徐 偉

（廣州南方電力技術(shù)工程有限公司，廣東 廣州 510100）

0 引言

智能電網(wǎng)是世界電網(wǎng)發(fā)展的方向，智能變電站是智能電網(wǎng)的樞紐和核心。智能變電站采用先進(jìn)、可靠、集成的智能化設(shè)備，以全站信息數(shù)字化、通信平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)化、信息共享標(biāo)準(zhǔn)化為基礎(chǔ)，自動(dòng)完成信息采集、測(cè)量、控制、保護(hù)、計(jì)量和檢查等功能，其特征是一次設(shè)備智能化、二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化、通信平臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)化。

1 智能變電站結(jié)構(gòu)

IEC 61850是電力系統(tǒng)自動(dòng)化領(lǐng)域全球通用標(biāo)準(zhǔn)，它規(guī)定了從產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造、工程集成、項(xiàng)目管理、設(shè)備運(yùn)行維護(hù)等項(xiàng)目環(huán)節(jié)中信息交換的標(biāo)準(zhǔn)化方法。IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)體系通過對(duì)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中的對(duì)象統(tǒng)一建模，采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)和獨(dú)立于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的抽象通信服務(wù)接口，解決了變電站自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)備的互操作性和協(xié)議轉(zhuǎn)換問題，使變電站自動(dòng)化設(shè)備具有自描述、自診斷和即插即用的功能，使不同廠家的設(shè)備之間可以無縫連接，方便了系統(tǒng)集成，降低了工程費(fèi)用[1]。

圖1 智能變電站層架構(gòu)示意圖

智能變電站按照IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)，采用3層兩網(wǎng)結(jié)構(gòu)，3層即站控層、間隔層和過程層，兩網(wǎng)即站控層網(wǎng)絡(luò)和過程層網(wǎng)絡(luò)，智能變電站層架構(gòu)如圖1所示。站控層設(shè)備主要包括監(jiān)控主機(jī)、操作員站、數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)、數(shù)據(jù)服務(wù)器和綜合應(yīng)用服務(wù)器等，間隔層設(shè)備包括保護(hù)裝置、測(cè)控裝置和故障錄波等，過程層設(shè)備包括智能終端、合并單元和智能組件等。過程層設(shè)備將交流模擬量、直流模擬量、狀態(tài)量就地轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，通過過程層網(wǎng)絡(luò)把數(shù)字信號(hào)傳輸給上層，并接受和執(zhí)行上層下發(fā)的控制命令。間隔層設(shè)備采集本間隔一次設(shè)備的信號(hào)、控制操作一次設(shè)備，并通過站控層將相關(guān)信息上送給站控層設(shè)備和接受站控層設(shè)備的命令。站控層可實(shí)現(xiàn)對(duì)全站一、二次設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視、控制以及與遠(yuǎn)方控制中心通信。

2 工程概況

廣州110 kV美林站按智能變電站設(shè)計(jì)，于2021年1月投運(yùn)，一次建成3臺(tái)63 MVA主變，3回110 kV進(jìn)線，采用線變組接線，10 kV出線48回，單母分段接線，電容器6組，站用變2臺(tái)。二次設(shè)備主要包括微機(jī)自動(dòng)化系統(tǒng)、智能錄波系統(tǒng)、交直流電源系統(tǒng)、時(shí)間同步系統(tǒng)、電能計(jì)量系統(tǒng)、電能質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)以及電壓質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)等。自動(dòng)化系統(tǒng)由站控層、間隔層和過程層3個(gè)部分組成，全站按DL/T 860標(biāo)準(zhǔn)（對(duì)應(yīng)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC 61850）統(tǒng)一組網(wǎng)，各層二次設(shè)備信息共享，互聯(lián)互通，其中站控層MMS網(wǎng)采用冗余星形以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)，過程層GOOSE按電壓等級(jí)組網(wǎng)。110 kV保護(hù)采用雙重化配置，10 kV保護(hù)單套配置。

