某110 kV智能變電站全站繼電保護調試方案研究

摘要：隨著南方電網公司建設數(shù)字化智能電網的戰(zhàn)略推進，智能變電站必然成為變電站未來的發(fā)展方向，技術的迭代對電力從業(yè)人員也提出了新的要求。繼電保護作業(yè)人員必須詳細了解智能變電站工作原理，熟悉掌握智能變電站相關繼電保護設備的調試方法。鑒于此，基于江門某110 kV智能變電站的投產驗收，詳細闡述智能變電站各類繼電保護設備的原理及調試方法，為繼電保護從業(yè)人員提供一種實用的智能站全站繼電保護調試方案。

關鍵詞：智能變電站；繼電保護；保護原理；調試方案

中圖分類號：TM77" " 文獻標志碼：A" " 文章編號：1671-0797（2024）17-0026-04

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2024.17.007

0" " 引言

隨著以“一個世界，一種技術，一種標準”為理念的新的信息交換標準的提出，國內電力行業(yè)逐步采用IEC 61850標準來進行電力系統(tǒng)信息交換的標準化建設。隨著南方電網公司建設數(shù)字電網的戰(zhàn)略推進，采用IEC 61850標準實現(xiàn)全站通信的智能變電站逐步成為未來的發(fā)展趨勢。變電站作為電能輸送和供配的樞紐，需要定期對站內設備進行定期檢驗來確保設備功能正常，而繼保設備的定期檢驗也是工作的重中之重[1]。智能變電站無論是在結構上還是工作原理上都與常規(guī)變電站有著較大區(qū)別，新技術的引入也必然伴隨著原有的繼電保護設備調試檢驗方法的升級。當下智能變電站越來越多，然而二次作業(yè)人員的智能站繼電保護調試定檢水平參差不齊，無法在當前更新?lián)Q代的大趨勢下滿足繼電保護設備調試維護工作的需求。因此，本文以江門110 kV智能變電站學堂站為例，詳細闡述智能站繼電保護設備的調試原理及方法。

1" " 智能變電站簡介

智能變電站與常規(guī)變電站的不同之處就在于其采用一系列智能設備建成，智能設備具有可靠、先進、環(huán)保、集成等特點，通過過程層網絡將智能設備聯(lián)系起來，以過程層交換機為中樞來完成站內信息的測量、采集、計量、保護、控制、檢測等工作。智能設備互聯(lián)能實現(xiàn)通信網絡平臺化、全站信息數(shù)字化、信息共享標準化，從而具備智能調節(jié)、協(xié)同互助、在線分析決策等高級功能。

圖1所示為江門110 kV智能變電站學堂站網架結構圖。該站采用經典的三層兩網結構，三層即站控層、間隔層、過程層，站控層是指變電站的監(jiān)視控制中心，間隔層是指各個間隔的保護、測控裝置，過程層是指負責采集信息的合并單元及負責執(zhí)行主控室命令的智能操作箱；兩網就是負責站控層與間隔層設備通信的站控層網絡以及負責過程層和間隔層設備通信的過程層網絡。站控層網絡和過程層網絡均采用IEC 61850規(guī)約進行通信，不同的是站控層通信采用網線連接使用MMS通信，過程層網絡采用光纖連接使用GOOSE通信。

智能變電站與傳統(tǒng)變電站相比，最大的不同就是使用光纖GOOSE網絡連接代替了電纜連接，用數(shù)字通信代替了模擬量傳遞信息。傳統(tǒng)變電站的繼電保護調試需要使用繼保試驗儀接入保護裝置的電流、電壓回路端子來模擬電流、電壓輸入，還需要引出繼電保護裝置的開出回路至繼保試驗儀來采集保護裝置的動作出口情況，結合兩者來判斷保護裝置的邏輯是否正確，此為傳統(tǒng)變電站的調試定檢方法，此種接線由于有實際回路連線，操作起來比較清晰。但是智能變電站并無相關的電流/電壓回路接線、開入/開出回路接線，沒有實際回路接線，無法使用傳統(tǒng)方法進行繼電保護調試工作。

2" " 智能站繼電保護調試原理

本文所述的110 kV智能變電站的保護裝置包括主變保護、110 kV線路保護。由于10 kV饋線保護裝置與開關安裝至同一高壓柜，無須采用智能方案，因此10 kV部分仍采用常規(guī)調試方案，且110 kV變電站不配置母線保護，故本文不討論這兩種保護。

2.1" " 主變保護調試原理

該110 kV智能變電站主變保護采用雙重化配置，即采用兩套保護分別對應兩組跳閘線圈，裝置分別為國電南瑞科技股份有限公司的NSR-378T1-DG-N和南瑞繼保工程技術有限公司的PCS-978GT1-DG-N。本站主變的主保護為差動保護，后備保護配置有距離保護、零序保護、過激磁保護等，本文著重介紹差動保護原理。

縱差保護是指由變壓器各側外附CT構成的差動保護。變壓器差動是保護差動中最為復雜的，原因在于變壓器高、低側的繞組接線方式不同，存在Y/Δ轉換。這樣進行繼電保護調試就要計算高低壓側額定電流Ie，公式如下：

