楊建明

（南昌科晨電力試驗研究有限公司，江西 南昌 330096）

0 引言

隨著我國經(jīng)濟發(fā)展，電網(wǎng)負荷逐漸增加，電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)變得越來越龐大復雜，運行方式也經(jīng)常性地改變，導致傳統(tǒng)繼電保護要同時滿足保護的選擇性和靈敏性比較困難[1]。尤其是傳統(tǒng)后備保護，因其是按電流及時間的階梯原則進行配置和整定，且僅利用本地信息進行故障判別，這就導致其在判別故障時所收集到的信息量較少，最終使保護的選擇性、靈敏性和快速性不能同時兼顧。具體表現(xiàn)為以下幾個方面：

1）保護類型的配置和保護定值的整定較難，而且系統(tǒng)運行的方式對其影響非常大，不同的運行方式會對保護范圍產(chǎn)生很明顯的影響。如系統(tǒng)最小運行方式下時，保護范圍會明顯縮短，嚴重時甚至會失去保護范圍，導致保護的靈敏度嚴重不足。

2）復雜的逐級配合關(guān)系，導致保護的動作時間過長，在有些特殊的情況下，其動作時間還要大過保持電網(wǎng)穩(wěn)定運行所要求的極限故障切除時間。

3）保護范圍內(nèi)的故障以及保護范圍外的故障切除時所引起的過負荷電流，傳統(tǒng)的后備保護是無法區(qū)分的，這就導致過負荷電流也可能使后備保護動作，引發(fā)大范圍的停電事故。

而智能變電站所有的模擬量及開關(guān)量都實現(xiàn)了數(shù)字化，這些轉(zhuǎn)化為數(shù)字化的信息都集中在SV及GOOSE網(wǎng)絡(luò)中且都是互通互聯(lián)組網(wǎng)的，因此實現(xiàn)了信息的高度共享，這就為從根本上提高和改善后備保護的性能夯實了牢固的基礎(chǔ)。相對于傳統(tǒng)智能變電站而言新一代智能變電站統(tǒng)一配置站域后備保護，替代傳統(tǒng)的按間隔以及設(shè)備安裝的后備保護。

為保證新一代智能變電站安全穩(wěn)定運行，這就要求現(xiàn)場專業(yè)調(diào)試人員掌握新一代智能變電站的調(diào)試技術(shù)。而站域后備保護是新一代智能變電站的重要組成部分，因此研究探索適用于站域后備保護調(diào)試的方法和技術(shù)迫在眉睫。

1 站域后備保護概念

站域后備保護是指基于智能變電站站內(nèi)共享信息，包括變電站的模擬量、開關(guān)量和非電量等，通過高速的站內(nèi)通信網(wǎng)絡(luò)，對變電站內(nèi)系統(tǒng)及其所屬設(shè)備發(fā)生故障時進行快速、可靠、精確的定位，實現(xiàn)故障設(shè)備切除的一種保護方式[2]。站域后備保護可以和廣域保護系統(tǒng)相配合，保護某個區(qū)域電網(wǎng)安全可靠運行；也可作為廣域保護系統(tǒng)的子系統(tǒng)，對全站內(nèi)的電力設(shè)備實施保護[3]。

站域后備保護數(shù)據(jù)采集、跳閘出口采用合并單元及智能終端經(jīng)交換機組網(wǎng)方式，和常規(guī)保護裝置相比較，一套站域后備保護裝置幾乎可以實現(xiàn)全站的后備保護功能需求[4]。因此極大降低了保護裝置的配置成本；對于運行、檢修人員來說，將大幅減少運維工作量；在安裝施工階段線纜排布工作量、線纜的使用量大大縮減，對精細化施工及工期的縮短將有明顯的提升。

2 保護裝置的構(gòu)成

許繼電氣BDH811站域保護裝置由CPU插件、過程層接口插件、穩(wěn)壓電源插件、站控層通訊插件、開入開出插件構(gòu)成。在調(diào)試過程中，我們主要配置的是A號MMI插件，8號CPU插件，6號NPI插件。裝置構(gòu)成如圖1所示。

圖1 裝置功能插件

1）CPU插件（8號CPU插件）

保護裝置的邏輯運算功能主要由CPU插件完成。因此與站域后備保護相關(guān)的各個保護模塊的程序要下載到這個插件中，詳細的程序下載步驟下文將說明。CPU插件處理器除了完成保護邏輯運算功能外，同時還要完成與廣域保護的通訊。

