智能變電站繼電保護(hù)檢測(cè)和調(diào)試技術(shù)

周璐

摘要：繼電保護(hù)裝置，就是為了檢測(cè)電力系統(tǒng)中發(fā)生的問題或異常情況并解決故障或發(fā)出故障信號(hào)的保護(hù)裝置。而當(dāng)今計(jì)算機(jī)技術(shù)不斷發(fā)展并成熟，繼電保護(hù)在各個(gè)方面也有了很大的改進(jìn)，它不再是傳統(tǒng)而單一的組合模式，而是朝著自動(dòng)化的方向發(fā)展，這個(gè)方向是以計(jì)算機(jī)的高端管理技術(shù)為基礎(chǔ)的，因而集速度快、操作快捷方便、信賴度高、設(shè)備耐用、功效強(qiáng)悍等眾多優(yōu)勢(shì)于一身。而現(xiàn)代化的數(shù)字化變電站擁有較高的硬件條件，主要目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)信息共享和操作便捷。它跟傳統(tǒng)的變電站相比具有巨大的優(yōu)勢(shì)，加強(qiáng)了自動(dòng)化和數(shù)據(jù)化的變電站管理內(nèi)容。在技術(shù)使用上，較多融入現(xiàn)代計(jì)算機(jī)科技，數(shù)據(jù)化管理、自動(dòng)化操作，變電站各個(gè)環(huán)節(jié)之間相互緊密聯(lián)系、環(huán)環(huán)相扣。由于變電是一個(gè)較為龐大而復(fù)雜的系統(tǒng)，其中的任意一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題都將造成不可挽回的損失，尤其是繼電保護(hù)裝置的調(diào)試工作。由于數(shù)字化變電站與過去的變電站差別較大，因此不能用過去的目光和經(jīng)驗(yàn)對(duì)待，需要不斷的研究與探討。

關(guān)鍵詞：智能化變電站;繼電保護(hù);調(diào)試方法;應(yīng)用

一、智能變電站繼電保護(hù)調(diào)試特點(diǎn)與要點(diǎn)分析

智能變電站智慧之處在于綜合運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、高水平信息技術(shù)、人工智能算法構(gòu)建了自動(dòng)化的電力智能設(shè)備，電力運(yùn)行的數(shù)據(jù)“孤島”問題迎刃而解，智能變電站營(yíng)造了電力單元數(shù)據(jù)交互、共享的良好氛圍。簡(jiǎn)單講，智能變電站相比傳統(tǒng)變電站實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)信息的自動(dòng)采集與處理。繼電保護(hù)裝置是快速檢測(cè)電力設(shè)備故障、非正常運(yùn)行的重要組成，一旦檢測(cè)到電氣設(shè)備故障自動(dòng)切斷其與變電站的聯(lián)系，解除故障部位對(duì)變電站穩(wěn)定運(yùn)行的潛在干擾。智能變電站繼電保護(hù)調(diào)試要結(jié)合變電站架構(gòu)的特點(diǎn)進(jìn)行操作，智能變電站的體系架構(gòu)如圖1所示。

①遠(yuǎn)動(dòng)主機(jī)、保護(hù)工程師、運(yùn)行工程師是站控層的關(guān)鍵構(gòu)成，主要負(fù)責(zé)電力系統(tǒng)的運(yùn)行與維護(hù)工作，實(shí)現(xiàn)手段主要為遠(yuǎn)程控制、實(shí)時(shí)調(diào)度的方式。站控層軟件具有設(shè)置服務(wù)器代碼內(nèi)虛擬化裝置的作用，實(shí)現(xiàn)一般格式通訊向IEC61850標(biāo)準(zhǔn)格式的轉(zhuǎn)換。

②母線、變壓器、線路的保護(hù)裝置均設(shè)置在間隔層中，同時(shí)集成了測(cè)控裝置，以上硬件設(shè)施將二次設(shè)備以數(shù)字化形式表達(dá)，是智能變電站分析的關(guān)鍵數(shù)字信息來(lái)源;間隔層能夠定義邏輯節(jié)點(diǎn)，高效處理和分析電力運(yùn)行數(shù)據(jù)。

③變電站的智能終端、互感器、斷路器等電氣設(shè)備、傳感設(shè)備均集成在過程層中，一次設(shè)備數(shù)字化與智能處理功能也是通過此層次實(shí)現(xiàn)。根據(jù)智能變電站的體系架構(gòu)總結(jié)智能變電站繼電保護(hù)存在以下特點(diǎn)：

