變電站二次回路及繼電保護調試技術研究

廣州發(fā)展新能源股份有限公司 陳首全

1 變電站二次回路調試技術

1.1 二次回路調試準備

在進行二次回路調試前首先要對整個電力系統(tǒng)中所有電氣設備進行清查，確認綜合自動化裝置的安裝方式、保護屏、電度表屏等主要顯示裝置的主要功能與正常顯示性能，重點檢查各處主接線的連接情況，確保電氣設備和變電站電力系統(tǒng)處于正常運行狀態(tài)后才能進行各個關鍵節(jié)點的調試。若各個接線間間隔距離不合理或二次回路連接裝置的接線存在折斷、脫落、顯示元件異?；蛲庥^損壞等情況，需先進行維修，使電力系統(tǒng)運行恢復到正常狀態(tài)后再進行進一步的準確調試[1]。

不同裝置的電源連接方式有不同的規(guī)定，要按照不同裝置的安裝維修標準進行檢查，確認無誤后再將所有裝置逐一上電，檢查裝置的通電反應是否正確，再檢查裝置的組態(tài)并設置裝置地址，最后進行通訊線的調試，確認所有裝置的通信運行正常能夠穩(wěn)定發(fā)送信號后即可在后臺機上查看裝置發(fā)送的數(shù)據(jù)，并開始二次回路的調試。二次回路調試工作主要包括一次、二次系統(tǒng)的電纜連接、對所有裝置的保護功能的校驗與調試。

1.2 電纜連接確認調試

電纜連接部分的調試內(nèi)容主要是針對一次、二次系統(tǒng)電纜連接狀態(tài)的檢查，能判斷電纜的運行狀態(tài)、檢查病害問題。主要通過檢查控制斷路器位置的紅綠指示燈來判斷控制電源是否處于正常運行狀態(tài)，若指示燈全亮或全滅則應立即關閉控制電源查找故障原因，進行相應的維修?？刂菩盘栆凑粘Ｒ?guī)站電力系統(tǒng)的運行調試方法進行，根據(jù)智能終端箱的信號傳輸，對斷路器、刀閘、主變本體等控制信號回路經(jīng)過智能終端控制及采集端子的正確性。

斷路器運行狀態(tài)信號的調試與檢測應分別對自身發(fā)送信號和操動機構信號進行調試，對液壓操動機構的調試主要是檢驗壓力信號是否配置齊全，主要通過檢查時間顯示裝置和報警系統(tǒng)運行是否正常來判斷。而斷路器中的彈簧操動機構和帶有SF6氣體閉鎖的斷路器，應對彈簧未儲能和SF6氣體的閉鎖接點進行調試與檢查，重點檢查發(fā)送信號是否正確。當未儲能或SF6氣體的數(shù)值低于裝置設定閉鎖值時，儲能限位開關的接點與SF6閉鎖接點的串接處在合閘回路中，通過斷開部分調試接點的方式可控制閉鎖合閘回路，避免斷路器合閘。

1.3 電動機聯(lián)鎖回路

被調試檢測的電動機上應帶有試驗開關，以保證電動機開關在整個二次回路調試過程中能始終處于試驗位置，保證調試結果準確。但部分電動機上沒有配置試驗位置開關，此時就應拆開電纜接頭用以斷開動力回路、使調試結果準確，但斷路器位置也至關重要，在調試過程中存在進入工作位置的危險，因此要求調試人員佩戴絕緣手套，做好相應防護措施，避免電動機設備突然啟動導致的安全事故。

檢查電動機聯(lián)鎖回路主要是檢查其運行動作是否靈敏、在接收指令信號后能否第一時間做出響應，并檢查其執(zhí)行指令動作時是否存在運行故障問題。調試過程中應先將聯(lián)鎖開關導入聯(lián)鎖位置，按照系統(tǒng)內(nèi)設定的聯(lián)鎖程序依次將每一臺電動機斷開。斷開第一臺電動機斷路器時要檢查其他電動機的斷路器是否按照順序聯(lián)動跳閘，再合上斷路器、斷開第二臺電動機。重復上述操作，檢查每一臺電動機是否都能正常運行，調試連鎖回路。若其中某一臺電動機響應不正?；蜿P閉順序出現(xiàn)誤差，則需檢查是斷開的電動機出現(xiàn)故障問題還是失誤電動機的故障，并進行維修與調試。

