220kV變電站繼保調(diào)試問(wèn)題分析及改進(jìn)措施1

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摘要：變電站的繼電保護(hù)調(diào)試是保證變電站能順利運(yùn)行的關(guān)鍵，也是對(duì)變電站的電氣設(shè)備性能是否滿足相關(guān)規(guī)范和要求的重要試驗(yàn)。探討智能變電站繼電保護(hù)試驗(yàn)方案有利于智能變電站的正常運(yùn)行。本文以智能變電站為例，結(jié)合有效的工作經(jīng)驗(yàn)，分析了智能變電站繼電保護(hù)調(diào)試方法，為智能變電站繼電保護(hù)的調(diào)試提供參考。

關(guān)鍵詞：智能變電站；繼電保護(hù)；光纖；調(diào)試；措施

引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷增長(zhǎng)，生產(chǎn)和生活對(duì)電能的需求也不斷上升，智能變電站的建設(shè)項(xiàng)目越來(lái)越多。但是智能變電站的調(diào)試工作量巨大，如果調(diào)試結(jié)果不準(zhǔn)確，將會(huì)對(duì)變電站的運(yùn)行造成影響。因此如何采取有效措施來(lái)提高智能變電站的調(diào)試水平成為了工作人員需要解決的問(wèn)題。下面就結(jié)合實(shí)例對(duì)此進(jìn)行討論分析。

1 工程概況

某220kV智能站采用常規(guī)互感器+合并單元方式，該方式是將常規(guī)電流、電壓互感器的二次側(cè)通過(guò)二次電纜直接接入到合并單元中，通過(guò)過(guò)程層設(shè)備合并單元轉(zhuǎn)換后送到計(jì)量、測(cè)控、保護(hù)、故障錄波器和網(wǎng)絡(luò)分析儀等裝置。目前，內(nèi)新建及改造智能變電站都采用該方式。220kV智能變電站內(nèi)的重要設(shè)備，如變壓器、220kV和110kV出線以母線的相關(guān)保護(hù)都采用直采直跳方式。即保護(hù)裝置所需模擬量直接通過(guò)相應(yīng)間隔的合并單元轉(zhuǎn)換后，通過(guò)光纜傳輸回保護(hù)室內(nèi)的保護(hù)裝置，保護(hù)裝置通過(guò)光纜與相應(yīng)間隔的智能終端直接相聯(lián)，保護(hù)跳閘通過(guò)保護(hù)裝置與室外智能終端相連的光纖由GOOSE信號(hào)直接跳閘。測(cè)控、故障錄波器和網(wǎng)絡(luò)分析儀所需電流、電壓模擬量從SV組網(wǎng)上采集，不采用直采方式，符合智能變電站繼電保護(hù)技術(shù)規(guī)范。

2 繼電保護(hù)調(diào)試問(wèn)題分析

2.1 廠內(nèi)聯(lián)調(diào)的意義

雖然智能變電站己廣泛投入運(yùn)行，IEC61850標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約也在保護(hù)裝置、監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)中得到了應(yīng)用，但國(guó)內(nèi)保護(hù)設(shè)備廠家對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的理解不盡相同，不同廠家生產(chǎn)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(hù)、測(cè)控等裝置之間的合并單元采樣失效、采樣異常和數(shù)據(jù)包丟失等問(wèn)題。電站設(shè)備運(yùn)抵現(xiàn)場(chǎng)前，保護(hù)廠家和集成商曾進(jìn)行過(guò)廠內(nèi)聯(lián)調(diào)，廠內(nèi)聯(lián)調(diào)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)智能設(shè)備功能問(wèn)題后，智能裝置便需修改程序或者版本升級(jí)，但升級(jí)版本后的裝置沒(méi)有經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的測(cè)試，導(dǎo)致許多原來(lái)的功能反而無(wú)法實(shí)現(xiàn)。

因此，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試、驗(yàn)收人員必須在廠內(nèi)聯(lián)調(diào)階段，對(duì)不同廠家的所有保護(hù)、測(cè)控、錄波和網(wǎng)分等二次設(shè)備之間進(jìn)行聯(lián)合調(diào)試，將二次設(shè)備的重大問(wèn)題解決在廠內(nèi)聯(lián)調(diào)階段，從而大大減少變電站現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試的工作量。

2.2 繼電保護(hù)測(cè)試接線

由于智能變電站采用常規(guī)互感器+合并單元方式，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，采用保護(hù)裝置單體調(diào)試與整間隔分系統(tǒng)調(diào)試相結(jié)合的方式進(jìn)行智能變電站保護(hù)試驗(yàn)。繼電保護(hù)測(cè)試系統(tǒng)接線方法如圖1所示。

