淺談就地化保護仿真測試與運維技術的研究及應用

祝琳+杜興偉

摘要 近年來，智能站繼電保護技術取得了長足發(fā)展。電子式互感器、合并單元、智能終端等新設備大量應用，二次設備的布置方式由保護小室向戶外柜、預制艙等就地化方式過渡。

關鍵詞 就地化保護；單裝置模擬量通道；雙段線路保護

中圖分類號G2 文獻標識碼A 文章編號2095—6363（2017）03—0055—01

隨著智能變電站等新技術新設備的應用和安裝方式的變化，給繼電保護專業(yè)帶來了新的問題和挑戰(zhàn)：1）智能站繼電保護速動性、可靠性尚需提高；2）二次“虛回路”無法直觀可見，試驗驗證困難；3）戶外柜安裝的二次設備防護等級低，故障率較高；4）現(xiàn)場調試工作量大，運維難度加大，停電時間長。

為了解決上述問題，經(jīng)過大量的試驗研究，推出了新一代繼電保護裝置——就地化保護，與現(xiàn)有保護相比，就地化即插即用保護具有裝置小型化、安裝就地化、接口標準化的特點。就地化即插即用保護取消了液晶及操作面板，所有對裝置信息的觀測及操作將通過遠方完成，另外跨間隔保護（母線保護、變壓器保護）將采用分布式環(huán)網(wǎng)冗余結構，其保護功能配置、通信模式及通信協(xié)議都發(fā)生了根本性變化。這些變化對就地化保護裝置的測試及運維都提出了新的要求。

實現(xiàn)就地化安裝繼電保護設備的關鍵在于工業(yè)電子技術和結構設計技術的發(fā)展。傳統(tǒng)變電站的保護設備與設備之間采用電纜來傳遞信號，其調試方式是在變電站現(xiàn)場進行單裝置或者單屏完成模擬量、開入開出及邏輯調試后，進行帶開關的傳動試驗。智能變電站的保護設備與設備之間統(tǒng)一使用IEC61850規(guī)約，以基于網(wǎng)絡傳輸?shù)臄?shù)字信號的形式來傳遞信號。所以智能變電站的調試引入了FAT（工廠驗收測試factory acceptance test）和SAT（現(xiàn)場驗收測試site acceptance test）的手段，在工廠內進行各種二次設備聯(lián)調，解決不同設備的互操作性的問題，加快現(xiàn)場調試的進度。對于就地化的保護設備，其模擬量和跳閘出口采用傳統(tǒng)電纜方式，起失靈和閉重等聯(lián)閉鎖信息又以GOOSE報文的形式，通過過程層網(wǎng)絡進行傳遞，既不同于傳統(tǒng)變電站，也不同于智能變電站，所以就地化保護的聯(lián)調方式也是本項目研究的重點。

就地化保護取消了液晶及操作面板，所有對裝置信息的觀測及操作將通過遠方完成。跨間隔保護（母線保護、變壓器保護）將采用分布式環(huán)網(wǎng)冗余結構，其保護功能配置、通信模式及通信協(xié)議都發(fā)生了根本性變化。

就地化保護是一個黑盒子，無液晶和鍵盤等傳統(tǒng)的MMI設備。變電站運維人員如果要了解保護目前的狀態(tài)，無法直接在保護上看到。因此，在站端保護綜合管理單元，必須能夠提供保護信息的合理展示界面，供運維人員查看，并且展示的信息量應不少于原本在保護MMI上液晶屏能夠展示的信息。為此，就需要解決信息獲取和信息展示兩方面的問題。

綜合管理單元與保護之間有通信連接，本身具備獲取保護信息的能力，但目前能夠獲取的信息并不足以滿足保護人機界面展示的全部信息需求。

目前通信多采用DL/T 860規(guī)范，通過標準的DL/T860通信能夠獲取的保護信息主要有保護的模擬量（保護采集的模擬量和保護自身在線監(jiān)測狀態(tài)的模擬量）、開關量、壓板狀態(tài)、告警、動作事件、故障量、錄波文件、定值等信息，但對于保護原本能在液晶上顯示的模式的設置、板卡投退設置、通信口設置以及保護私有信息設置等信息，僅通過標準的通信方式則無法獲得。需對這些信息進行分析和分解，將其納入對外通信的標準規(guī)約（一般考慮DL/T 860）可以傳送的范圍，以達到統(tǒng)一通信接口、統(tǒng)一處理、統(tǒng)一界面展示的目的。對信息的分解，遵循“按需分解”的原則，至少劃分為面向廠家的信息和面向運維的信息。面向廠家的信息即廠家調試人員和工程人員需要但投運后變電站運行檢修人員不需要的信息，這些信息屬于私有信息，不要求通過統(tǒng)一的通信規(guī)約送出，只要廠家自己的工具能夠支持維護就可以了。面向運維的信息則是在裝置投運后運行檢修過程中必需的信息，應要求能在裝置模型中包含，可以通過統(tǒng)一的通信規(guī)約送給站端綜合管理單元。

