220kV變電站繼保調試問題分析及改進措施1

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摘要：變電站的繼電保護調試是保證變電站能順利運行的關鍵，也是對變電站的電氣設備性能是否滿足相關規范和要求的重要試驗。探討智能變電站繼電保護試驗方案有利于智能變電站的正常運行。本文以智能變電站為例，結合有效的工作經驗，分析了智能變電站繼電保護調試方法，為智能變電站繼電保護的調試提供參考。

關鍵詞：智能變電站；繼電保護；光纖；調試；措施

引言

隨著我國經濟的不斷增長，生產和生活對電能的需求也不斷上升，智能變電站的建設項目越來越多。但是智能變電站的調試工作量巨大，如果調試結果不準確，將會對變電站的運行造成影響。因此如何采取有效措施來提高智能變電站的調試水平成為了工作人員需要解決的問題。下面就結合實例對此進行討論分析。

1 工程概況

某220kV智能站采用常規互感器+合并單元方式，該方式是將常規電流、電壓互感器的二次側通過二次電纜直接接入到合并單元中，通過過程層設備合并單元轉換后送到計量、測控、保護、故障錄波器和網絡分析儀等裝置。目前，內新建及改造智能變電站都采用該方式。220kV智能變電站內的重要設備，如變壓器、220kV和110kV出線以母線的相關保護都采用直采直跳方式。即保護裝置所需模擬量直接通過相應間隔的合并單元轉換后，通過光纜傳輸回保護室內的保護裝置，保護裝置通過光纜與相應間隔的智能終端直接相聯，保護跳閘通過保護裝置與室外智能終端相連的光纖由GOOSE信號直接跳閘。測控、故障錄波器和網絡分析儀所需電流、電壓模擬量從SV組網上采集，不采用直采方式，符合智能變電站繼電保護技術規范。

2 繼電保護調試問題分析

2.1 廠內聯調的意義

雖然智能變電站己廣泛投入運行，IEC61850標準規約也在保護裝置、監控系統的網絡中得到了應用，但國內保護設備廠家對標準的理解不盡相同，不同廠家生產的智能電力裝置傳輸幀定義的各不相同，從而引起合并單元與保護、測控等裝置之間的合并單元采樣失效、采樣異常和數據包丟失等問題。電站設備運抵現場前，保護廠家和集成商曾進行過廠內聯調，廠內聯調試驗發現智能設備功能問題后，智能裝置便需修改程序或者版本升級，但升級版本后的裝置沒有經過嚴格的測試，導致許多原來的功能反而無法實現。

因此，現場調試、驗收人員必須在廠內聯調階段，對不同廠家的所有保護、測控、錄波和網分等二次設備之間進行聯合調試，將二次設備的重大問題解決在廠內聯調階段，從而大大減少變電站現場調試的工作量。

2.2 繼電保護測試接線

由于智能變電站采用常規互感器+合并單元方式，根據現場實際情況，采用保護裝置單體調試與整間隔分系統調試相結合的方式進行智能變電站保護試驗。繼電保護測試系統接線方法如圖1所示。

圖1 繼電保護測試系統接線方法

（a）——繼電保護裝置單體調試接線；

（b）——整間隔分系統調試接線

圖2（a）采用數字繼電保護測試儀進行保護裝置的檢驗，保護裝置和數字繼電保護測試儀之間采用尾纖直接連接。該測試儀直接向保護裝置發送所需的電流、電壓等采樣數據，同時也可接收保護裝置發出的GOOSE信號，實現保護裝置的測試。對于保護裝置的檢測。

圖2（b）針對采用常規互感器的整間隔調試，采用傳統繼電保護測試儀進行繼電保護設備的檢驗。傳統繼電保護測試儀通過試驗線連接到合并單元上，從過程層設備合并單元加電氣量，在保護室內保護裝置上查看保護電流、電壓和測量電流，能有效發現采樣值傳輸異常和采樣通信延時等問題，尤其是保護電流角度異常的問題，合并單元采樣值測試使用該接線方法較為方便。

2.3 光纖的調試和維護

智能變電站光纖光纜的用量非常大，光回路十分復雜。如果智能變電站驗收時對光纖的調試驗收重視不夠，對智能變電站投運后的運行維護將造成很大的困難。所以在光纖進行調試的時候應當注意如下幾點：

（1）全部光纖通常按照1用1備配置，當光纖損壞時，可以使用備用光纖。變電站在投運后已經發生多起由于光纖損壞，導致的保護裝置GOOSE網中斷的事件。如果沒有備用光纖，將無法快速排除故障，有可能導致發生故障時，保護裝置拒動。

（2）對于每條光纖芯（包括備用芯）均需要實施光衰耗的測試工作并且做好記錄，便于在變電站投產后，發生SV、GOOSE信息中斷時，能有針對性排查，快速排除故障。

（3）特別注意光纖光纜的彎曲弧度，以防彎折過度造成纖芯折斷。在智能變電站安裝施工時，光纖安裝人員要采用適當的彎曲方式將光纖盤繞在保護屏的儲纖盒內。

（4）需要對光纖頭和光纖盒采取防塵密封措施。備用芯也要套上保護套，防止灰塵。

（5）為了方便日后的光回路的維護工作，需要對光纖光纜進行編號。必須在屏柜后面附上該屏的光纖光纜表，注明其用途以及走向等相關詳細情況說明，方便智能變電站投產后的日常維護工作。