2）站控層通訊插件（A號MMI插件）

A號MMI插件主要運行保護模型文件和分析MMS報文，人機交互功能也由其負責。與站控層的通訊主要由插件上的三個以太網(wǎng)口完成。因此調(diào)試時需要把與站控層通訊所需的CID文件，MAP文件，通過FTP文件傳輸軟件下傳到MMI插件的user文件夾里。

3）過程層接口插件（6號NPI插件）

保護裝置與過程層網(wǎng)絡(luò)的通訊由本插件完成。保護裝置的對時也由本插件依IEEE1588協(xié)議通過過程層網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)。

4）穩(wěn)壓電源插件（1號插件與C號插件）

直流220 V或110 V電壓輸入經(jīng)抗干擾濾波回路后，利用逆變原理輸出5 V直流電壓。電源插件具有失電告警功能。

5）開入開出插件（B號插件）

該插件提供兩路強電開入（DC220 V或110 V）分別用于裝置檢修壓板和遠方操作壓板，提供一路硬開出接點用作裝置故障信號輸出。

3 保護裝置程序升級和配置

3.1 程序升級

新建變電站保護裝置在出廠時未下裝各個保護模塊的程序，而只下裝了接口CPU的程序，需根據(jù)現(xiàn)場實際間隔和保護配置情況進行加載相應(yīng)的程序模塊。而為了保護之間更好的配合，也要對各插件的程序版本進行檢查，若不符合則要進行程序升級。升級主要是對CPU插件、站控層通訊插件、過程層通訊插件程序升級。CPU插件程序的升級相當于保護模塊的配置，下文將講述。站控層插件程序升級就是把升級文件NPU808Drv.elf、NPU808Gws.elf、NPU808HMI.elf、NPU808Plat.elf和fpag.bin通過FTP文件傳輸軟件下傳到該插件的bin文件夾里面。過程層插件程序升級就是把升級文件NPI.elf通過FTP文件傳輸軟件下傳到該插件的bin文件夾里面。

3.2 保護功能模塊配置

站域后備保護裝置的配置采用模塊化設(shè)計，不同的變電站可以根據(jù)自己實際間隔及保護配置情況，采用符合自身需求的保護模塊。下面我們用BDH-811M母線保護模塊來解釋一下保護功能模塊配置。

首先我們需要配置一個公用模塊，公用模塊BDH811G文件名默認為CPU0，因此其模塊文件中的NPU838Pro001.elf不用修改。BDH811M母線保護模塊是此次配置的第一個保護模塊，所以其模塊文件名改為CPU1，同時要把保護模塊文件中的NPU838Pro001.elf更改為 NPU838Pro002.elf，依次類推，需要配置N個保護模塊，就把相應(yīng)的模塊程序Npu838Pro001.elf更改為NPU838Pro00N.elf，其模塊文件夾名改為CPU（N-1）。把修改好的模塊文件及boot.cfg文件，驅(qū)動程序文件NPU838Plat0.elf和平臺程序文件NPU838Drv0.elf放入一個新建的文件夾里。主接線文件NPU838bgd001.dat要根據(jù)我們剛才配置了哪些保護模塊來進行配置。

最后一步就是把配置好的程序下裝到CPU插件的bin文件夾里面。電腦的IP與CPU插件的IP設(shè)為同一個網(wǎng)段，CPU插件置BOOT模式，點擊批量處理文件就可以了。

3.3 ICD文件的導出

調(diào)試電腦與保護裝置正常連接，運行SMARTkit軟件，在SMARTkit軟件打開PRATE800C配置工具，連接到裝置，裝置IP如圖2所示。調(diào)試電腦IP及網(wǎng)關(guān)設(shè)置如圖3所示。

電腦正確連接保護裝置后，點擊PRATE800C配置工具工具欄中的“查詢?nèi)俊卑粹o，配置工具將自動查詢數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)查詢完畢之后，點擊“輸出ICD”按鈕，裝置ICD文件導出完成。如圖4。

圖2 工具通信設(shè)置

圖3 電腦IP通信設(shè)置

圖4 Prate-800C配置工具操作按鈕及導出ICD文件選項

3.4 配置SCD文件、CID文件及通訊參數(shù)