3 繼電保護(hù)調(diào)試要點(diǎn)和難點(diǎn)

3.1 廠內(nèi)聯(lián)調(diào)

廠內(nèi)聯(lián)調(diào)是由工廠驗(yàn)收組織部門組織相關(guān)單位進(jìn)行的設(shè)備出廠前的驗(yàn)收測(cè)試。根據(jù)合同和技術(shù)功能規(guī)范要求，出廠前在系統(tǒng)集成商或設(shè)備制造商的場(chǎng)所，按照預(yù)定的測(cè)試大綱進(jìn)行的系統(tǒng)或設(shè)備功能和性能的測(cè)試。

雖然當(dāng)前智能變電站已經(jīng)在我國(guó)實(shí)現(xiàn)了廣泛的應(yīng)用，但是國(guó)內(nèi)大部分設(shè)備廠家對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)理解方面都有自己獨(dú)到的理解，不同廠家對(duì)于電力傳輸中幀的定義也存在一定的差別，從而使合并單元采樣產(chǎn)生一些問題。在電力裝置進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)以前，生產(chǎn)廠家和集成商應(yīng)在廠內(nèi)進(jìn)行聯(lián)調(diào)，借助這種方式可以及時(shí)檢測(cè)出設(shè)備中潛在的隱患，從而最大程度地降低現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試的壓力以及強(qiáng)度[2]。

3.2 調(diào)試前準(zhǔn)備工作

在開始調(diào)試前需要預(yù)先做足準(zhǔn)備工作，收集變電站圖紙、設(shè)備廠家說明書和變電站SCD文件等資料，編制調(diào)試技術(shù)方案和進(jìn)度計(jì)劃，根據(jù)調(diào)試項(xiàng)目準(zhǔn)備好相應(yīng)合格的試驗(yàn)儀器，并對(duì)擬入場(chǎng)調(diào)試工作人員做好相應(yīng)培訓(xùn)，做到調(diào)試人員熟悉廠家資料、熟悉圖紙、熟練使用各調(diào)試用儀器。

3.3 二次回路檢查

對(duì)照二次回路圖、裝置安裝說明指南以及調(diào)試說明等資料，檢查交直流電源回路、電流電壓回路、控制回路以及信號(hào)回路，如果發(fā)現(xiàn)存在缺陷，需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行整改。

寄生回路檢查，寄生回路是二次回路中不允許存在的多余回路，易造成繼電保護(hù)誤動(dòng)或拒動(dòng)，寄生回路往往不能通過正常的整組試驗(yàn)方法發(fā)現(xiàn)，需要由調(diào)試人員對(duì)回路進(jìn)行嚴(yán)格地檢查才能發(fā)現(xiàn)。

3.4 繼電保護(hù)裝置調(diào)試

繼電保護(hù)裝置是1種當(dāng)電力系統(tǒng)中的電力元件或電力系統(tǒng)本身發(fā)生了故障危及電力系統(tǒng)安全運(yùn)行時(shí)，能夠向運(yùn)行值班人員及時(shí)發(fā)出警告信號(hào)，或者直接向所控制的斷路器發(fā)出跳閘命令，以終止這些事件發(fā)展的自動(dòng)化措施和設(shè)備，繼保裝置是保障變電站安全運(yùn)行的重要設(shè)備。因此，檢測(cè)繼保裝置的動(dòng)作值和動(dòng)作時(shí)間是非常重要的1個(gè)環(huán)節(jié)，它是變電站能安全運(yùn)行的保障。一般通過數(shù)字式繼保測(cè)試儀對(duì)繼保裝置施加一定值的電流、電壓，測(cè)試驗(yàn)證繼保裝置動(dòng)作值和動(dòng)作時(shí)間。繼保測(cè)試步驟流程如圖2所示，首先連接測(cè)試儀和保護(hù)裝置，再進(jìn)行SCL文件的導(dǎo)入和系統(tǒng)設(shè)置，最后進(jìn)行各保護(hù)功能的驗(yàn)證測(cè)試。