1.4 開關量與功能調試

對開關量顯示情況的調試需查看后臺機上顯示的SOE事件，并對斷路器和刀閘的狀態(tài)進行判斷。在調試過程中可能出現(xiàn)顯示內(nèi)容與實際運行內(nèi)容不符合的情況，這時應當檢查斷路器與刀閘的輔助觸點是否存在常開與常閉開關線接反的問題。也可通過更改后臺機上遙信量組態(tài)的方式進行功能調試，調試時需適當改動調度端，保證開關量功能顯示始終保持一致。也可通過更改電纜接線的方式改變現(xiàn)實信息，從而保證開關量檢測準確[2]。開關量的調試主要涉及到系統(tǒng)運行穩(wěn)定性的問題，若開關量顯示失誤，容易導致技術人員在調試系統(tǒng)的過程中受到錯誤信息的誤導，同時也會導致對電動機和其他電力系統(tǒng)中的保護裝置、二次回路關聯(lián)裝置的檢測狀態(tài)不準確，因此開關量的調試通常需多次進行，從而保證將誤差盡量抹除。

二次回路在電力系統(tǒng)中運行的功能性主要依靠多個裝置的聯(lián)動作用，在進行功能調試時首先需檢查斷路器、主變分接頭及刀閘。調試到裝備有同期功能的裝置時，應通過檢查母線與測電壓基準點的方式多次對監(jiān)控功能進行調試。對于所有裝置的功能調試都應從通訊方式、遙控信號等方面入手，這也是二次回路系統(tǒng)運行的重要功能實現(xiàn)的主要路徑。調試時主要觀察SOE量、模擬量、刀閘位置、遙控斷路器等，此外還應對運行狀態(tài)下的報警聲音、故障顯示、打印等功能進行調試。

1.5 二次回路調試文件

二次回路調試過程中會生成相應的文件，在運行過程中各個功能模塊也會生成運行日志文件，對這些文件如CRC的比對也能對調試結果進行檢驗。通過調試文件中顯示的二次回路文件編碼進行計算后就可處理相關的數(shù)據(jù)，也可對其中的IED進行排序，不同功能模塊會根據(jù)裝置與設備的型號參數(shù)生成相應的文件，在調試過程中這些文件的增減可由技術人員進行訂閱與發(fā)布。根據(jù)排序結果和數(shù)據(jù)分析結果進行二次回路文件GOOSE的比對，分析文件中的控制塊序號、分析信號參數(shù)，根據(jù)比對結果確定檢查效率。除GOOSE文件外，SV文件也可通過這樣的比對方式進行判定。

2 變電站繼電保護調試技術

對繼電保護裝置進行調試前應充分了解繼電保護裝置在電力系統(tǒng)中的不同功能構成，再對被保護設備進行測量，通過建模和計算約束參數(shù)的方式確定繼電保護裝置的調試方案，同時對設備與系統(tǒng)中變壓器的運行狀態(tài)進行檢測，對弧光保護裝置進行測試與調試，從而保證電力系統(tǒng)中全部線路的運行都受到繼電保護裝置的保護，保證變電站各個電氣設備在發(fā)生任何運行故障與異常時能由繼電保護裝置及時響應并采取相應措施。

2.1 繼電保護約束參數(shù)

進行繼電保護調試時需進行繼電參數(shù)分析模型的構建，從而對變電站并網(wǎng)機組的運行進行調試與檢測[3]。通常對繼電保護開關耦合進行辨識與檢測時使用聯(lián)合特征穩(wěn)態(tài)分析的方法，分別對繼電保護裝置的應用層、傳輸層、感知層進行分析，在整個模型構建過程中，應用層主要包括繼電保護層、逆變開關、阻感性負荷、數(shù)據(jù)內(nèi)容挖掘、運行信息管理；傳輸層包括M2M、易構網(wǎng)、通信網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、其余運行業(yè)務管理；感知層包括諧波阻抗特性的融合測試、自組網(wǎng)、繼電保護裝置與關聯(lián)調試、比例重復控制器調試。

對繼電保護的時滯問題控制和調試結果反饋通常依賴電壓畸變率的調節(jié)，同時要通過增加阻抗增益的控制方法來共同對調試模型的結果進行矯正。通過增益補償模型構建，可以計算出變電站并網(wǎng)機組中繼電保護控制裝置的輸出模糊度調度函數(shù)公式：F=[Am+n(a)]+rm，其中：Am為繼電參數(shù)，n(a)為繼電保護相關業(yè)務管理的優(yōu)化控制參數(shù)，rm則為離散系統(tǒng)的穩(wěn)定性函數(shù)。

通過該公式還能進一步計算擾動誤差干擾下的變電站繼電保護調試輸出功率參數(shù)和傳輸效率，從而確定后續(xù)的調試方案。通過聯(lián)合參數(shù)識別，也能對變電站繼電保護中使用的并網(wǎng)機組的矢量控制模型進行建立，從而得到發(fā)電廠并網(wǎng)機組發(fā)變組的保護目標函數(shù)，通過對實際運行狀態(tài)的計算可以確定

