智能變電站繼電保護系統(tǒng)調(diào)試探討

王銘

【摘 ?要】伴隨智能變電站的發(fā)展，繼電保護系統(tǒng)的調(diào)試內(nèi)容有相應(yīng)的增加，調(diào)試方法也有所改進(jìn)，結(jié)合220kV智能變電站繼電保護系統(tǒng)的調(diào)試，簡單介紹了繼電保護系統(tǒng)的調(diào)試，為后續(xù)智能變電站工程調(diào)試提供借鑒。

【關(guān)鍵詞】智能變電站;調(diào)試;繼電保護系統(tǒng);二次設(shè)備

隨著智能電網(wǎng)的發(fā)展，智能化變電站已成必然趨勢。智能變電站繼電保護系統(tǒng)調(diào)試不同于常規(guī)變電站，其特殊的信息采集、信息傳輸和信息處理模式與普通變電站有本質(zhì)區(qū)別。新型電氣設(shè)備（合并單元、智能終端、網(wǎng)絡(luò)交換機）本身的功能和特性，以及電氣設(shè)備與二次設(shè)備之間的配合程度，都有可能對變電站的穩(wěn)定運行造成影響。在智能供電系統(tǒng)中，繼電保護裝置的快速反應(yīng)能力主要取決于合并單元采樣是否同步以及過程層網(wǎng)絡(luò)是否穩(wěn)定可靠。

1 所調(diào)智能站繼電保護系統(tǒng)配置情況

所調(diào)試的智能變電站監(jiān)控系統(tǒng)采用三層兩網(wǎng)結(jié)構(gòu)，由站控層、間隔層、過程層設(shè)備及站控層網(wǎng)絡(luò)（MMS）、過程層網(wǎng)絡(luò)（GOOSE）組成。如圖1。

間隔層網(wǎng)絡(luò)為雙星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，傳輸MMS報文與GOOSE報文，借助相關(guān)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備實現(xiàn)與本間隔其它設(shè)備、其它間隔設(shè)備以及站控層之間的網(wǎng)絡(luò)通信。

過程層按電壓等級組網(wǎng)，220、110kV電壓等級GOOSE網(wǎng)和SV網(wǎng)共網(wǎng)設(shè)置，網(wǎng)絡(luò)采用星形結(jié)構(gòu)。220kV雙重化配置的保護和安全自動裝置分別與對應(yīng)的過程層網(wǎng)絡(luò)相連接，測控裝置雙跨兩個網(wǎng)絡(luò)，而110kV單套配置的保護及安全自動裝置、測控裝置接入過程層網(wǎng)絡(luò)。

A（B）套繼電保護設(shè)備與本間隔的A（B）套智能終端采用GOOSE直跳方式，閉鎖信息及失靈啟動，位置狀態(tài)等交換信息采用GOOSE網(wǎng)絡(luò)方式傳輸;A（B）套繼電保護設(shè)備與本間隔的A（B）套合并單元采用SV直采方式，故障錄波器、網(wǎng)絡(luò)分析儀等電壓電流采樣信息采用SV網(wǎng)絡(luò)方式傳輸。

站控層校時：采用SNTP網(wǎng)絡(luò)校時方式;間隔層與過程層設(shè)備采用硬接點IRIG-B（DC）、1588協(xié)議（需功能滿足），光纖B碼同步對時或校時;IRIG-B（DC）應(yīng)能夠方便地擴展。保護及安全自動裝置需滿足插值同步功能，不依賴于外部同步時鐘源。

2 智能變電站繼電保護系統(tǒng)的調(diào)試內(nèi)容

2.1 繼電保護調(diào)試

2.1.1 電壓、電流采樣的檢測。在智能變電站中，使用數(shù)字化保護測試儀，直接從保護裝置的光纖直采口輸入來自合并單元的光數(shù)字量，以此來校驗保護裝置的精度、靈敏度、功能。對于有跨間隔數(shù)據(jù)要求的保護裝置，可以用兩根光纖同時輸入來自不同間隔合并單元的數(shù)字量，實現(xiàn)數(shù)字電壓、電流數(shù)據(jù)的采樣。具體見圖2。

2.1.2 保護裝置的輸出。保護裝置光纖通過直跳口向智能終端發(fā)送跳閘令，通過GOOSE組網(wǎng)口傳送相互之間的聯(lián)閉鎖信號。通過保護裝置實際傳動來驗證GOOSE報文輸出信號的正確性與實時性，依據(jù)設(shè)計院的GOOSE虛端子表，確保每個信號驗證到。

2.1.3 同步測試。① 對于單間隔的保護，按圖3接線，用傳統(tǒng)試驗儀給合并單元同時加電壓量、電流量，查看裝置的相位角與所加量的相位角是否一致，檢查電壓、電流采樣是否相差非周期倍數(shù);然后按相同的接線方式，突然增加電流量或電壓量，通過網(wǎng)絡(luò)分析儀查看電壓、電流波形是否同時突變，檢查電壓、電流采樣是否相差整數(shù)倍周期，以此來判斷電壓、電流是否同步。②對于跨間隔數(shù)據(jù)的保護，校驗不同間隔數(shù)據(jù)的同步性尤為重要。按圖3所示，用傳統(tǒng)保護測試儀給不同間隔合并單元同時加電流量，驗證不同間隔合并單元電流量是否相差非整數(shù)倍周期和整數(shù)倍周期，確保采樣的同步性，除此還要測試不同間隔合并單元由失步再同步過程中主變、母差保護的動作性能。

