数字变电站继电保护调试验收探讨

刘力刚

摘要：文章阐述了数字变电站在实施继电保护的调试验收过程中出现的新问题,提出了新对策和验收当中的注意事项，以期能够对日后该变电站的二次系统进行调试、验收工作提供一定的帮助。

关键词：数字化变电站；GOOSE；继电保护；试验；调试

中图分类号：TM63文献标识码：A文章编号：1006-8937（2011）22-0120-01

数字化变电站全部选用光电式互感器、智能化开关和网络化二次设备分层技术，利用光纤网络代替了几乎全部的传统二次回路。这一技术更新与传统的变电站有着显著区别，使得二次回路的保护与调试验收工作产生了新的问题。

1110 kV数字化变电站的基本概况

某地区一个由智能化的一次设备（光电式互感器、智能化开关等）以及网络化的二次设备按照IEC61850通讯规范分层建立的110 kV的数字变电站。全站总体上由三层设备（间隔层、站控层、过程层）所构成。该站的监控系统以及保护、测控系统都选择了江苏省南京市新宁公司生产的数字化低压保护性X7000装置。间隔层的设备主要包括按照间隔配置的测控、保护以及计量等装置组成。站控层的设备主要由后台监视控制、远动通讯服务器等组成。过程层主要设备中110 kVgis开关（传统的）和智能单元组成了智能化开关，采取了数字式CT、PT组成了数字化的互感器设备。间隔层和站控层设备间选择微软媒体服务器（MMS）协议方式通信。间隔层和过程层选择光纤点对点接入方式并结合过程总线的方式，也就是交流采样选择的是光纤点对点的方式，而跳合闸回路等开关量信息选择GOOSE网络的方法，两网实施的是单独组网。

2调试的方法

2.1继电保护装置输入交流量的方法

变电站选择的互感器设备为电阻分压电子式和罗氏线圈电子式两种电压互感器。电流、电压输出的信号首先经过就地采样模块，事先采样并且转换成光信号之后传送到电子式合并器。数字式保护测控装置通过电子式合并器获得电流、电压信号，采样过程结束。数字式保护装置输入交流量主要有如下三种方法：第一，选择模拟试验仪生产厂家供应的试验设备实施模数转换之后按照同样的协议输入到数字式保护装置。第二，通过模拟试验仪对数字式互感器进行模拟输出，在数字式互感器采样模块之前增加输出量。第三，通过电子化试验仪把光信号数据传输到保护装置。在现场经过对比，第一种方法尽管简易但是不能对采集器、电子式合并器以及采样通道实施检测，并且使用生产厂家供应的试验仪器检测该生产厂家的保护装置，难以确保测试效果客观公正性；第二种方法可以实现对采集器、电子式合并器以及采样网进行测试，但是因为变电站和保护控制室之间的距离比较远，试验时不便于配合；第三种方法试验最为简便，然而当前在保护装置和试验仪在通讯方面还存在一定的问题，需要对保护装置和试验仪进行通讯方面的综合调试工作，对于调试工作的进程有一定的影响。综上所述，变电站选择了第二种方法进行保护调试，能够对采样网中所有设备的性能进行检验。

2.2监测GOOSE报文的方法

GOOSE报文用快速、安全可靠的方式将变电站内部每个设备状况变化的信息进行传输，包括了母线刀闸状态、断路器、装置保护动作跳闸出口以及保护闭锁备自投等硬接点讯息。监测GOOSE报文的工作是调试过程中的重点工作，与对传统的变电站断路器刀闸位置、保护动作接点以及不同信号进行检测的工作比较类似。监测GOOSE报文的方法就是将计算机通过以太网光电转换器输入GOOSE网，选择合适的分析软件（比如Ethreal网络报文），对于GOOSE网全部报文实施监测分析。

2.3继电保护装置的整组试验方法

变电站继电保护装置的整组测试步骤：第一步，在变电站把所需的模拟试验仪接到试验的电流和电压数据采样模块上，第二步，将智能单元的断路器跳合闸的输出接点接到模拟试验仪上，在主控室通过两台手提电脑各自连接GOOSE网和继电器保护装置，此时试验之前的有关准备工作就算完成。