在獲取到保護原有液晶屏能夠展示的所有信息之后，如何展示的問題就擺在面前。有兩種可能的展示方式，一種是虛擬液晶展示，另一種是白定義界面展示。

虛擬液晶展示是指在綜合管理單元界面上繪制出與保護原有面板相同的畫面，同樣具有液晶屏和各種按鍵，液晶屏上顯示的內容及其顯示方式與具備液晶屏的保護顯示的一模一樣，按鍵也可以模擬真實按鍵的操作與液晶屏互動。采用虛擬液晶的展示方式，優(yōu)點是可以使熟悉原有保護人機界面的運維人員延續(xù)以前的運行維護習慣，實現(xiàn)對就地化保護新型設備維護的平穩(wěn)過渡。

自定義界面展示是指不按保護液晶屏的模式，而是由綜合管理單元自己來決定所有信息的展示方式。一般來說，綜合管理單元對于保護信息的展示都有相對獨立的設計，對保護的各種信息多為分區(qū)域展示，再根據(jù)信息的重要程度輔以分層顯示，足以滿足各種信息的展示需求。白定義界面展示的優(yōu)點是可以根據(jù)運維人員的要求，按照運維人員認為的重要性對信息進行分級定制，使重要信息能夠以更為突出的方式顯示，而相對次要的信息則可以隱藏在次級或者更深層級的界面，使界面更簡潔明了。不足之處則是對于那些多年來習慣于從MMI查看保護信息的運維人員，可能一時難以適應。

就地化的現(xiàn)場調試主要包含2個方面：

1）保護裝置開入開出正確性檢查。就地化保護既有傳統(tǒng)電纜接入模擬量和開關量，也有GOOSE傳遞的起失靈、閉鎖重合閘、遠跳等聯(lián)閉鎖信息。就地化保護通過航空電纜，將裝置的開入開出及光纖轉接至端子箱或者匯控柜內的轉接端子排上，再通過轉接端子排引入各個環(huán)節(jié)。為了全面測試就地化保護的性能、縮短就地化保護設備現(xiàn)場調試時間，綜合傳統(tǒng)保護和智能保護的現(xiàn)場調試方式，就地化保護現(xiàn)場調試方案可定為：

（1）單裝置模擬量通道檢查：測試儀接在端子箱或者匯控柜內的交流轉接端子上，加入激勵量對就地化裝置的各個交流輸入通道進行檢查和校正，確保各個通道測量正常。

（2）

單裝置開關量通道檢查：就地化裝置的開關量通道檢查包括傳統(tǒng)開關量檢查和GOOSE開關量檢查兩個方面。一是傳統(tǒng)開關量檢查。在端子箱或者匯控柜內的開入開出轉接端子上，采用與傳統(tǒng)保護一致的方式檢測開入量和開出量的正確性。二是GOOSE開關量的檢查。將配置好全站SCD導入數(shù)字化測試儀，采用與數(shù)字化保護一致的方式檢測GOOSE開關量的正確性。

（3）雙端線路保護的聯(lián)調檢查：就地化線路光纖縱差保護的完整調試，需要與對側變電站的線路保護配合，設定好本側識別碼和對側識別碼，保證光纖通道握手成功后。斷開被測線路保護一側的斷路器，或者將該側線路保護的TWJ開入與正電源短死，通過測試儀在被測線路保護的一側加入超過差動定值門檻的激勵量，驗證線路保護的光纖差動邏輯正確性和出口的正確性。同時也進行了開關傳動，驗證了二次接線的正確性。

2）保護裝置通訊正確性檢查。就地化裝置的信息需上送到子站和各級主站系統(tǒng)，各主子站系統(tǒng)都需進行通信對點工作。現(xiàn)行的智能變電站站內子站系統(tǒng)采用實際對點方式進行，該方式需從外回路出發(fā)，工作效率低。故在站內子站系統(tǒng)實際對點工作完成后，確保了外回路的正確性的情況下，對于各級主站系統(tǒng)的通信對點工作，一般采用裝置的虛擬發(fā)送功能進行，該方式大大方便了現(xiàn)場的通信對點工作。

而就地化裝置沒有界面，無法采用裝置虛擬發(fā)送的功能進行對點工作，對現(xiàn)場的通信對點調試工作帶來了困難。為了解決該問題，考慮接入一套仿真調試工具，代替實際裝置，用于通信對點調試工作。