(diǎn)光纖將合并單元與智能終端連接起來，合并單元與智能終端運(yùn)用電纜實現(xiàn)與傳統(tǒng)繼電保護(hù)測試儀的相互連接。這一方法涉及合并單元、智能終端設(shè)備以及繼電保護(hù)裝置，因此能夠使得對單一間隔繼電保護(hù)系統(tǒng)的整體測試得以有效實現(xiàn)。

3 智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)狀態(tài)檢修

繼電保護(hù)設(shè)備的狀態(tài)檢修通常被稱為預(yù)知性檢修，即根據(jù)繼電保護(hù)設(shè)備的實際運(yùn)行狀況，決定是否需要進(jìn)行設(shè)備的檢測和維修。繼電保護(hù)裝置的狀態(tài)檢修將取代定期檢修，對于繼電保護(hù)設(shè)備采取狀態(tài)檢修，減少了帶電或停電檢修的工作量，對于提高設(shè)備的安全性能和延長使用壽命是很重要的。

開展繼電保護(hù)狀態(tài)檢修的總體目標(biāo)是認(rèn)真貫徹狀態(tài)檢修加大檢修理念，對設(shè)備檢修的有效性和針對性進(jìn)行增強(qiáng)，努力實現(xiàn)減少設(shè)備停運(yùn)事件以及人員現(xiàn)場工作時間的目標(biāo)，從而對繼電保護(hù)檢修的工作效率和工作質(zhì)量進(jìn)行提高，提高設(shè)備可用率及企業(yè)綜合效益，轉(zhuǎn)變繼電保護(hù)生產(chǎn)管理方式，提高繼電保護(hù)專業(yè)運(yùn)行和管理水平。繼電保護(hù)狀態(tài)檢修工作的核心是確定繼電保護(hù)設(shè)備的狀態(tài)，依據(jù)繼電保護(hù)設(shè)備的狀態(tài)開展相應(yīng)的試驗、檢修工作。開展繼電保護(hù)狀態(tài)檢修工作并不意味著簡單地減少檢修試驗工作量，而是將繼電保護(hù)設(shè)備檢修試驗管理工作的重點(diǎn)由檢修、試驗轉(zhuǎn)移到管理上來，相應(yīng)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控、狀態(tài)評估的管理工作要大力加強(qiáng)，通過強(qiáng)調(diào)管理和技術(shù)分析的作用，嚴(yán)格控制，細(xì)化分析，確保設(shè)備運(yùn)行安全和檢修試驗質(zhì)量。

4 結(jié)語

這些年，在國家的大力推動下，IEC61850規(guī)約在網(wǎng)內(nèi)數(shù)字、智能變電站中深入地實踐應(yīng)用，技術(shù)已趨于成熟，各地已經(jīng)認(rèn)識到智能變電站與傳統(tǒng)變電站有著明顯的優(yōu)越性。于是，越來越多的智能變電站如雨后春筍一般地出現(xiàn)在我們身邊。傳統(tǒng)的測試方法和調(diào)試規(guī)程已經(jīng)不能適應(yīng)這些新型的智能變電站的調(diào)試要求。隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展以及智能變電站的不斷開發(fā)，為了保證繼電保護(hù)系統(tǒng)能夠更好的為電網(wǎng)服務(wù)，還需要不斷的加強(qiáng)對繼電保護(hù)系統(tǒng)檢修試驗方法的研究，促進(jìn)智能變電站的不斷發(fā)展。

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TM76

A

1004-7344（2016）16-0060-02

2016-2-15

尹征（1979-），男，工程師，本科，主要從事變電檢修工作。