智能變電站繼電保護系統(tǒng)檢修試驗方法綜述

尹征

（國家電網(wǎng)湖南省電力公司新化供電分公司湖南 新化 417600）

智能變電站繼電保護系統(tǒng)檢修試驗方法綜述

尹征

（國家電網(wǎng)湖南省電力公司新化供電分公司湖南 新化 417600）

智能變電站是以IEC61850通信規(guī)范為基礎(chǔ)的，可以對一次設(shè)備智能化和二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化進行實現(xiàn)。在智能變電站中，繼電保護功能已經(jīng)不是傳統(tǒng)變電站中的由單一裝置來實現(xiàn)了，而是變成由合并單元、繼電保護裝置、智能終端通過光纖連接組成一個系統(tǒng)來實現(xiàn)。傳統(tǒng)的保護屏硬壓板由GOOSE軟壓板來實現(xiàn)，二次回路全部由光纖代替，模擬信號全部數(shù)字化，二次設(shè)備保留的檢修壓板也帶來了全新的檢修機制。本文主要闡述了智能變電站繼電保護系統(tǒng)檢修試驗方法。

智能；變電站；繼電保護；檢修；試驗

引言

繼電保護是電力系統(tǒng)密不可分的一部分，是保障電力設(shè)備安全和防止、限制電力系統(tǒng)大面積停電的最基本、最重要、最有效的技術(shù)手段。實踐證明，繼電保護如果發(fā)生不正確動作，往往會造成事故，釀成嚴重的后果。而智能變電站繼電保護是“繼電保護系統(tǒng)”，不再是傳統(tǒng)的“繼電保護裝置”，一次設(shè)備和二次回路應(yīng)協(xié)調(diào)配合，因而必須采取全新的檢修試驗方法做好智能變電站繼電保護的檢修和試驗工作。

1 智能變電站和傳統(tǒng)變電站中繼電保護裝置的區(qū)別

1.1 智能變電站定義

智能變電站采用先進、可靠、集成、低碳、環(huán)保的智能設(shè)備，以全站信息數(shù)字化、通信平臺網(wǎng)絡(luò)化、信息共享標準化為基本要求，自動完成信息采集、測量、控制、保護、計量和監(jiān)測等基本功能，并可根據(jù)需要支持電網(wǎng)實時自動控制、智能調(diào)節(jié)、在線分析決策、協(xié)同互動等高級功能的變電站。變電站的智能化是一個不斷發(fā)展的過程，就目前技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀而言，智能變電站是由智能化一次設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)化二次設(shè)備分層構(gòu)建，建立在IEC61850通信規(guī)范基礎(chǔ)上，能夠?qū)崿F(xiàn)變電站內(nèi)智能電氣設(shè)備間信息共享和互操作的現(xiàn)代化變電站。主要特點是一次設(shè)備數(shù)字化，二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化，數(shù)據(jù)平臺標準化。一次設(shè)備數(shù)字化主要體現(xiàn)為全數(shù)字化輸出的電子互感器和智能開關(guān)；二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化體現(xiàn)在二次設(shè)備對上和對下聯(lián)系均通過高速網(wǎng)絡(luò)通信；數(shù)據(jù)平臺標準化體現(xiàn)為IEC61850標準。如圖1為智能變電站系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖1 智能變電站系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

1.2 智能變電站繼電保護與常規(guī)站的區(qū)別

如圖2所示：傳統(tǒng)變電站將一次電壓、電流通過互感器轉(zhuǎn)換成額定電壓為100V，額定電流為5A或1A的模擬量，通過電纜直接傳送給繼電保護裝置；繼電保護裝置對這些采樣到的模擬量進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，得到數(shù)字量后，結(jié)合開入信息進行邏輯計算。如果符合跳（合）閘邏輯，則開出跳（合）閘結(jié)點。否則，繼續(xù)跟蹤采樣。