（1）信息智能采集。智能變電站自帶斷路器、智能開關(guān)、智能變壓器等智能化一次設(shè)備，配合傳感器、智能終端設(shè)備的使用，可自動(dòng)采集處理繼電保護(hù)信息。

（2）繼電保護(hù)自動(dòng)控制。繼電保護(hù)裝置通過與其他設(shè)備的信息交互，利用大數(shù)據(jù)算法挖掘繼電保護(hù)狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)裝置故障的自我檢測(cè)與分析。

（3）執(zhí)行IEC61850標(biāo)準(zhǔn)。智能變電站的三層架構(gòu)體系基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建而成，智能變電站之所以能夠采用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)信息交互，得益于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用，打開了系統(tǒng)建模標(biāo)準(zhǔn)化的良好局面。一次智能系統(tǒng)二次系統(tǒng)升級(jí)的應(yīng)用較為普遍，比如將保護(hù)測(cè)試一體化設(shè)備集成到變電站中，將增添大量的高水平電力信息管理功能。

二、智能變電站繼電保護(hù)檢測(cè)

2.1設(shè)備的檢測(cè)

可以看到，當(dāng)前中國(guó)的智能變電站中有著非常多的檢測(cè)設(shè)備，但工作人員只有保證繼電保護(hù)設(shè)備長(zhǎng)期保持良好的運(yùn)行狀態(tài)，才能保障變電站的順利運(yùn)行，從而達(dá)到預(yù)期的工作目標(biāo)和效果。

所以，重視和加強(qiáng)設(shè)備的測(cè)試工作是非常有必要的，即檢修人員在檢測(cè)保護(hù)設(shè)備時(shí)，可以選擇合并單元、繼電保護(hù)測(cè)試儀、光功率計(jì)、智能終端等設(shè)備儀器來(lái)進(jìn)行，這樣才能保證整體的工作質(zhì)量。需要注意的是，在正式檢測(cè)前，工作人員首先需要對(duì)相關(guān)的設(shè)備儀器進(jìn)行檢驗(yàn)，待檢驗(yàn)合格之后才能進(jìn)入測(cè)試，設(shè)備則在檢驗(yàn)合格之后才能投入使用。

2.2發(fā)電機(jī)、變壓器的檢測(cè)

工作人員要想保證保護(hù)功能的正常發(fā)揮，首先要做的就是保證繼電保護(hù)設(shè)備的合理運(yùn)行，且在正式投入使用前必須要經(jīng)過嚴(yán)格的檢測(cè)才能使用。在實(shí)際工作中，變壓器、發(fā)電機(jī)等都是比較重要的檢測(cè)部分，工作人員必須采用科學(xué)、合理的檢測(cè)方法來(lái)進(jìn)行驗(yàn)證，目的是為了分析該設(shè)備是否具備科學(xué)、合理的發(fā)電能力，這一點(diǎn)與發(fā)電機(jī)的出廠檢查非常相似。需要注意的是，變壓器最關(guān)鍵的一項(xiàng)因素在于分析其自身是否具備實(shí)際的應(yīng)用資格，且只有通過實(shí)際電壓檢測(cè)才能了解具體的應(yīng)用環(huán)節(jié)。

2.3裝置動(dòng)作值及動(dòng)作時(shí)間檢測(cè)

一般情況下，保護(hù)裝置會(huì)在設(shè)備出現(xiàn)故障之后立即進(jìn)行故障消除工作，目的是為了保證變電站的安全運(yùn)行，但實(shí)現(xiàn)這一功能的前提是需要確定保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)間與動(dòng)作值都能保持在最佳狀態(tài)。為了保證工作的正常進(jìn)行，工作人員還需要做好變電站保護(hù)裝置各環(huán)節(jié)內(nèi)容的檢測(cè)，在實(shí)際工作中，可以使用數(shù)字繼電保護(hù)測(cè)試儀來(lái)加強(qiáng)設(shè)備的電流與電壓，要注意觀察顯示板上的數(shù)值，然后需要將該數(shù)值與保護(hù)檢測(cè)儀的參數(shù)進(jìn)行對(duì)比，并認(rèn)真記錄該裝置運(yùn)作時(shí)所產(chǎn)生的動(dòng)作時(shí)間與動(dòng)作值。

三、智能變電站繼電保護(hù)調(diào)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1調(diào)試系統(tǒng)的模塊設(shè)計(jì)

