周建平

摘 要：隨著智能變電站的快速發(fā)展，目前的新建變電站多以智能變電站為主，而運(yùn)用于智能變電站的繼電保護(hù)裝置與常規(guī)站繼電保護(hù)裝置產(chǎn)生了很大的區(qū)別，特別是在SV網(wǎng)與GOOSE命令的應(yīng)用上，顛覆了常規(guī)繼電保護(hù)裝置弱點(diǎn)開入、強(qiáng)電開出的概念，二次回路顯得更為抽象化。因此，智能變電站繼電保護(hù)裝置的測(cè)試方式也不同以往，各類故障量由之前模擬量輸入變成了數(shù)字量輸入，同時(shí)，對(duì)于測(cè)試重點(diǎn)和測(cè)試方法也發(fā)生了很大的改變。該文針對(duì)智能站的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，以線路保護(hù)裝置的測(cè)試技術(shù)為例，具體闡述智能變電站繼電保護(hù)裝置的測(cè)試方法和要求。

關(guān)鍵詞：智能變電站 繼電保護(hù) 測(cè)試技術(shù)

中圖分類號(hào)：TM77 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）11（b）-0116-02

相比于傳統(tǒng)常規(guī)變電站，智能變電站中一、二次設(shè)備在數(shù)據(jù)信息傳遞方面已大不相同。在智能變電站中，常規(guī)電流、電壓電纜被光纖SV網(wǎng)替代；間隔層二次設(shè)備與變壓器、斷路器智能組件或智能單元之間的光纖GOOSE通信替代了原有直接電纜連接通信。過程層網(wǎng)絡(luò)的組建使得智能變電站信息的全站數(shù)字化和信息交互的網(wǎng)絡(luò)化。線路保護(hù)作為變電站中重要的二次保護(hù)設(shè)備，其設(shè)備本身及其對(duì)外連接隨著智能變電站的投入都發(fā)生了很大變化。針對(duì)這些變化，文章提出來新的測(cè)試方法。

1 智能變電站的特點(diǎn)

智能變電站興起于IEC 61850規(guī)約提出之后，比數(shù)字化變電站概念更全面、更高級(jí)。根據(jù)IEC 61850規(guī)約，智能變電站采用分布式分層布置形式，具體由三層兩網(wǎng)架構(gòu)實(shí)現(xiàn)，三層兩網(wǎng)即站控層、間隔層、過程層和站控層網(wǎng)絡(luò)、過程層網(wǎng)絡(luò)。相比于傳統(tǒng)常規(guī)變電站，智能變電站實(shí)現(xiàn)了全站通信規(guī)約的統(tǒng)一，實(shí)現(xiàn)了三層設(shè)備間數(shù)據(jù)信息的共享和設(shè)備互操作性，這也是智能變電站稱得上“智能”的最根本的因素。

智能變電站最突出的特點(diǎn)有兩個(gè)，一是一次設(shè)備智能化，主要體現(xiàn)在ECT/EVT或OCT/OVT和斷路器、變壓器智能組件或智能單元的應(yīng)用，這是實(shí)現(xiàn)站內(nèi)信息數(shù)字化、信息傳遞網(wǎng)絡(luò)化的基礎(chǔ)；二是統(tǒng)一的通信網(wǎng)絡(luò)，IEC 61850規(guī)約統(tǒng)一規(guī)定了站內(nèi)站控層網(wǎng)絡(luò)、過程層網(wǎng)絡(luò)的3種通信規(guī)約，即MMS、GOOSE和SV，避免了廠家自有通信規(guī)約對(duì)不同廠家設(shè)備間通信造成的弊端，為站內(nèi)設(shè)備間信息傳遞和設(shè)備互操作提供了規(guī)約基礎(chǔ)。在此基礎(chǔ)之上，變電站自動(dòng)化、智能化運(yùn)行管理系統(tǒng)的提出、建立和應(yīng)用是必然的結(jié)果，也是智能變電站的最直接的體現(xiàn)。