集成商根據(jù)整站ICD文件最終形成全站配置文件SCD，該文件包含整站所有設(shè)備的虛端子聯(lián)線，下裝至站域保護裝置內(nèi)部的CID文件需由最終版的SCD文件導出，并對站域保護裝置做相應(yīng)的通訊配置。

3.4.1 過程層配置

首先在SCD文件中把虛端子連結(jié)好，再使用XJ虛端子配置工具加載SCD文件（如圖5），選擇BDH811裝置，點擊導出虛端子按鈕，生成裝置的ied_cfg文件，把ied_cfg文件下傳到CPU插件的user文件夾里面，重啟保護裝置，最后檢查公用模塊中的SV，GOOSE鏈路信息是否連通。具體步驟如下：

1）點擊虛端子按鈕，進入界面后選擇SCD文件加載。

圖5 XJ虛端子配置工具

2）在iedlist里面選擇要操作的ied名稱，點擊對應(yīng)按鈕，導出對應(yīng)裝置的CID和虛端子文件。點擊文件操作，選擇要下裝的站域保護裝置，如圖6。

圖6 CID和虛端子文件的導出

3）進入如下界面進行配置文件的下裝，如圖7。

圖7 配置文件修改及下裝

在下裝前可以修改GOOSE發(fā)送網(wǎng)口，確定網(wǎng)口后選擇下裝。重啟裝置即可。如果要配置發(fā)送網(wǎng)口，需進行如下操作，點擊加載，在選擇需要修改網(wǎng)口的板卡。修改后保存、返回、下裝，裝置重啟即可，如圖8。

圖8 發(fā)送網(wǎng)口配置

4）以上步驟完成后，站域保護裝置的虛端子信息就配置完成。

3.4.2 站控層配置

導出裝置cid文件后，把cid.map文件通過FTP文件傳輸軟件傳到站域保護裝置的MMIcpu/user目錄中，該配置文件用于站域保護裝置與后臺通訊功能的實現(xiàn)。

4 保護單體功能測試

BDH-811站域保護控制裝置適用于110 kV或330 kV變電站的站域級保護。一臺BDH-811站域保護控制裝置完成整個變電站的站域保護與安全自動控制功能，同時可作為廣域保護控制子站完成廣域電網(wǎng)相關(guān)的保護控制功能。在對站域保護配置完成之后，相關(guān)的保護功能與常規(guī)智能保護幾乎沒有變化，測試方法與常規(guī)智能保護沒有太大差別。其調(diào)試工作主要包括以下內(nèi)容[5]：

1）裝置檢查。主要包括外觀檢查、裝置絕緣檢查、直流電源檢查。調(diào)試前應(yīng)對保護屏及裝置進行檢查，保護裝置外觀良好，插件齊全，端子排及壓板無松動。對直流回路、交流電壓、交流電流回路進行絕緣檢查時，須斷開保護裝置直流電源，拔出所有邏輯插件。合上直流電源對裝置進行上電檢查，核對程序版本應(yīng)與現(xiàn)場要求符合，定值能正確整定。

2）SV及GOOSE檢查。包括零漂檢查、采樣精度試驗、開入量檢查、開出傳動檢查。

3）保護定值校驗。線路保護：110 kV線路保護配有距離保護、零序電流保護、PT斷線過流保護和三相一次重合閘功能。母線保護、斷路器失靈保護：按10（35）kV單段母線配置，完成單段10（35）kV母線保護及斷路器失靈保護。

5 結(jié)語

新一代智能變電站將是未來智能變電站建設(shè)的主力，對比于傳統(tǒng)后備保護，站域后備保護具有相當大的優(yōu)勢，因此站域后備保護將在新一代智能變電站建設(shè)中逐步普及發(fā)展?；谏鲜鲈颥F(xiàn)場專業(yè)調(diào)試人員應(yīng)該對站域后備保護的概念及調(diào)試方法了解透徹。文中結(jié)合實際保護裝置及應(yīng)用情況詳細的講解了站域后備保護的文件配置步驟及配置過程中應(yīng)該注意的事項，為今后調(diào)試人員對新一代智能變電站站域后備保護調(diào)試工作提供了一條可行的技術(shù)手段。