圖2 保護(hù)裝置調(diào)試流程圖

該站110 kV主變保護(hù)采用的是南瑞繼保PCS-978T1-DG-N型保護(hù)裝置，在該站繼保調(diào)試中使用的儀器是ONLLY B660型數(shù)字式繼保測(cè)試儀，該測(cè)試儀是數(shù)模一體機(jī)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字信號(hào)與模擬信號(hào)同步輸出，支持脫機(jī)操作，體積小巧，便于攜帶。數(shù)字式繼保測(cè)試儀接線方式如圖3所示，繼保測(cè)試儀與保護(hù)裝置通過光纖相連。

圖3 數(shù)字式繼保測(cè)試儀接線方式

ONLLY B660型數(shù)字式繼保測(cè)試儀通過IEC-61850配置程序和導(dǎo)入SCL配置文件，能實(shí)現(xiàn)電流電壓通道選擇、比例系數(shù)、采樣率、GOOSE信息等的配置，能模擬合并單元（MU）按照幀格式傳送采樣值，通過訂閱、發(fā)布GOOSE信息或接收、發(fā)送硬接點(diǎn)開關(guān)量，實(shí)現(xiàn)保護(hù)的閉環(huán)測(cè)試。

GOOSE配置主要用于進(jìn)行GOOSE IN/OUT的相關(guān)參數(shù)設(shè)置，用于進(jìn)行GOOSE的訂閱和發(fā)布。開入量映射：把GOOSE IN中的某個(gè)虛端子映射為測(cè)試儀的某個(gè)開入節(jié)點(diǎn)，以方便進(jìn)行結(jié)果判斷。例如將GOOSE IN信息中表示跳閘信號(hào)的第5個(gè)虛端子映射到測(cè)試儀的開入節(jié)點(diǎn)A，當(dāng)測(cè)試儀接收到GOOSE IN報(bào)文時(shí)，將報(bào)文中第5個(gè)虛端子的狀態(tài)反映在測(cè)試儀開入節(jié)點(diǎn)A上，然后測(cè)試菜單根據(jù)開入節(jié)點(diǎn)A的狀態(tài)（斷開或閉合）來判斷保護(hù)是否動(dòng)作。

通過GOOSE OUT配置，測(cè)試儀可以把開出節(jié)點(diǎn)的變位信息轉(zhuǎn)換成GOOSE OUT報(bào)文發(fā)布出去，開出量映射：設(shè)置GOOSE OUT中的某個(gè)虛端子映射為測(cè)試儀的某個(gè)開出節(jié)點(diǎn)。當(dāng)測(cè)試儀的開出節(jié)點(diǎn)變位，則轉(zhuǎn)換成GOOSE OUT動(dòng)作報(bào)文發(fā)布出去。該站#1主變保護(hù)GOOSE虛端子連接圖如圖4所示，主變保護(hù)裝置通過GOOSE連接主變變高、變低、本體智能終端以及10 kV分段保護(hù)裝置和備自投裝置。

GOOSE報(bào)文發(fā)送機(jī)制，T0、T1、T2和T3為報(bào)文重發(fā)間隔，其中T0為穩(wěn)定條件（長(zhǎng)時(shí)間無事件）下重傳時(shí)間；T1為事件發(fā)生后最短的傳輸時(shí)間；T2，T3為直到獲得穩(wěn)定條件的重傳時(shí)間。詳情如圖5所示。

該站110 kV主變保護(hù)采用的是南瑞繼保PCS-978T1-DG-N型保護(hù)裝置，根據(jù)保護(hù)裝置說明書，在測(cè)試儀選擇相應(yīng)的菜單，逐項(xiàng)驗(yàn)證測(cè)試保護(hù)裝置的采樣、告警以及保護(hù)動(dòng)作邏輯，記錄動(dòng)作值和動(dòng)作時(shí)間。為了保證結(jié)果的正確性，建議把非測(cè)試段退出。