3调试验收工作的关键问题

①设备的质量检验以及出厂之前的调试工作。光电式互感器数据采样设备、数字化继电保护装置以及智能单元自身的质量是否可靠是决定调试工作能否顺利进行的关键。当前继电保护装置、监视控制系统以及智能化的一次设备尽管采用了IEC61850通讯规范，然而各个厂家对于新规范的理解都不太一致、不一样的传输帧定义使得通讯失去效力，甚至需要对程序进行更改，影响了调试的进程。所以系统中各个设备之间的通讯成为一个制约性的难题，建议各个系统集成商应当在出厂之前对所有厂家的全部保护、监视控制以及智能化的一次设备实施联调，在出厂之前就使这些重大问题得到有效解决。

②光电式互感器的抗干扰措施。由江苏省南京市新宁公司所供应的罗氏线圈电子式电流互感器其保护级额定电压为150 mA、测量级额定电压为1.5 V的小信号。处于变电站的强电磁场中非常容易受到电磁的干扰作用从而在继电保护装置中会产生干扰电流，容易使继电保护装置产生误动作。所以在设计、施工过程中应当尽可能减小数据采集器以及罗氏线圈之间的二次线的长度，强化二次线以及数据采集器的抗干扰的能力，比如采取二次线增加屏蔽层、数据采集器应当在屏蔽箱的里面安装等措施。

③光纤光缆的施工控制。数字化站光纤光缆的用量非常大、光回路十分复杂。所以在光纤光缆进行调试验收的时候应当注意如下几点：第一，全部光纤需要充足的备用芯，最少按照1用1备配置。第二，对于每条光纤芯（包括备用芯）均需要实施光衰耗的测试工作并且做好记录。第三，需要注意光纤光缆的弯曲弧度，以防弯折过度造成纤芯折断。第四，需要对光纤头和光纤盒需采取防尘密封措施。第五，为了方便日后的光回路的维护工作，需要对光纤光缆进行明晰的编号。必须在屏柜后面附上该屏的光纤光缆表，注明其用途以及走向等相关详细情况说明。

④监测网络报文。对于网络报文进行监测是调试过程中一项非常关键的工作。实践操作过程中可以使用生产厂家供应的相关分析软件接入GOOSE网或者数据采样合并器中，对于GOOSE网报文或者数据采样网进行分析监视。至于调试过程中出现的一些特别状况，比如数据采样准确度不够，断路器不能正常操作等，务必使用相关专业软件对于网络报文实施分析才能够找出真正的原因。

⑤保护试验设备的准备工作。与传统的变电站相比，数字变电站的保护试验设备具备网络化、智能化、软件化等特性，需要准备相应的和传统变电站不一样的各种调试设备。包括：具有和继电保护装置相同标准的电子式试验仪、小信号宽频发生器、以太网光电转换器、手提电脑以及网络分析专业软件、光纤光衰耗分析用的光源光功率计以及数字示波器等，如果有必要的话还需要利用生产厂家供应的专业调试软件以及相关设备。

4结语

经过对变电站的继电保护装置进行的调试验收工作发现，第一，调试验收有关人员务必对于数字变电站所有的通讯结构、保护装置、数字化互感器以及智能单元都非常清楚。保证对调试验收工作的全部过程了如指掌。第二，要求生产厂家搞好出厂之前的各项保护调试工作尤其是各个生产厂家之间的联调工作。在当前数字化装置的初步发展阶段，不同生产厂家的设备在质量方面有待完善、通讯标准也不完全一致，使得调试工作过程中的困难加大。如果能够在出厂之前将设备自身的问题解决好，使用现场就会更加方便。第三，需要对验收工作过程中的标签、标示以及各类资料与图纸的归档工作进一步完善，编制统一的光纤光缆的编号，以便于今后的维护以及处置工作。

参考文献：

[1] 中国南方电网有限责任公司.继电保护及有关二次回路验收规范[J].北京:中国电力出版社,2008.