圖2 傳統(tǒng)變電站保護裝置連線示意圖

如圖3所示，如果智能變電站采用的是傳統(tǒng)互感器，則二次電壓、電流需要經(jīng)采集器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號（一般是FT3格式）再經(jīng)合并單元（MU）對這些采樣信息進行同步處理后，通過一根光纖集束發(fā)送給保護裝置。此時的采樣值我們稱之為SV。保護裝置可以直接解析合并單元發(fā)送過來的SV報文并進行邏輯計算。如果智能變電站采用的是電子式互感器，則該類型的互感器可直接發(fā)送數(shù)字報文給合并單元，省去了采集器的模數(shù)轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)。

圖3 智能變電站保護裝置連線示意圖

在智能變電站中，開關(guān)量信息通過智能終端轉(zhuǎn)換成數(shù)字報文（GOOSE）傳送給繼電保護裝置，繼電保護裝置發(fā)出的開出信息也是數(shù)字報文，也要經(jīng)過智能終端解析后才能發(fā)送給執(zhí)行元件（斷路器等）予以執(zhí)行。對傳統(tǒng)變電站的繼電保護進行測試。測試儀需要模擬互感器和斷路器給繼電保護發(fā)送模擬量（電壓、電流）和開關(guān)量（一般是空結(jié)點）還要模擬斷路器接收繼電保護發(fā)出的開出量。而對智能變電站的繼電保護裝置進行測試，測試儀的模擬對象是合并單元和智能終端。發(fā)送和接收的內(nèi)容不再是模擬量和開關(guān)量而是SV和GOOSE這些數(shù)字報文。傳統(tǒng)變電站中，繼電保護裝置接收的模擬量和開關(guān)量越多，則需要接的測試電纜就越多；數(shù)字變電站中，繼電保護裝置一般只需要2～5根光纖即可完成測試。

2 智能變電站繼保檢修試驗方法

智能變電站中，光纖已經(jīng)完全代替了傳統(tǒng)變電站中的控制電纜，每一個智能電子設(shè)備之間都完全實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)化，二次回路都通過GOOSE網(wǎng)絡(luò)替代，保護的所有的信息都需要通過GOOSE網(wǎng)絡(luò)輸送至適當?shù)脑O(shè)備中。這也就導致了智能變電站繼電保護系統(tǒng)的檢修試驗方法已經(jīng)無法僅僅使用傳統(tǒng)的方法開展檢修試驗工作了。

2.1 傳統(tǒng)繼保檢修試驗方法

傳統(tǒng)的變電站繼電保護裝置都是憑借對電纜、電壓互感器、電流互感器、電壓斷路器以及電流斷路器連接的控制，因而進行檢修試驗的主要目的就是檢查繼電保護裝置技術(shù)性能和二次回路的完整性那個。傳統(tǒng)變電站繼電保護系統(tǒng)的檢修試驗方法也是比較簡單的，主要就是對繼電保護測試儀進行運用，從而對電纜和繼電保護裝置的連接進行實現(xiàn)，從而向保護裝置輸入電壓與電流進行驗證。

2.2 智能變電站繼保檢修試驗方法

因為智能變電站具有網(wǎng)絡(luò)化的特點，因而主要運用以下兩種方法進行檢修試驗：

（1）運用數(shù)字繼電保護測試儀進行測試，數(shù)字繼電保護測試儀輸出的是光信號，能夠與相關(guān)的繼電保護裝置進行直接的結(jié)合。測試儀與保護設(shè)備之間的連接主要是通過光纖點對點進行實現(xiàn)，采用光纖對采樣值和跳合閘信號進行傳輸。因為智能變電站繼電保護測試儀與傳統(tǒng)的測試儀具有本質(zhì)的區(qū)別，并且在使用中需要導入整個變電站的SCD文件，所以必須要求繼電保護工作人員具有較高的專業(yè)素質(zhì)。運用該方法不僅能夠?qū)C電保護裝置的技術(shù)性試驗與測試進行實現(xiàn)，但是并不包括交換機與合并單元等設(shè)備，對于智能變電站來說，繼電保護已經(jīng)成為一個系統(tǒng)，并不是傳統(tǒng)意義上的一個裝置，所以不能夠有效的對繼電保護的完整性進行驗證。但是對包含眾多間隔設(shè)備，如母差保護設(shè)備，因為在運行過程中不能夠使得全部的設(shè)備停電，所以說上述方法的運用具有一定的現(xiàn)實意義。