基于智能變電站自身的信息一體化特性，變電站的繼電保護(hù)調(diào)試系統(tǒng)的模塊布局如圖2所示。智能變電站一次設(shè)備綜合發(fā)揮傳感器與智能終端的功能，實(shí)時(shí)采集電力運(yùn)行信息;智能變電站智能控制功能的添加實(shí)現(xiàn)各電子設(shè)備間的信息交互，為繼電保護(hù)裝置自我診斷提供條件。在智能變電站功能基礎(chǔ)上，ADPSS仿真模塊對(duì)變電站的一次系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)行仿真模擬，模擬結(jié)果以變電站配置文件（SCD）形式表達(dá)，最后由變電站仿真分析模塊對(duì)調(diào)試結(jié)果進(jìn)行檢驗(yàn)與智能分析。

（1）ADPSS仿真模塊。變電站一次系統(tǒng)的電磁暫態(tài)仿真由ADPSS仿真模塊完成，繼電保護(hù)裝置調(diào)試過程中，被測(cè)量模塊的電流電壓信息基于定值仿真步長(zhǎng)法求取，仿真得到的電氣量數(shù)據(jù)以數(shù)字化接口為載體轉(zhuǎn)換為IEC61850標(biāo)準(zhǔn)報(bào)文，傳輸至被測(cè)量模塊，以SCD文件形式進(jìn)行可視化展示。

（2）SCD文件可視化模塊。智能變電站的二次系統(tǒng)集成了SCD文件功能，其突出作用是對(duì)變電站一次設(shè)備模型與電氣拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)關(guān)系進(jìn)行精準(zhǔn)表征。SCD文件可視化模塊具有文件管理功能，SCD文件、智能站的運(yùn)行設(shè)備文件是該模塊實(shí)現(xiàn)可視化管理的基礎(chǔ)，可視化功能表現(xiàn)如下：評(píng)估繼電保護(hù)調(diào)試方案、調(diào)試結(jié)果對(duì)比、調(diào)試過程與結(jié)果存儲(chǔ)、生成檢修報(bào)告等等。SCD文件可視化模塊操作過程如圖3所示。

（3）智能變電站仿真分析模塊。仿真分析模塊根據(jù)可視化信息對(duì)繼電保護(hù)調(diào)試的結(jié)果進(jìn)行檢測(cè)，與SCD文件可視化模塊信息交互分析繼電保護(hù)的調(diào)試結(jié)果，仿真分析模塊可利用波形圖的形式顯示調(diào)試結(jié)果，提高了繼電保護(hù)調(diào)試的可視化水準(zhǔn)。

3.2調(diào)試系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)

智能變電站繼電保護(hù)調(diào)試程序安排如圖4所示，技術(shù)人員要做好圖中的準(zhǔn)備工作才能正式開始繼電保護(hù)調(diào)試工作。首先是繼電保護(hù)測(cè)試接線，設(shè)備單體調(diào)試與整間隔分系統(tǒng)調(diào)試的接線方法存在差異，接線成功才能確保信號(hào)正常傳輸。其次是光纖調(diào)試，光纖使用不宜過度彎曲，降低光纖損壞率;調(diào)試過程中使用的和備用的光纖需要做好光衰耗測(cè)試與記錄，原因是變電站運(yùn)營(yíng)后發(fā)生SV信號(hào)與GOOSE信號(hào)中斷，可以光纖使用情況為依據(jù)高效查找故障原因;此外，光纖有序編號(hào)方便后期維護(hù)工作的開展。接下來(lái)是網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)調(diào)試，網(wǎng)絡(luò)調(diào)試一般使用網(wǎng)絡(luò)報(bào)文記錄分析儀完成，分析儀全面采集變電站網(wǎng)絡(luò)報(bào)文，在此基礎(chǔ)上實(shí)施多元分析獲取二次系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)、GOOSE網(wǎng)絡(luò)的故障情況。最后是虛端子連接調(diào)試，虛端子是指SV信號(hào)、GOOSE信號(hào)邏輯連接點(diǎn)，SV信號(hào)、GOOSE信號(hào)在變電站起到變量傳輸作用。網(wǎng)絡(luò)虛端子連接調(diào)試是保障智能變電站信息正常傳輸?shù)幕緱l件。

四、智能變電站繼電保護(hù)自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用

智能變電站繼電保護(hù)調(diào)試后實(shí)現(xiàn)了繼電保護(hù)的自動(dòng)化，本文主要分析繼電保護(hù)自動(dòng)化技術(shù)在智能變電站中的應(yīng)用，表明繼電保護(hù)調(diào)試的重要性。

