基于IEC61850标准的智能变电站检修机制设计与分析

黄少瑞，朱婷婷

(国网吴忠供电公司，宁夏回族自治区 吴忠 751100)

0 引言

在常规变电站中检修一次或二次设备时，为了不影响后台及调度正常的信息采集，在保护装置中专门设置了检修连接片。这样在保护传动调试过程中，装置就不会向后台发送任何因检修时发送的保护信号，这就不会影响本站后台或者各级调度正常的监视工作，但是这样的检修功能比较单一。随着智能化变电站的日益发展，具有逻辑判断能力的设备数量越来越多，设备之间的配合关系越来越复杂。为了避免在检修过程中由于人为原因造成保护装置误动作，需要一种新的检修机制来适应变电站的发展和维护需求。

1 检修机制的概念及应用

因IEC61850规范的出现，在智能变电站中具有逻辑判断能力的设备越来越多，这为新的检修机制的产生创造了条件。设备检修调试过程中的配合关系，即同一个间隔不同设备之间或者公用系统与某个间隔或者某一个设备之间置检修后的相互配合。这种配合关系，目的是为了在检修过程中避免设备发生误动作而造成事故。检修机制就是在保证任何保护装置不会误动作、测控装置不会误发信、开关不会误跳的前提下，保证调试、检修可以顺利进行［1］。

1.1 品质

智能化变电站中各智能电子设备是通过数字信号相互联系的，数字信号在传输的过程中不可避免的会出现丢帧、时间不准、信号衰耗严重、信号源弱等问题。发送方发送数字信号给接收方，接收方必须判定其发送过来的数据是否有效、完整。品质属性带有不同的品质标示符，其中包括:1.validity(有效性);2.detailquality(细化 品质);3.source(源);4.test(测试);5.blocked by operator操作员闭锁。其中test测试标示符可以为检修机制所用。测试就是检修，即运行时不能投入检修压板。

1.2 检修机制的应用

智能变电站中，GOOSE的检修品质位标注为 test，具体为870100，当投入检修连接片后，GOOSE报文中 test由0变为1。SV的检修品质位为0800，在报文中看不到test的具体标注。根据IEC 61850标准对检修的定义以及运行维护的要求，把检修机制分为两个部分:第一个部分是保护装置与合并单元的检修机制。第二个部分是保护装置与智能终端的检修机制。

2 保护装置与合并单元、智能终端之间的检修机制

2.1 保护装置与合并单元的检修机制

当某条线路间隔互感器检修或合并单元检修，或者两者同时检修时，为了不影响保护装置逻辑判断，避免出现误动作等问题，应进行如下操作。

(1)当保护装置检修投入、合并单元检修投入时，此时装置能进行采样计算，保护装置能正确执行逻辑功能。此种检修机制为:当保护装置和合并单元都需要检修时，不能影响公用设备的运行。如母差保护装置接收到检修间隔的检修品质位后，自动将该间隔剔出不进行逻辑判断，母差保护其它设备能正常运行。

(2)当保护装置检修不投、合并单元检修不投时，此时装置进行采样计算，保护装置能正确进行逻辑判断功能，属于正常运行状态。

(3)当保护装置检修投入、合并单元检修不投时;此时装置只进行采样，不进行逻辑判断。此种检修机制为:当对保护装置进行检修时，是不会影响其对互感器进行采样的，并将检修品质位发送给公用设备。

(4)当保护装置检修不投、合并单元检修投入时，装置只进行采样，不进行逻辑判断。此种检修机制为:当对互感器进行检修时且检修完毕对其进行升流，为了确保采样回路的正确性而同时又不造成保护误动作而设计的，并将检修品质位发送给公用设备。

2.2 保护装置与智能终端的检修机制

当某条线路间隔断路器检修或者保护装置检修，或两者同时检修而不影响保护逻辑功能，避免出现误动作、误出口等问题，应进行如下操作。

(1)当保护装置检修投入、智能终端检修投入。此时装置保护逻辑正常执行，保护正确动作。此种检修机制为:当保护装置和断路器同时检修时，能够随意模拟故障并使其出口跳闸。另外会发送检修品质位与公用设备。

(2)当保护装置检修不投、智能终端检修不投;属于正常运行状态。

(3)当保护装置检修投入、智能终端检修不投;保护装置逻辑正确，但不出口跳闸。此种检修机制为:当保护装置检修，断路器运行时，比如220 kV出线间隔，第一套装置检修，第二套装置运行时，可以对第一套保护装置进行保护逻辑功能验证，而不影响第二套保护装置及公用设备。

(4)当保护装置检修不投、智能终端检修投入时，保护装置逻辑正确，但不出口跳闸。此种检修机制为:为了避免运行人员误操作而专门设定的。保护装置与智能终端的检修机制校验，仍然需要通过带测试位的采样来实现，即便不通过合并单元直接对保护装置加采样模拟故障，测试仪也必须将采样量打上测试标志，否则装置会因为没有接收到测试位的采样量而闭锁相应的功能。

3 智能变电站中典型间隔的检修机制

以下讨论的逻辑主要是从保护动作到出口和遥信、遥测到各级远方操作到智能终端执行两个方向出发:(1)涉及合并单元、保护装置、智能终端;(2)涉及合并单元和智能终端、测控装置、后台及远动机。