對(duì)于220kV智能變電站，間隔層線路保護(hù)與測(cè)控一體化，并按照單間隔單保護(hù)配置。線路保護(hù)測(cè)控裝置通過光纖直接采樣獲取數(shù)字化電壓電流信息，線路保護(hù)測(cè)控裝置、合并單元和互感器是電壓電流信息傳輸過程中的3個(gè)節(jié)點(diǎn)，合并單元作為樞紐節(jié)點(diǎn)，通過點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的連接方式分別與互感器和線路保護(hù)測(cè)控裝置相連。線路保護(hù)測(cè)控裝置通過光纖直連智能斷路器或智能終端，利用GOOSE規(guī)約傳遞跳閘命令，同時(shí)開關(guān)位置等GOOSE開入信息也通過該點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光纖獲取。間隔內(nèi)保護(hù)設(shè)備間啟失靈、重合閘或閉鎖等信息及跨間隔信息等通過GOOSE網(wǎng)傳輸。

2 智能變電站繼電保護(hù)裝置測(cè)試方法

繼電保護(hù)裝置必須滿足“四性”要求，即可靠性、選擇性、速動(dòng)性、靈敏性，它是電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行3道防線中最重要的的第一道防線。在保證繼電保護(hù)裝置功能不變的基礎(chǔ)上，智能變電站改進(jìn)站內(nèi)設(shè)備間信息傳遞、共享方式，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備互操作，即改變了設(shè)備間信息的交互方式。

相比于傳統(tǒng)常規(guī)變電站，智能變電站中一、二次設(shè)備在數(shù)據(jù)信息傳遞方面已大不相同。在智能變電站中，電子式或光電式互感器替代了常規(guī)CT/PT，常規(guī)電流電纜被光纖SV網(wǎng)替代；間隔層二次設(shè)備與變壓器、斷路器智能組件或智能單元之間的光纖GOOSE通信替代了原有直接電纜連接通信。過程層網(wǎng)絡(luò)的組建使得智能變電站信息的全站數(shù)字化和信息交互的網(wǎng)絡(luò)化。線路保護(hù)作為變電站中重要的二次保護(hù)設(shè)備，其設(shè)備本身及其對(duì)外連接隨著智能變電站的投入都發(fā)生了很大變化。針對(duì)這些變化，文章提出來新的測(cè)試方法，主要有以下幾點(diǎn)。

（1）原來通過二次電纜輸入二次保護(hù)裝置的電壓、電流模擬量信息被來自合并器的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光纖數(shù)字信息替代。當(dāng)跨間隔二次設(shè)備間有傳輸數(shù)據(jù)要求時(shí)，比如變壓器差動(dòng)保護(hù)或母線保護(hù)等，要想滿足保護(hù)裝置，時(shí)間的同步性必須較小且是確定的。

（2）與傳統(tǒng)常規(guī)變電站內(nèi)二次保護(hù)電纜連接跳閘方式相比，智能變電站二次繼電保護(hù)裝置采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光纖直連，利用發(fā)送GOOSE報(bào)文給智能單元以傳遞跳閘命令。若智能斷路器投入使用，繼電保護(hù)裝置則與智能斷路器光纖直連。

（3）二次繼電保護(hù)裝置開入開出基于GOOSE協(xié)議的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或GOOSE網(wǎng)絡(luò)傳輸實(shí)現(xiàn)。常規(guī)的開入開出電量（220V或24V等）信息被帶有優(yōu)先級(jí)標(biāo)識(shí)的GOOSE報(bào)文取代。二次保護(hù)裝置開入開出信息的實(shí)時(shí)性與安全性的驗(yàn)證可通過整組傳動(dòng)試驗(yàn)來實(shí)現(xiàn)。

（4）光纖數(shù)字化的電壓電流信息的傳遞方式使得跨間隔二次設(shè)備間數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐叫缘臏y(cè)試顯得尤為重要，其數(shù)據(jù)同步性必須得到驗(yàn)證，如變壓器差動(dòng)保護(hù)和母線差動(dòng)保護(hù)。