2.2" " 線路保護調試原理

該110 kV智能變電站線路保護采用單套配置，國電南京自動化股份有限公司生產，裝置型號為PSL-603UDGA-DG-N。該線路保護配置的主保護為縱聯(lián)差動保護，差動保護通道采用復用光纖通道，其原理如圖3所示。后備保護配置有細分的Ⅰ/Ⅱ/Ⅲ段接地距離、相間距離保護等。

3" " 智能變電站繼電保護調試方案

3.1" " 設備連接

智能變電站由于站控層和過程層無電纜連接，電流、電壓等模擬信號由合并單元測量轉換成數(shù)字信號由SV協(xié)議傳輸至間隔層設備，其他回路如跳閘信號、閉鎖信號等采用GOOSE協(xié)議傳輸。因此現(xiàn)場可以采用兩種測試系統(tǒng)方案：可以使用數(shù)字測試儀采用光纖接入的方式獨立校驗保護功能邏輯、動作時間特性；也可以采用常規(guī)測試儀器以電纜連接的方式從合并單元和智能終端接入，測試整組系統(tǒng)，可同時驗證合并單元、保護、智能終端完整回路的正確性。當下為提高調試效率，節(jié)約人力成本，均采用第一種調試接線方案，其連接方式如圖4所示，智能變電站用光纜和虛端子的配合代替了常規(guī)變電站直觀的二次電纜，因此應對SV和GOOSE傳輸機制有清晰的了解，連接試驗儀時，應正確配置SCD、CID文件，SV和GOOSE的MAC地址、APPID、VLAN，SV通道數(shù)目和延遲，SV、GOOSE映射等信息。

3.2" " 功能調試

繼電保護調試之前需要進行準備工作，如辦理工作票、準備儀器、測試工具等，還要收集變電站的圖紙資料、設備說明書、變電站配置描述文件（SCD文件）、智能電子設備的ICD和CID文件。準備工作完畢后，如果是新站投運調試則可以直接開始調試工作，如果是日常運行變電站某間隔保護調試則還需要做安全措施。安全措施就是將帶電設備和運行間隔與調試設備和停電間隔隔離起來的一種措施，其主要目的是保護人身安全防止觸電，以及保護設備安全防止誤碰、誤出口等情況的發(fā)生。安全措施是繼電保護調試工作中非常重要的環(huán)節(jié)，由專門的二次措施單來進行管控[2]。

繼電保護調試內容細分較多，如硬壓板的功能檢測，它包括間隔設備的檢修硬壓板、遠方操作硬壓板，過程層設備的檢修硬壓板、出口硬壓板，主變設備還有本體非電量保護硬壓板。還有軟壓板的功能檢測，它包括保護功能軟壓板，如差動保護、重合閘、距離保護、過流保護軟壓板；如GOOSE開入、開出口軟壓板，需要驗證壓板退出后，保護不再判別接收和發(fā)送GOOSE變位信息，但GOOSE鏈路狀態(tài)不中斷；如SV接收軟壓板，保護裝置應按合并單元設置“SV接收軟壓板”，驗證壓板退出后保護不再判別對應鏈路采樣值[3]。

繼電保護功能調試前還要進行CT回路的絕緣測試，防止CT回路絕緣低導致采樣失真，同時還要對繼電保護裝置進行采樣驗證，即使用繼保試驗儀器輸入電流、電壓信息以檢測繼電保護裝置采樣功能是否正確，采樣功能無異常再進行下一步功能的檢測，按照上述介紹的繼電保護調試原理進行，使用繼保試驗儀模擬相應故障場景逐一驗證裝置投入的保護功能的正確性。如主變保護的調試，首先要根據(jù)公式計算各側的額定電流，再折算電流至同一側，加量驗證平衡性，然后調試比率差動保護，驗證其工作區(qū)間和K值是否正確。線路保護也要驗證縱連差動保護，其中要注意設置保護裝置的通道環(huán)回試驗模式，用自環(huán)加量減半的方式來驗證差動動作值的正確性。保護功能檢測完畢后要進行整體傳動調試，即投入出口跳閘功能，模擬故障場景保護動作出口跳閘對應開關，以此來驗證整個回路的正確性。至此，繼電保護調試工作完畢，可以清理現(xiàn)場的設備和工具并恢復開工前所做的安全措施。

4" " 結束語

本文基于江門110 kV智能變電站學堂站整體驗收工程，介紹了一種智能變電站繼電保護設備調試方案，首先介紹了智能變電站與常規(guī)變電站的區(qū)別，深入分析了該區(qū)別對繼電保護調試工作的影響；接著介紹了110 kV學堂站繼電保護設備及其保護功能原理，明確了智能站繼電保護調試的理論框架；最后結合實際現(xiàn)場工作，從接線原理開始，從調試前準備、安全措施、壓板檢測、保護功能調試驗證等幾個方面闡述了智能站繼電保護調試的整體方案及其注意事項，為智能站的繼電保護調試工作提供了實用方案。

[參考文獻]

[1] 國家電力調度通信中心.國家電網公司繼電保護培訓教材[M].北京：中國電力出版社，2009.

[2] 馬婧怡.關于智能變電站繼電保護調試方法及其應用的研究[J].百科論壇電子雜志，2019（3）：366.

[3] 姜明.智能變電站繼電保護檢測與調試方法分析[J].科技創(chuàng)新導報，2015，12（17）：112.

收稿日期：2024-05-11

作者簡介：鄧小柳（1987—），女，廣東江門人，工程師，從事變電技術管理及繼電保護調試等方面工作。