阻抗增益調節(jié)的方式和具體調試方案，從而使繼電保護裝置的自適應控制能力切實提高。

2.2 繼電保護裝置調試

繼電保護通過多個裝置的聯(lián)合作用進行對變電站電力系統(tǒng)的繼電保護，可以將這些裝置分為邏輯部分、測量部分、執(zhí)行部分。這些裝置在系統(tǒng)中分別負責判斷被保護的電氣設備的工作狀態(tài)，根據(jù)其運行狀態(tài)決定是否采取保護動作；對運行中的電氣設備進行工作狀態(tài)下相關電氣量的檢測，并對其進行初步數(shù)據(jù)分析與上傳；在繼電保護裝置判斷完成后確定具體的保護動作執(zhí)行方案并完成相應的保護工作。

對繼電保護相關裝置的調試要根據(jù)其具體功能性進行檢查，保護裝置對電力系統(tǒng)中的被保護設備運行狀態(tài)異常十分敏感，可以在值班人員或技術人員不在場的情況下自行執(zhí)行動作，被保護設備正常運行狀態(tài)[4]。

2.3 變壓器保護調試

變電站的繼電保護裝置在變壓器上也有很大作用，主要通過差動保護、瓦斯保護進行，這也是針對變壓器的主保護內(nèi)容，此外還設置了阻抗保護、間隙保護、過負荷保護等用作后備保護。關于主保護內(nèi)容的調試，主要是對變壓器在發(fā)生油箱外部故障時的靈敏反應，差動保護與瓦斯保護通常同時進行，避免變壓器發(fā)生安全事故。瓦斯保護比差動保護響應速度更快、判別更加靈敏，調試時要對二者的響應速率進行檢查。后備保護則主要是在變壓器運行異常、內(nèi)部或外部出現(xiàn)明顯的短路問題引起的過電流故障時執(zhí)行的保護功能模塊，也可以在變壓器自身發(fā)生故障問題時進行自動維修與檢查。

2.4 線路光差保護調試

線路光差保護調試首先需要對變電站內(nèi)相關裝置進行整個設備的外觀檢查和屏體保護檢查，對二次回路的接線和保護裝置單體功能進行校驗后才能進行后續(xù)的光纖聯(lián)調工作。

首先需要進行通道運行數(shù)據(jù)檢查，將通道數(shù)據(jù)清零后運行觀察3分鐘，裝置顯示的通道延時應當與通道測試延時一致。而后對兩側的光纖收發(fā)接頭分別斷開，檢查裝置是否能夠正確報警。將線路兩側分別接入三相電流，使兩側互相查看三相電流的差動電流，兩側裝置的采樣值與通入測量的誤差應當控制在5%以內(nèi)；此外還需要模擬運行故障對光差保護的反應動作進行調試，通過對兩側差動保護裝置分別設置的方式在不同位置斷開，靠近側的斷路器應當在合閘位置模擬差動動作，對側位置應當及時對合閘位置斷線，兩側應當同時響應，若響應速度慢或響應動作失誤則需要進行維修。

最后還需要進行操作電源唯一性檢查，通過對斷路器控制電源空氣開關負荷側的兩極對地進行檢測，能夠判斷兩極之間直流電壓的數(shù)值是否正常；通過斷開控制電源空氣開關確認其接地和對地電壓。在試驗完成之后應當及時拆除試驗接線，并對試驗的回路端子重新緊固。

2.5 線路運行繼電保護

繼電保護裝置通過對不同設備的保護動作啟動也能實現(xiàn)對整條電氣線路進行保護動作，尤其是在瞬時故障發(fā)生時保護效果更好。如雷擊引發(fā)電力線路故障時，繼電保護裝置可通過立刻切斷故障線路的方式避免其他關聯(lián)線路發(fā)生永久性故障，線路在判定故障接觸后重新合閘也能繼續(xù)保持供電，保證變電站其他設備的正常運行[5]。

在設備發(fā)生故障問題時，繼電保護還能通過對電流方向的判斷選擇性地發(fā)出不同的跳閘指令，從而分別對不同線路執(zhí)行斷開或合閘動作，保護運行線路。調試時應當重點檢查繼電保護裝置能否對每一條線路的故障問題采取準確的保護動作，包括高頻保護、距離保護、方向保護和自動重新合閘等。自動重新合閘分為單重、三重、綜重及停用四種重合閘方式，繼電保護可在不考慮保護整定時間的情況下立刻跳閘，調試主要檢查其反應速度。同時也要注意，發(fā)生事故后繼電保護先根據(jù)保護整定時間進行保護跳閘，然后進行重合閘，重合閘不成功無延時迅速發(fā)出跳閘命令，此種重合閘稱為后加速重合閘。