張秉楠，雍明月，李林廣，高 尚

(北京電力工程有限公司，北京 100071)

0 引 言

智能變電站是科技成熟發(fā)展的必然產(chǎn)物，智能變電站在技術(shù)集成方面顯著優(yōu)于傳統(tǒng)變電站，智能變電站以智能設(shè)備為載體、以計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、人工智能技術(shù)為武裝，向智慧變電站領(lǐng)域邁進(jìn)，加速了電力設(shè)備運(yùn)行信息的集中處理與使用、令變電站信息資源共享成為可能[1]。IEC61850標(biāo)準(zhǔn)、GOOSE、智能電子設(shè)施、智能終端設(shè)施、合并單元、配置文件等是智能變電站的主要構(gòu)成，提升了變電站系統(tǒng)的繁瑣程度[2]。所以，智能變電站繼電保護(hù)可以信息共享為契機(jī)，利用變電站的內(nèi)部系統(tǒng)設(shè)備、配置文件即可完成繼電保護(hù)的調(diào)試工作，本文設(shè)計(jì)了智能變電站繼電保護(hù)調(diào)試系統(tǒng)，充分發(fā)揮智能變電站智能設(shè)備與信息一體化功能實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)調(diào)試，優(yōu)化變電站運(yùn)行的安全系數(shù)。

1 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(wèn)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[3]。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[4]。

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(guò)程層中，一次設(shè)備數(shù)字化與智能處理功能也是通過(guò)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(guò)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IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)。智能變電站的三層架構(gòu)體系基于IEC 61850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 IEC 61850 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[5]。

綜上所述，智能變電站繼電保護(hù)調(diào)試過(guò)程中要充分利用智能變電站的信息一體化功能、巧妙利用自我診斷功能、考慮變電站的IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)，牢記以上要點(diǎn)設(shè)計(jì)高效的繼電保護(hù)裝置調(diào)試系統(tǒng)。

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

2.1 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(guò)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IEC 61850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[6]，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(guò)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(guò)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)。

2.2 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(guò)度彎曲，降低光纖損壞率；調(diào)試過(guò)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[7]。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[8]。

3 結(jié)束語(yǔ)

智能變電站是未來(lái)電力領(lǐng)域發(fā)展的主要趨勢(shì)與方向，智能變電站繼電保護(hù)是迅速阻斷電力故障、恢復(fù)電力運(yùn)行的關(guān)鍵技術(shù)，尋找一種高效、可靠的智能變電站繼電保護(hù)調(diào)試方法較為迫切?？v觀全文，本文設(shè)計(jì)的智能變電站繼電保護(hù)調(diào)試系統(tǒng)充分運(yùn)用了變電站運(yùn)行數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了全站聯(lián)合調(diào)試；相比人工調(diào)試技術(shù)而言，此系統(tǒng)繼電保護(hù)調(diào)試效率更高、調(diào)試步驟更為精簡(jiǎn)、人力資源消耗更為節(jié)約， 提高了智能變電站穩(wěn)定運(yùn)行的幾率，充分彰顯了電力系統(tǒng)運(yùn)行的社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益。