4.1自動(dòng)化技術(shù)在變壓器保護(hù)中的應(yīng)用

變壓器是智能變電站的核心，在智能變電站的使用過程中變壓器起到關(guān)鍵的作用，變壓器直接關(guān)系到整個(gè)智能電網(wǎng)的運(yùn)行效果。智能變電站繼電保護(hù)調(diào)試之后，自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用到變壓器保護(hù)中，具體的應(yīng)用主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面，分別是：（1）瓦斯保護(hù)，變壓器運(yùn)行中的變壓器油應(yīng)該保持在最優(yōu)質(zhì)的狀態(tài)，當(dāng)變壓器油出現(xiàn)問題或者油箱自身出現(xiàn)問題后，就會(huì)直接影響變壓器的使用，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)釋放易燃易爆氣體以及有毒氣體，進(jìn)而降低了變壓器的安全水平，繼電保護(hù)自動(dòng)化技術(shù)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)督變壓器的運(yùn)行，監(jiān)控瓦斯氣體，變壓器運(yùn)行中有瓦斯超標(biāo)的情況時(shí)繼電保護(hù)自動(dòng)化技術(shù)就會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)斷電，及時(shí)發(fā)出警報(bào)提示，以免故障繼續(xù)擴(kuò)大;（2）短路保護(hù)，繼電保護(hù)自動(dòng)化技術(shù)在阻抗繼電保護(hù)器的作用下保護(hù)變壓器短路，繼電保護(hù)自動(dòng)化技術(shù)保證智能變電站在短路狀態(tài)下也能繼續(xù)運(yùn)行，提高智能變電站的運(yùn)行水平。

4.2自動(dòng)化技術(shù)在線路接地保護(hù)中的應(yīng)用

智能變電站中的線路非常復(fù)雜，線路數(shù)量分布較多，線路接地是一項(xiàng)重要的工作，智能變電站中不同的線路應(yīng)采用不同的方法，自動(dòng)化技術(shù)能夠準(zhǔn)確地區(qū)分線路接地的方法，根據(jù)智能變電站的實(shí)際需求給出合適的方法。智能變電站中的線路接地保護(hù)分為小電流型接地、大電流型接地，智能變電站中故障的種類及原因不同，考慮到不同因素對(duì)智能變電站的影響，在繼電保護(hù)自動(dòng)化技術(shù)的作用下，有效分辨智能變電站接地線路的問題，提高智能變電站線路接地保護(hù)的水平。

4.3自動(dòng)化技術(shù)在母線保護(hù)中的應(yīng)用

將繼電保護(hù)自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用到智能變電站的母線保護(hù)中，會(huì)根據(jù)智能變電站中母線的實(shí)際應(yīng)用給出相應(yīng)的措施。母線保護(hù)可以分為差動(dòng)保護(hù)、相位保護(hù)，這兩種母線保護(hù)有著一定的差異，其目的都是為了保障智能變電站的高效運(yùn)行。繼電保護(hù)自動(dòng)化技術(shù)在母線中的差動(dòng)保護(hù)需要在母線元件上安裝電流互感器，促使電流互感器與母線電流保持一致的變化。智能變電站中二次繞組和母線連接以后，直接把繼電保護(hù)裝置安裝到母線差動(dòng)的地方，這樣才能完成母線保護(hù)的工作。

五、智能變電站繼電保護(hù)調(diào)試中的重要問題

5.1廠內(nèi)聯(lián)調(diào)

智能變電站繼電保護(hù)調(diào)試工作要以實(shí)際為主，廠內(nèi)聯(lián)調(diào)是繼電保護(hù)調(diào)試技術(shù)中的重要問題。我國(guó)智能電網(wǎng)的規(guī)模逐漸擴(kuò)大，智能電網(wǎng)中的變電站數(shù)量也越來(lái)越多，智能變電站中投入了大量的元件、設(shè)備，組織好元件與設(shè)備的廠內(nèi)聯(lián)調(diào)，才能保障智能變電站繼電保護(hù)的可靠性。智能變電站繼電保護(hù)調(diào)試工作需組織好廠內(nèi)聯(lián)調(diào)的工作。智能變電站繼電保護(hù)調(diào)試的設(shè)備因生產(chǎn)廠家的不同存在不同的標(biāo)準(zhǔn)，這樣就會(huì)影響設(shè)備在智能變電站中的使用。智能變電站繼電保護(hù)工作開展時(shí)組織了廠內(nèi)聯(lián)調(diào)的工作，準(zhǔn)確定義安裝設(shè)備中的標(biāo)準(zhǔn)，保證合并單元采樣的有序?qū)嵤?。智能變電站繼電保護(hù)調(diào)試中，從設(shè)備、元件的采購(gòu)階段就實(shí)行廠內(nèi)聯(lián)調(diào)工作，發(fā)現(xiàn)設(shè)備聯(lián)調(diào)中出現(xiàn)的問題，逐步改造智能變電站繼電保護(hù)中的設(shè)備，適當(dāng)?shù)刈錾?jí)處理。智能變電站繼電保護(hù)廠內(nèi)聯(lián)調(diào)之后更能實(shí)現(xiàn)整個(gè)變電站的安全與穩(wěn)定，以免影響智能變電站的使用。