（6）智能變電站設備停電檢修工作中要做好光纖端頭的清潔工作，要正確插拔光纖，且忌頻繁插拔光纖，避免損壞光頭和光口。

光纖鏈路通暢是變電站內保護正常運行的基礎和關鍵，所以光纖的維護工作十分重要。智能變電站不同于常規變電站，常規變電站的保護裝置發生異常后，能通過萬用表測量電纜芯直流、交流電壓電氣量和量通斷的方法排查，上述方法無法應用于智能變電站。因此，屏柜后面附上該屏的光纖光纜表，注明其用途以及走向，建立智能站全站光纖光纜、光纜芯用途和走向的電子文檔的工作非常重要，便于變電站投產后的維護和消缺工作。

2.4 網絡狀態監測系統調試

網絡報文記錄分析儀（以下簡稱網分）是一種能夠極好地適應智能變電站網絡通信模式的監測設備。網分能夠準確地記錄智能變電站過程層和站控層網絡中的通信報文，然后對這些報文進行有目的的多元化分析，實時對站內二次設備及SV、GOOSE網絡出現的異常情況和故障現象進行報警。

在智能變電站中保護裝置的電流、電壓采樣和跳閘都是通過網絡來實現的，因此智能變電站運行可靠性取決于站內SV、GOOSE網絡通信的質量和性能。常規變電站使用的工具無法監測SV、GOOSE網絡狀態，只能使用網分監測網絡是否暢通。對于網絡報文進行監測是智能變電站調試過程中一項非常關鍵的工作。主要調試內容包括：對網絡報文的實時監視、分析和統計功能測試；對網絡報文分析功能的調試等。網分不僅用于事故調查分析，而且是實現二次設備狀態檢修的重要技術手段。電網在正常狀態下，網分若發出告警信息。電站在巡查過程中發現，220kVⅡ線測控裝置采樣無效。

通過調取網絡報文記錄分析儀內220kV溫孟II線測控裝置采樣波形，很直觀的發現線路A、B相計量電流正常，C相計量電流為0，智能變電站不像常規變電站的電纜線那樣一眼就看到問題之所在，必須要經過有效過程控制手段來排查隱形的問題，這個問題的排查說明了智能變電站中網分的重要性，能極大提高智能變電站查找問題、排除故障的效率。

2.5 虛端子的分析

智能變電站過程層和站控層網絡上的用于傳遞的變量的SV、GOOSE信號，與傳統保護裝置的端子存在著對應的關系，這些信號的邏輯連接點稱為虛端子。

常規變電站的電流、電壓電氣量的采集，斷路器、隔離開關的控制，保護跳閘和失靈啟動等都靠電纜連接實現。智能變電站的保護裝置與合并單元和智能終端之間的信息交換靠SV、GOOSE實現，與傳統電纜二次接線完全不同。傳統直觀的硬接線沒有了，取而代之的是網絡虛端子連接。如圖2所示。

圖2 智能變電站與傳統二次回路對應關系

圖3 母線保護虛端子開入示意圖

虛端子是源于裝置的ICD文件，每部分由虛端子描述，虛端子引用和虛端子編號組成。如圖3所示。

智能變電站繼電保護調試驗收開始之前，首先要對智能變電站的虛端子表進行審查。通過虛端子表可以很直觀了解全站保護與保護之間、保護與測控之間的關系，避免因虛端子未連線，造成保護裝置拒動或誤動等問題。如對電站虛端子表的審查中就發現，母差保護動作閉鎖線路重合閘未連接。雖然通過保護試驗也能發現，但會影響保護調試的進度。

3 繼電保護調試建議

（1）高度重視智能變電站廠內保護聯調工作。在現階段，國內對智能變電站的保護裝置的性能測試沒有一個統一的標準，各保護生產廠家的智能變電站保護設備都未經過認證，在質量方面有待完善。如果能夠在廠內聯調階段將設備自身的重大問題解決好，將大大減少現場調試階段工作量。

（2）需要對驗收工作過程中的光纜光纖標簽、標示以及各類二次設備資料與圖紙的歸檔工作進一步完善，編制統一的光纖光纜的編號，尤其是建立智能站全站光纖光纜表、光纜芯用途和走向等相關資料，以便于今后的日常維護以及故障排除工作。

（3）網絡報文記錄分析儀有著強大的實時監視告警和分析功能，為電網的事故追憶、運行維護和狀態檢修提供依據。維護人員要熟練使用網絡報文記錄分析儀，提高運行、維護人員的工作效率。

4 結語

綜上所述，上文在總結智能變電站相關的保護調試經驗基礎上，全面分析了智能變電站繼電保護調試的方法，給出了有關智能變電站調試和維護工作的建議，能夠有效提高智能變電站的調試和維護質量，減少調試的工作量，縮短智能變電站調試時間，保證智能變電站可以順利運營。

參考文獻：

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