智能變電站繼電保護系統調試探討

王銘

【摘 ?要】伴隨智能變電站的發展，繼電保護系統的調試內容有相應的增加，調試方法也有所改進，結合220kV智能變電站繼電保護系統的調試，簡單介紹了繼電保護系統的調試，為后續智能變電站工程調試提供借鑒。

【關鍵詞】智能變電站;調試;繼電保護系統;二次設備

隨著智能電網的發展，智能化變電站已成必然趨勢。智能變電站繼電保護系統調試不同于常規變電站，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區別。新型電氣設備（合并單元、智能終端、網絡交換機）本身的功能和特性，以及電氣設備與二次設備之間的配合程度，都有可能對變電站的穩定運行造成影響。在智能供電系統中，繼電保護裝置的快速反應能力主要取決于合并單元采樣是否同步以及過程層網絡是否穩定可靠。

1 所調智能站繼電保護系統配置情況

所調試的智能變電站監控系統采用三層兩網結構，由站控層、間隔層、過程層設備及站控層網絡（MMS）、過程層網絡（GOOSE）組成。如圖1。

間隔層網絡為雙星型拓撲結構，傳輸MMS報文與GOOSE報文，借助相關網絡設備實現與本間隔其它設備、其它間隔設備以及站控層之間的網絡通信。

過程層按電壓等級組網，220、110kV電壓等級GOOSE網和SV網共網設置，網絡采用星形結構。220kV雙重化配置的保護和安全自動裝置分別與對應的過程層網絡相連接，測控裝置雙跨兩個網絡，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絡。

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

站控層校時：采用SNTP網絡校時方式;間隔層與過程層設備采用硬接點IRIG-B（DC）、1588協議（需功能滿足），光纖B碼同步對時或校時;IRIG-B（DC）應能夠方便地擴展。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的調試內容

2.1 繼電保護調試

2.1.1 電壓、電流采樣的檢測。在智能變電站中，使用數字化保護測試儀，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。對于有跨間隔數據要求的保護裝置，可以用兩根光纖同時輸入來自不同間隔合并單元的數字量，實現數字電壓、電流數據的采樣。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送跳閘令，通過GOOSE組網口傳送相互之間的聯閉鎖信號。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，依據設計院的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;然后按相同的接線方式，突然增加電流量或電壓量，通過網絡分析儀查看電壓、電流波形是否同時突變，檢查電壓、電流采樣是否相差整數倍周期，以此來判斷電壓、電流是否同步。②對于跨間隔數據的保護，校驗不同間隔數據的同步性尤為重要。按圖3所示，用傳統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倍周期和整數倍周期，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 光纖回路調試

智能變電站大量使用光纖傳輸，光纖已經成為繼電保護系統不可或缺的一部分。光纖回路的試驗猶如傳統站電纜的絕緣、對芯一樣必不可少，試驗主要內容有：第一，每條光纖芯（含備用芯）做光收發器件功率測試、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）、保護接收智能終端GOOSE中斷（組網）、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）。③測控：測控接收合并單元SV中斷（組網）、測控接收合并單元GOOSE中斷（組網）、測控接收智能終端GOOSE中斷（組網）。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）、合并單元接收測控GOOSE中斷（組網）、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 其它回路調試

智能變電站“三層兩網”的通信網絡包括MMS網與GOOSE網絡兩部分，保護間相互閉鎖、遙控分合命令都通過網絡以GOOSE 形式傳輸到智能終端。繼電保護裝置能否快速反應主要取決于網絡連接和數據傳輸的質量，這與常規變電站二次回路相仿。整個網絡系統的核心部件是交換機，變電站能否穩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據包;二是VLan 劃分功能，檢查劃分為不同VLan 的端口之間是否實現了有效的隔離;三是報文優先級QoS 功能，測試GOOSE 報文能否優先傳輸;四是交換機廣播風暴抑制功能;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，當交換機端口工況異常（如失電、端口速率不匹配）時，應能告警并記錄。

3 智能變電站繼電保護調試應用

在智能變電站繼電保護調試的應用中，GOOSE的連線很重要，傳統變電站應用硬電纜接線，其應用與GOOSE連線的作用相同，在配置調試后對信號進行接收、傳輸，GOOSE還可詳細對信息進行記錄，一旦在實際的應用中出現了問題，例如保護裝置跳閘，光網口燈出現提示，且沒有信息傳送，這時需要對數據開入信息進行檢查，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置進行檢查和試驗，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試設置操作的優點，它可對存在隱形問題的裝置或線纜進行檢出，避免遺漏。

結束語

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

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（作者單位：國網山西省電力公司檢修公司）