智能變電站繼電保護調試方法

張笑天，李 游

（中交機電工程局有限公司，北京 100027）

1 智能變電站的概念

常規的智能變電站內部工作運行結構涵蓋兩個層面，即具備全智能化的高壓設備和具備統一處理后臺信息的平臺，詳見圖1。前者由變壓器、高壓開關控制器、電子互感器等不同元件構成，且兼具智能特點；后者則依仗先進的通信網絡條件，實現對整個后臺信息系統的統一管理和調控支配，并及時分析和處理收集的信息，由此了解變壓器設備的實際承載情況和運行狀況，便于對突發事件的及時掌握和應急處理。

圖1 智能變電站內部工作運行結構

在智能變電站的具體運營期間，如果運營方式突發改變，此時需要借助人工方式對整套智能系統中的實際電壓和功率予以分析，并進行專業的分接處理。若設備出現故障，也要以人工方式對預警給出的參數詳情進行調控處理，最大程度降低運行隱患，改變和完善整個智能變壓器設備的運行功能。

2 工程概況

本文以國投曹妃甸港岸基智能動力船舶供給系統二期工程岸電EPC項目電氣設備的調試及試驗為研究對象，電氣設備的試驗及調試工作均以現行國家電氣設備交接、驗收的相關技術標準為基礎。在試驗及調試工作開始前，必須保證設備已經全部安裝到位[1]。同時，變電所內需準備好穩定可靠的試驗電源。相關工作人員對現場的環境進行檢測，確保環境達到試驗要求，方可開展工作。

3 智能化變電站繼電保護架構體系

區別于常規的變電站，繼電保護作為智能變電站的重要體現，擁有著自己獨特的通信標準，在工作和運行中借助的方式為過程層網絡，由不同的結構體系構建而成，具體如下。

（1）繼電保護在智能變電站的運行中，構成的體系呈3層兩網狀，以邏輯作為各網層的結果分布標準，前者涵蓋站控、過程以及間隔3個層面，后者則為站控和過程這兩層中的網層系統。

（2）通信標準體系。智能變電站中的繼電保護自身就具備一套完整的操作標準，具體以統一的IEC 61850為工作原則展開運行[2]。從模型上來說，邏輯節點上的劃分主要根據傳統繼電保護裝置的簡單功能進行，具體而言，以基本功能單元為依據進行劃分，常見的重要節點包括跳閘回路、采樣值處理以及算法等。就通信層面來講，受服務群體不同和整體性能不穩定等條件的限制，在使用期間存在一定的差異化。例如，在常規的通信運行中，為實現更高效、更及時的信息傳輸結果，系統中的傳輸層和網絡層要提前調整為空白狀態。針對傳輸中產生的新數據，會自動與舊數據相互結合并作歸類處理，實現有效擴展的新成果，為后續的信息處理提供有利的數據支撐。

（3）對時系統。該系統的作用是實現運行方案、組織方式以及網絡應用這3大結構的同步對接和分析，對其進行科學的設計與規劃尤為關鍵。這是因為智能化變電站繼電保護的運行機制從本質上來說依賴于數據幀傳輸，這就意味著智能化變電站繼電保護對過程層網絡有著極高的依賴性。智能化變電站繼電保護的組織形態為模塊化保護功能，傳統的組織形態則以裝置為中心，將兩者進行對比可以發現，前者的過程層網絡能夠保證跨間隔、跨專業之間的信息共享。剔除常規的IRIG-B代碼及通信光纖同步對接的舊方式，繼電保護在智能化變電站中的同步對接方式為全系統內的統一對接，且精度系數極高。該系統不僅具有靈活便捷的特點，還能對數據進行實時監測。

4 智能變電站中繼電保護調試方法

4.1 保護裝置元件的調試

對智能化變電站保護裝置原件進行調試之前，首先應檢查相關設備，確保檢查的全面性，保證每一個插件完好無損。同時對壓板進行檢查，避免出現壓板松動的情況[3]。其次對整套智能變電站中相關設備內部實際的絕緣情況予以全方位監測，在此期間要確保設備都處于斷電狀態，選中相應的邏輯構件并拔出。最后則是對現有裝備中的實際零漂值展開監測并確認，確保其內部的電壓處于短接狀態，且電流已被切斷，在此條件下再次觀察零漂值。檢查完相關設備后，方可對保護定值進行校驗。校驗完成后，開始進行光纖通道的聯調。具體聯調操作之前，首先對通道內的光纖運行狀態予以檢查，確保其在安全且正常的環境中運行，同時觀察指示燈，若未處于關閉狀態則要及時關閉，杜絕異常警報的發生。

4.2 通道調試

智能化變電站的通道調試應按特定的步驟進行。首先，對設備的工作狀態進行判斷，既要保證保護設備中光纖通道的連接處于正常狀態，又要保證沒有異常警告。遇指示燈亮現象，可判定為異常情況，要及時分析產生原因并作相應的處理，確保智能設備在調試前處于干凈、整潔狀態。當通道中還存在其他接口設備時，應盡量保證接口設備有良好的接地狀態[4]。