（2）在現(xiàn)代智能變電站中，多數(shù)地區(qū)都會對一些電磁式互感器進行運用運用，所以可以對傳統(tǒng)的繼電保護測試儀進行運用展開繼電保護系統(tǒng)的檢修試驗工作。繼電保護設(shè)備運用點對點光纖將合并單元與智能終端連接起來，合并單元與智能終端運用電纜實現(xiàn)與傳統(tǒng)繼電保護測試儀的相互連接。這一方法涉及合并單元、智能終端設(shè)備以及繼電保護裝置，因此能夠使得對單一間隔繼電保護系統(tǒng)的整體測試得以有效實現(xiàn)。

3 智能變電站繼電保護系統(tǒng)狀態(tài)檢修

繼電保護設(shè)備的狀態(tài)檢修通常被稱為預知性檢修，即根據(jù)繼電保護設(shè)備的實際運行狀況，決定是否需要進行設(shè)備的檢測和維修。繼電保護裝置的狀態(tài)檢修將取代定期檢修，對于繼電保護設(shè)備采取狀態(tài)檢修，減少了帶電或停電檢修的工作量，對于提高設(shè)備的安全性能和延長使用壽命是很重要的。

開展繼電保護狀態(tài)檢修的總體目標是認真貫徹狀態(tài)檢修加大檢修理念，對設(shè)備檢修的有效性和針對性進行增強，努力實現(xiàn)減少設(shè)備停運事件以及人員現(xiàn)場工作時間的目標，從而對繼電保護檢修的工作效率和工作質(zhì)量進行提高，提高設(shè)備可用率及企業(yè)綜合效益，轉(zhuǎn)變繼電保護生產(chǎn)管理方式，提高繼電保護專業(yè)運行和管理水平。繼電保護狀態(tài)檢修工作的核心是確定繼電保護設(shè)備的狀態(tài)，依據(jù)繼電保護設(shè)備的狀態(tài)開展相應(yīng)的試驗、檢修工作。開展繼電保護狀態(tài)檢修工作并不意味著簡單地減少檢修試驗工作量，而是將繼電保護設(shè)備檢修試驗管理工作的重點由檢修、試驗轉(zhuǎn)移到管理上來，相應(yīng)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控、狀態(tài)評估的管理工作要大力加強，通過強調(diào)管理和技術(shù)分析的作用，嚴格控制，細化分析，確保設(shè)備運行安全和檢修試驗質(zhì)量。

4 結(jié)語

這些年，在國家的大力推動下，IEC61850規(guī)約在網(wǎng)內(nèi)數(shù)字、智能變電站中深入地實踐應(yīng)用，技術(shù)已趨于成熟，各地已經(jīng)認識到智能變電站與傳統(tǒng)變電站有著明顯的優(yōu)越性。于是，越來越多的智能變電站如雨后春筍一般地出現(xiàn)在我們身邊。傳統(tǒng)的測試方法和調(diào)試規(guī)程已經(jīng)不能適應(yīng)這些新型的智能變電站的調(diào)試要求。隨著我國科學技術(shù)的不斷發(fā)展以及智能變電站的不斷開發(fā)，為了保證繼電保護系統(tǒng)能夠更好的為電網(wǎng)服務(wù)，還需要不斷的加強對繼電保護系統(tǒng)檢修試驗方法的研究，促進智能變電站的不斷發(fā)展。

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TM76

A

1004-7344（2016）16-0060-02

2016-2-15

尹征（1979-），男，工程師，本科，主要從事變電檢修工作。