5.2測(cè)試接線

智能變電站繼電保護(hù)調(diào)試中組織測(cè)試接線工作，測(cè)試接線的直接目的就是檢查智能變電站繼電保護(hù)裝置的可靠性，促使繼電保護(hù)能夠達(dá)到安全、穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)而提高智能變電站繼電保護(hù)的運(yùn)行水平和工作效率。智能變電站繼電保護(hù)測(cè)試接線時(shí)，使用尾纖把測(cè)試儀和保護(hù)設(shè)備連接好，測(cè)試儀中發(fā)出的電流、電壓以數(shù)據(jù)的形式產(chǎn)生，這時(shí)保護(hù)裝置就會(huì)有GOOSE信號(hào)，完成繼電保護(hù)的系統(tǒng)檢測(cè)。測(cè)試接線的整間調(diào)試工作中，應(yīng)該利用以往傳統(tǒng)的繼電保護(hù)測(cè)試儀完成工作，主要是為了獲取準(zhǔn)確的結(jié)果，合并單元需和檢測(cè)儀連接好，完成繼電保護(hù)電力控制測(cè)試、電力保護(hù)測(cè)試。智能變電站繼電保護(hù)調(diào)試中測(cè)試接線的信息分析了變電站電流的通過實(shí)況，由此發(fā)現(xiàn)電流傳輸中的問題，對(duì)于解決智能變電站中的問題具有重要作用。

5.3光纖調(diào)試

在智能變電站繼電保護(hù)調(diào)試工作中，光纖調(diào)試是不能忽視的問題，光纖調(diào)試的問題主要表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：第一，智能變電站的光纖要遵循一用一備的原則，當(dāng)光纖發(fā)生問題之后可以及時(shí)更換，保證智能變電站繼電保護(hù)的正常運(yùn)行，避免智能變電站發(fā)生安全事故，提高整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)的安全運(yùn)行;第二，智能變電站運(yùn)行中使用的所有光纖，纖芯都要進(jìn)行衰耗測(cè)試，測(cè)試通過之后才能把光纖投入使用，在光纖調(diào)試工作中需仔細(xì)記錄光纖運(yùn)行數(shù)據(jù)，以免光纖運(yùn)行中出現(xiàn)質(zhì)量問題，維護(hù)智能變電站的安全運(yùn)行。

5.4檢測(cè)調(diào)試

智能變電站繼電保護(hù)調(diào)試時(shí)組織了檢測(cè)調(diào)試，檢測(cè)調(diào)試是需要注意的問題，智能變電站繼電保護(hù)運(yùn)行需要依靠檢測(cè)技術(shù)，檢測(cè)調(diào)試中記錄下智能變電站繼電保護(hù)的通信模式，多元化分析記錄的數(shù)據(jù)，為智能變電站繼電保護(hù)提供有效的調(diào)試。檢測(cè)調(diào)試有助于發(fā)現(xiàn)智能變電站繼電保護(hù)中的突發(fā)問題，檢測(cè)系統(tǒng)會(huì)把問題直接上報(bào)給報(bào)警系統(tǒng)，這樣才能讓工作人員快速地發(fā)現(xiàn)智能變電站的運(yùn)行問題，維護(hù)智能變電站的運(yùn)行穩(wěn)定。

六、結(jié)論

綜上所述，通過分析發(fā)現(xiàn)，智能變電站在運(yùn)行過程中，繼電保護(hù)所發(fā)揮出的作用和價(jià)值是非常明顯的，且自身的優(yōu)勢(shì)與特點(diǎn)也非常突出，特別是在當(dāng)前智能化變電站的廣泛推廣和應(yīng)用中，在這樣的社會(huì)背景下，工作人員就需要不斷加強(qiáng)智能變電站的優(yōu)點(diǎn)宣傳，加快智能變電站的建設(shè)，并定期對(duì)其中的繼電保護(hù)系統(tǒng)展開檢測(cè)和調(diào)試工作，保證智能變電站繼電保護(hù)的安全運(yùn)行。了解變電站繼電保護(hù)的作用也是非常關(guān)鍵的，相關(guān)人員要把握檢測(cè)與調(diào)試的主要方法，這樣才能保證智能變電站繼電保護(hù)的正常運(yùn)作。

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