（5）合并單元性能測(cè)試，驗(yàn)證合并單元能否有效正確地發(fā)送電壓電流數(shù)字信息；智能單元性能的測(cè)試，驗(yàn)證智能單元能否有效、正確地傳遞保護(hù)和控制信息，包括提供各種保護(hù)與控制設(shè)備相應(yīng)的一次設(shè)備狀態(tài)的開入信息和開出信息，和根據(jù)保護(hù)與控制命令對(duì)一次設(shè)備做出相應(yīng)的操作的開出信息，比如變壓器檔位調(diào)節(jié)、斷路器跳閘等。

3 智能變電站線路保護(hù)的調(diào)試舉例

由于傳輸介質(zhì)發(fā)生了變化，傳統(tǒng)的繼電保護(hù)測(cè)試儀已經(jīng)不能應(yīng)用于數(shù)字變電站的測(cè)試了，全新的數(shù)字式繼電保護(hù)測(cè)試儀，采用光口輸入，可直接測(cè)試數(shù)字式機(jī)電保護(hù)裝置，測(cè)試步驟如下。

（1）選擇規(guī)約：由于數(shù)字站通訊規(guī)約的多樣化，不同的數(shù)字站可能用的通訊協(xié)議不一樣，對(duì)于MU至保護(hù)裝置間的協(xié)議有IEC61850-9-1、IEC61850-9-2、IEC61850-9-2LE、IEC60044-7/8，可根據(jù)實(shí)際要求自行選擇。

（2）報(bào)文參數(shù)的設(shè)置：相當(dāng)于測(cè)試傳統(tǒng)保護(hù)時(shí)候的接線配置，由于數(shù)字站二次回路的虛擬化，導(dǎo)致了所有的配置都必須要通過軟件進(jìn)行設(shè)置。例如現(xiàn)在想要進(jìn)行PL1101-111線路保護(hù)裝置的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，則通過軟件導(dǎo)入SCD文件，在文件中查找到相應(yīng)的SMV Inputs，導(dǎo)入后測(cè)試儀即模擬此MU為該間隔裝置加采樣。

（3）開入開出的配置：測(cè)試儀模擬故障給保護(hù)裝置，裝置跳閘后返回節(jié)點(diǎn)信息完成閉環(huán)測(cè)試，智能站中所有的開關(guān)位置以及跳閘信號(hào)都是用IEC61850-8-1（GOOSE）進(jìn)行傳輸，即需要通過軟件配置相應(yīng)的GOOSE以及把跳合閘節(jié)點(diǎn)信號(hào)接過來完成閉環(huán)測(cè)試。

（4）配置完成后，就可在任意手動(dòng)以及測(cè)試專用模塊進(jìn)行測(cè)試，記錄測(cè)試數(shù)據(jù)，驗(yàn)證配置文件；在整組試驗(yàn)方面，試驗(yàn)方法與常規(guī)站類似，判斷保護(hù)裝置動(dòng)作的正確性，從而校驗(yàn)二次回路的完整性及可靠性。

4 結(jié)語(yǔ)

通過上述對(duì)智能化變電站的分析及測(cè)試方法的舉例，為繼保人員了解其特點(diǎn)與區(qū)別提供了幫助，也起到對(duì)智能化變電站保護(hù)設(shè)備測(cè)試方法的參考作用。

隨著智能變電站的發(fā)展和普及，試驗(yàn)方法和儀器的選擇也隨之發(fā)生著改變，交流輸入量逐步由模擬量變?yōu)閿?shù)字量，各種設(shè)備之間的通訊規(guī)約也不同于常規(guī)變電站。這些改變不僅對(duì)繼保人員提出了新的技術(shù)要求，也對(duì)保護(hù)設(shè)備的穩(wěn)定性提出了更高的要求。在繼電保護(hù)技術(shù)發(fā)展的年代，只有不斷學(xué)習(xí)、更新，才能跟上時(shí)代發(fā)展的腳步，確保電網(wǎng)的安全運(yùn)行。

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