4.3 GOOSE調試

面向通用對象的變電站事件（Generic Object Oriented Substation Event，GOOSE）的通信狀態及報文統計的配置應在調試設備的菜單欄之前進行，確保不會產生告警信號。通常狀態下，GOOSE調試的發送功能能夠支持的發送模塊個數不超過8個[5]。故為提升調試操作的便捷程度，工作人員可提前配置多個發送壓板，但總數不能超過12個，以提升發送功能的優良性和實用性。遇到壓板故障等現象時，要及時將設備做清零處理。值得一提的是，GOOSE不僅具有較強的發送功能，還具有較強的接收功能。

4.3.1 GOOSE連線

GOOSE連線的作用在于傳輸開關量值和緩變的模擬量值，具體包括信號采集和跳閘命令、變化較緩慢的模擬量值傳輸。GOOSE傳輸主要有兩種方式，分別為點對點和組網，這兩者的區別不在GOOSE連線上，而在傳輸的物理介質上。在相關的技術規范中，GOOSE連線通常采用DA方式連至DA一級。

4.3.2 GOOSE外部信號

GOOSE連線中的外部信號又被稱作外部虛端子，是除了本裝置以外的其他裝置模型內數據集中的FCDA。每一個FCDA都是一個外部信號，即一個外部虛端子[6]。之所以說每個外部信號都是FCDA，是因為根據國家電網公司規范要求，DA定義在GOOSE數據采集中較為適合。GOOSE外部信號如圖2所示。找到圖2中的序號，按一定的順序進行操作。首先，從右側的IED篩選器中選出發送方裝置。其次，對外部端子進行選擇，此時應選擇的外部端子是訪問點G1下發送數據集中的FCDA。最后，將外部端子拖到中間窗口，再按順序對其進行排列。

圖2 GOOSE外部信號

4.3.3 GOOSE內部信號

添加內部信號，其位置由鼠標拖拽時的位置決定，拖拽對象停留在哪里，內部信號就放置到第幾層[7]。要想使某一行的內部信號與外部信號相連接，則應該對該對象進行拖拽，使其到達相應行的空白處，松開之后則會形成一個GOOSE連線，否則有可能會發生錯誤的GOOSE連線。

GOOSE內部信號如圖3所示。根據圖3中所標出的序號位置，首先在本裝置中找到與外部信號相對應的信號，然后將信號拖到Inputs窗口中，使之與外部信號對應。在國家電網公司規范中，推薦將GOOSE數據集中放至DA。相應地，GOOSE連線內部信號也應當連到DA一級[8]。圖3中的第13步主要是對條件進行篩選，篩選以關鍵字的形式進行，在GOOSE輸入內部信號，該內部信號往往含有GOIN關鍵詞，因此可以通過GOIN來進行視圖過濾。根據國家電網公司規范，GOOSE連線的內部信號通常選擇DA，但南瑞繼保新裝置不僅能支持DA方式，同時支持DO方式（早期的裝置程序只能支持DO，新型的裝置程序則兩種均支持）。不管是哪一種方式，外部信號與內部信號應保證數據層次的一致性。同時，為了避免出現裝置啟動失敗的情況，DA和DO兩種方式不能混連。

圖3 GOOSE內部信號

4.4 SV測試

4.4.1 SV發送測試

SV報文中，應用協議數據單元（Application Protocol Data Unit，APDU）部分與應用服務數據單元（Application Service Data Unit，ASDU）部分的配置一一對應，發送頻率基本不發生變化，1個APDU部分與8個ASDU部分對應[9]。SV報文中的采樣值數據、樣本計數與實際采樣點的順序保持對應。樣本隨著采樣頻率順序的變化而相應增加和翻轉，但不能出現跳變或者越線的情況。此外，還需將此次所得的采樣數值與專用的儀器匹配數值范圍壓縮至4000～7FFF。

4.4.2 SV接收測試

控制塊的接收由報文中的App ID決定，SV采樣值報文接收方按照App ID所確定的采樣值進行接收[10]。同時，對SV儀器采樣所得的數值通過一定處理后與所要配置的數值進行比對，兩者數值統一才算接收成功。如果出現丟幀、編碼錯誤等異常情況，則應發出有效的報警信號。實際數值采樣中，要將所用標識做統一調試和處理，以TRUE標準判斷整個數值的可靠性和真實性。

4.4.3 采樣同步測試

正常情況下，合并單元的對時精度范圍和守時精度范圍分別為±1 μs和±4 μs。在后期的合并處理期間，對所有采樣點和外部時鐘的對接信號做同步觀察與處理，在同步秒脈沖時刻，采樣點的樣本計數應翻轉置0。

5 結 論

隨著科技信息的迅猛發展，智能變電站也迎來了前所未有的改革和挑戰，在實際的工程項目應用中，繼電保護系統的作用和安全性能非常重要。在實際運行的過程中，應以國家電網公司規范為依據，對設備、通道等多個方面進行檢測，同時做好相關內容的調試，明確調試方法，降低運行風險，獲取經濟效益。