3.1 线路或母联间隔的检修机制

对于220 kV以下的线路或母联间隔:它所包含的智能电子设备都是一套合并单元、保护装置和智能终端。其局部系统构成图如图1所示，箭头表示数据流向。当线路及测控装置相关检修连接片投入，它们送上后台的信号、报文、遥测量都会带上检修位，而且后台及各级调度也将会失去对本间隔的遥控功能，这样就避免因误操作所引发的事故。此外，合并单元投检修后，母差保护装置只能收到此线路或母联间隔不正常或者感应的电压、电流量，但也只是进行采集，不会进行逻辑判断。同样故障录波及报文分析装置接收到此间隔的采样量也都是带检修品质位的量。此时线路或母联保护开入母差的启动失灵跳闸也是带检修品质位的，因此不会使母差保护误动作。

图1 220 kV以下的线路或母联间隔

本典型间隔配置保护的所有检修态的配合，见表1。

表1 线路或母联间隔中保护装置与智能装置之间的检修配合示意图

因为220 kV以上的线路或母联间隔所使用的二次设备都是双套保护配置，在这种情况下断路器不能因为一套保护检修调试而误动作。为了最大程度的验证整个间隔数据传输的正确性，可以选择表1中序号3的检修方式来进行调试［3］。因为此检修机制下线路保护及合并单元给其他公用设备都可以发检修位，而智能终端通过GOOSE网发给线路或母联保护的状态位置是不带检修品质位的，可以通过在智能终端处抓取报文来确认保护装置出口的量是带检修品质位的。通过GOOSE网上测控装置发送给后台或各级调度的所有信号都可以通过此间测控装置的检修而带上检修品质位。

3.2 主变间隔的检修机制

图2为220 kV主变压器间隔的典型局部系统配置图。

如果在不考虑电源点的情况下，主变压器三侧任意一侧都可能检修调试。在这种情况下，其检修机制的要求任意一侧检修调试都不能影响主变保护逻辑的判断和正确出口，当然主变保护更不能误动。所以任意一侧合并单元投检修后，主变只对该侧的数据进行采集而不参与逻辑判断。主变三侧测控装置对应上传各侧所对应的状态量。对各侧母差公用装置来说，当主变一侧检修，其他侧运行的主变保护装置还可以向母差开入正常态的启动失灵跳闸，不过此保护需要加电流判据。检修侧的电流量已带检修品质位，母线保护装置对检修侧不进行逻辑判断。检修侧测控装置会将带有检修品质位的量传送给故障录波及报文分析装置，此时无论智能终端是否检修都不可远方遥控。

图2 220 kV主变压器间隔局部系统配置图

3.3 公用设备的检修机制

图3 为母线间隔的系统配置图。

图3 母线间隔的系统配置图

公用设备检修调试时通常采用表1中序号7的检修方式，因为此种检修方式下合并单元、保护装置、智能终端都可以进行单装置检修调试。如果必须对保护逻辑和跳闸出口进行调试，就可以采用表1中序号3的调试方式，需要对其出口报文进行抓取分析，保证其能正确出口。对于有电压互感器切换的配置来说，当一条母线的电压互感器检修时，可以强制检修母线的电压切换到正常母线的电压［4］。

3.4 线路在联调过程中的检修机制

线路在联调过程中的检修机制就是要在特定的检修状态下进行两侧线路联调而不影响站内其它正常运行的间隔。图4为线路联调过程中的系统配置图。如图4所示，当线路对侧合并单元置检修时，本侧线路保护装置通过光纤接收到对侧线路带检修品质位的保护电流量，此时本侧的差动保护功能应该退出［5］。两侧线路保护的差动保护计算与两侧合并单元的检修状态都有关系，当有一侧检修时，差动逻辑就只是采集量而不能保护逻辑出口。在光纤传输中还有一个开关量输出的远跳保护，该开关量的品质位是由保护装置的检修来决定的。当对侧开出一个远跳量的时候，如果加就地判据，就会同时受本侧合并单元所输出的电流品质位的影响。但是当两侧检修品质位不一致时，本侧收到对侧的远跳保护信号才能出口。如果不加就地判据，只需要远跳开关量检修与本侧保护一致，本侧收到对侧的远跳保护信号就能出口。

图4 线路联调过程中的系统配置图

表2为线路联调中智能装置之间的检修配合所产生的现象。

表2 线路联调中各保护动作逻辑现象

由表2所示，线路纵差保护相关的设备有本(对)侧合并单元、本(对)侧保护装置，只有这四个相关设备检修一致时线路纵差保护才出口;检修不一致时，线路纵差保护不出口［6］。

4 结束语

本文阐述了IEC61850标准中检修品质位在智能变电站检修机制中的实现，以工程实际应用为重，针对智能变电站中典型间隔的检修机制状态组合，进行了详细的分析说明和实验论证，为本地区的智能变电站联调及设备检修维护工作提供参考依据。

［1］冯军.智能变电站原理及测试技术［M］.北京:中国电力出版社，2011.

［2］何彦昊，刘志远.基于IEC 61850标准的变电站调试指导手册［M］.北京:中国电力出版社，2013.

［3］李锋，谢俊，兰金波，等.智能变电站继电保护配置的展望和探讨［J］.电力自动化设备，2012，32(2):122-125.

［4］夏佳.论数字化变电站二次系统的状态检修［J］.科技资讯，2012，10(21):105.

［5］李斌，薄志谦.面向智能电网的保护控制系统［J］.电力系统自动化，2009，33(20):7-12.

［6］高翔.数字化变电站应用技术［M］.北京:中国电力出版社，2008.