3.5 光纖調(diào)試

當(dāng)進(jìn)行光纖調(diào)試工作時(shí)，需要對(duì)以下問題進(jìn)行重點(diǎn)關(guān)注。首先，在進(jìn)行配置時(shí)應(yīng)當(dāng)確保光纖使用一用一備配置方案該方式可以在光纖發(fā)生損壞之后，及時(shí)使用備用光纖取代主光纖來繼續(xù)進(jìn)行工作，從而不會(huì)對(duì)企業(yè)正常運(yùn)行產(chǎn)生明顯的影響。對(duì)所有光纖芯進(jìn)行光衰耗測(cè)試，光衰應(yīng)不大于3 dB。通過上述方式可以有效避免在實(shí)際工作過程中變電站產(chǎn)生GOOSE意外中斷等問題。最后在對(duì)光纖進(jìn)行調(diào)試時(shí)必須要對(duì)其彎曲程度進(jìn)行重點(diǎn)關(guān)注，如果光纖彎曲的程度較大，那么就要檢測(cè)內(nèi)部纖芯是否出現(xiàn)了斷裂問題。另外，無論是主光纖或者是備用光纖，均需要確保密封工作良好運(yùn)行，而且還需要確保光纖盒與光纖頭良好密封。

圖5 GOOSE報(bào)文發(fā)送機(jī)制

3.6 整組傳動(dòng)試驗(yàn)

檢查各保護(hù)裝置之間的配合關(guān)系、直采直跳唯一性、保護(hù)和斷路器動(dòng)作行為的正確性；故障錄波器、保護(hù)信息子站、自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)信息采集的正確性。通過實(shí)際傳動(dòng)的方式，確認(rèn)保護(hù)裝置、智能終端之間“檢修”邏輯正確[3]。

3.7 帶負(fù)荷測(cè)試

通過負(fù)荷電流及工作電壓測(cè)試保護(hù)裝置。一次上電后，檢查二次電流和電壓的幅值、相位關(guān)系與當(dāng)時(shí)系統(tǒng)潮流大小及方向的一致性，保證電流電壓極性、變比的正確。用實(shí)際的負(fù)荷電流來驗(yàn)證各CT繞組的極性、變比以及二次回路正確，防止差動(dòng)保護(hù)等誤動(dòng)作。根據(jù)負(fù)荷潮流情況來判斷有功功率、無功功率的所在的象限是否正確。需要注意，三相電流大小基本相等，互差120°，且成正序。線路保護(hù)裝置、主變保護(hù)裝置的各側(cè)差流應(yīng)基本為0。

3.8 四遙試驗(yàn)

四遙是指遙測(cè)、遙信、遙控和遙調(diào)。

遙測(cè)是將變電站內(nèi)的交流電流、電壓、功率、頻率，直流電壓，主變溫度、檔位等信號(hào)進(jìn)行采集，上傳到監(jiān)控后臺(tái)，以便于運(yùn)行進(jìn)行全站工況監(jiān)視。

遙信是將斷路器狀態(tài)、隔離開關(guān)狀態(tài)、主變分接頭信號(hào)、一次設(shè)備告警信號(hào)、保護(hù)跳閘信號(hào)等狀態(tài)量，上送至監(jiān)控后臺(tái)。

遙控通過監(jiān)控后臺(tái)發(fā)布命令，使測(cè)控裝置合上或斷開斷路器或隔離開關(guān)。

遙調(diào)通過監(jiān)控后臺(tái)向測(cè)控裝置發(fā)布命令調(diào)節(jié)主變分接頭[4]。

4 結(jié)語

隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，智能變電站與常規(guī)站的優(yōu)勢(shì)越發(fā)明顯，現(xiàn)在新建變電站大部分都是按智能變電站設(shè)計(jì)。該文通過對(duì)廣州110 kV美林智能變電站的繼電保護(hù)調(diào)試工作進(jìn)行總結(jié)分析，闡述了110 kV智能變電站繼電保護(hù)調(diào)試中的難點(diǎn)和要點(diǎn)，為今后的智能變電站繼保調(diào)試工作提供了有益的參考。