2.2 光纖回路調(diào)試

智能變電站大量使用光纖傳輸，光纖已經(jīng)成為繼電保護系統(tǒng)不可或缺的一部分。光纖回路的試驗猶如傳統(tǒng)站電纜的絕緣、對芯一樣必不可少，試驗主要內(nèi)容有：第一，每條光纖芯（含備用芯）做光收發(fā)器件功率測試、光通道衰耗和誤碼率測試等工作并且做好記錄。第二，核對裝置背后每個光芯的斷鏈告警信息，以220kV線路間隔為例：①線路保護：保護接收合并單元SV中斷（直采）、保護接收母差保護GOOSE中斷（組網(wǎng)）、保護接收智能終端GOOSE中斷（組網(wǎng)）、保護裝置對時異常。②母差保護：母差保護接收合并單元SV中斷（直采）、母差保護接收**線智能終端GOOSE中斷（直跳口收）、母差保護接收**保護GOOSE中斷（組網(wǎng)）。③測控：測控接收合并單元SV中斷（組網(wǎng)）、測控接收合并單元GOOSE中斷（組網(wǎng)）、測控接收智能終端GOOSE中斷（組網(wǎng)）。④合并單元：合并單元接收PT合并單元SV中斷（直采口）、合并單元接收智能終端GOOSE中斷（組網(wǎng)）、合并單元接收測控GOOSE中斷（組網(wǎng)）、合并單元對時異常。⑤智能終端：智能終端接收母差保護GOOSE中斷、智能終端接收保護GOOSE中斷（直跳口）、智能終端接收測控GOOSE中斷、智能終端對時異常。

2.3 其它回路調(diào)試

智能變電站“三層兩網(wǎng)”的通信網(wǎng)絡(luò)包括MMS網(wǎng)與GOOSE網(wǎng)絡(luò)兩部分，保護間相互閉鎖、遙控分合命令都通過網(wǎng)絡(luò)以GOOSE 形式傳輸?shù)街悄芙K端。繼電保護裝置能否快速反應(yīng)主要取決于網(wǎng)絡(luò)連接和數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|(zhì)量，這與常規(guī)變電站二次回路相仿。整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的核心部件是交換機，變電站能否穩(wěn)定運行在很大程度上取決于交換機的功能和特性是否可靠。交換機主要有六項功能：一是端口自由鏡像功能，即在目的端口能否觀察到源端口的數(shù)據(jù)包;二是VLan 劃分功能，檢查劃分為不同VLan 的端口之間是否實現(xiàn)了有效的隔離;三是報文優(yōu)先級QoS 功能，測試GOOSE 報文能否優(yōu)先傳輸;四是交換機廣播風(fēng)暴抑制功能;五是交換機安全功能測試，檢查是否存在管理上的安全漏洞，以及對交換機進(jìn)行DoS 攻擊測試，驗證其是否具有抗攻擊能力;六是交換機告警功能測試，當(dāng)交換機端口工況異常（如失電、端口速率不匹配）時，應(yīng)能告警并記錄。

3 智能變電站繼電保護調(diào)試應(yīng)用

在智能變電站繼電保護調(diào)試的應(yīng)用中，GOOSE的連線很重要，傳統(tǒng)變電站應(yīng)用硬電纜接線，其應(yīng)用與GOOSE連線的作用相同，在配置調(diào)試后對信號進(jìn)行接收、傳輸，GOOSE還可詳細(xì)對信息進(jìn)行記錄，一旦在實際的應(yīng)用中出現(xiàn)了問題，例如保護裝置跳閘，光網(wǎng)口燈出現(xiàn)提示，且沒有信息傳送，這時需要對數(shù)據(jù)開入信息進(jìn)行檢查，沿著端口依次查找、檢驗，由于GOOSE信號通信與報文通路獨立，每檢查一個需要做好記錄，一一將可能存在問題的設(shè)置進(jìn)行檢查和試驗，避免遺漏存在問題的重要裝置，這樣可以確保查出問題所在，從而及時給予檢修和調(diào)試，確保智能變電站正常運行。同時這種一一排查的操作是繼電保護調(diào)試設(shè)置操作的優(yōu)點，它可對存在隱形問題的裝置或線纜進(jìn)行檢出，避免遺漏。

結(jié)束語

本文對智能站繼電保護系統(tǒng)的調(diào)試進(jìn)行了有益的分析和探討，分析智能變電站繼電保護系統(tǒng)的試驗項目、試驗方法，希望可以給今后智能站的調(diào)試提供些思路。

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（作者單位：國網(wǎng)山西省電力公司檢修公司）