圖1 繼電保護(hù)測(cè)試系統(tǒng)接線方法

（a）——繼電保護(hù)裝置單體調(diào)試接線；

（b）——整間隔分系統(tǒng)調(diào)試接線

圖2（a）采用數(shù)字繼電保護(hù)測(cè)試儀進(jìn)行保護(hù)裝置的檢驗(yàn)，保護(hù)裝置和數(shù)字繼電保護(hù)測(cè)試儀之間采用尾纖直接連接。該測(cè)試儀直接向保護(hù)裝置發(fā)送所需的電流、電壓等采樣數(shù)據(jù)，同時(shí)也可接收保護(hù)裝置發(fā)出的GOOSE信號(hào)，實(shí)現(xiàn)保護(hù)裝置的測(cè)試。對(duì)于保護(hù)裝置的檢測(cè)。

圖2（b）針對(duì)采用常規(guī)互感器的整間隔調(diào)試，采用傳統(tǒng)繼電保護(hù)測(cè)試儀進(jìn)行繼電保護(hù)設(shè)備的檢驗(yàn)。傳統(tǒng)繼電保護(hù)測(cè)試儀通過(guò)試驗(yàn)線連接到合并單元上，從過(guò)程層設(shè)備合并單元加電氣量，在保護(hù)室內(nèi)保護(hù)裝置上查看保護(hù)電流、電壓和測(cè)量電流，能有效發(fā)現(xiàn)采樣值傳輸異常和采樣通信延時(shí)等問(wèn)題，尤其是保護(hù)電流角度異常的問(wèn)題，合并單元采樣值測(cè)試使用該接線方法較為方便。

2.3 光纖的調(diào)試和維護(hù)

智能變電站光纖光纜的用量非常大，光回路十分復(fù)雜。如果智能變電站驗(yàn)收時(shí)對(duì)光纖的調(diào)試驗(yàn)收重視不夠，對(duì)智能變電站投運(yùn)后的運(yùn)行維護(hù)將造成很大的困難。所以在光纖進(jìn)行調(diào)試的時(shí)候應(yīng)當(dāng)注意如下幾點(diǎn)：

（1）全部光纖通常按照1用1備配置，當(dāng)光纖損壞時(shí)，可以使用備用光纖。變電站在投運(yùn)后已經(jīng)發(fā)生多起由于光纖損壞，導(dǎo)致的保護(hù)裝置GOOSE網(wǎng)中斷的事件。如果沒(méi)有備用光纖，將無(wú)法快速排除故障，有可能導(dǎo)致發(fā)生故障時(shí)，保護(hù)裝置拒動(dòng)。

（2）對(duì)于每條光纖芯（包括備用芯）均需要實(shí)施光衰耗的測(cè)試工作并且做好記錄，便于在變電站投產(chǎn)后，發(fā)生SV、GOOSE信息中斷時(shí)，能有針對(duì)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(guò)度造成纖芯折斷。在智能變電站安裝施工時(shí)，光纖安裝人員要采用適當(dāng)?shù)膹澢绞綄⒐饫w盤(pán)繞在保護(hù)屏的儲(chǔ)纖盒內(nèi)。

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

（5）為了方便日后的光回路的維護(hù)工作，需要對(duì)光纖光纜進(jìn)行編號(hào)。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(guān)詳細(xì)情況說(shuō)明，方便智能變電站投產(chǎn)后的日常維護(hù)工作。

（6）智能變電站設(shè)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(nèi)保護(hù)正常運(yùn)行的基礎(chǔ)和關(guān)鍵，所以光纖的維護(hù)工作十分重要。智能變電站不同于常規(guī)變電站，常規(guī)變電站的保護(hù)裝置發(fā)生異常后，能通過(guò)萬(wàn)用表測(cè)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(wú)法應(yīng)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(chǎn)后的維護(hù)和消缺工作。

2.4 網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)調(diào)試

網(wǎng)絡(luò)報(bào)文記錄分析儀（以下簡(jiǎn)稱(chēng)網(wǎng)分）是一種能夠極好地適應(yīng)智能變電站網(wǎng)絡(luò)通信模式的監(jiān)測(cè)設(shè)備。網(wǎng)分能夠準(zhǔn)確地記錄智能變電站過(guò)程層和站控層網(wǎng)絡(luò)中的通信報(bào)文，然后對(duì)這些報(bào)文進(jìn)行有目的的多元化分析，實(shí)時(shí)對(duì)站內(nèi)二次設(shè)備及SV、GOOSE網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)的異常情況和故障現(xiàn)象進(jìn)行報(bào)警。

在智能變電站中保護(hù)裝置的電流、電壓采樣和跳閘都是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，因此智能變電站運(yùn)行可靠性取決于站內(nèi)SV、GOOSE網(wǎng)絡(luò)通信的質(zhì)量和性能。常規(guī)變電站使用的工具無(wú)法監(jiān)測(cè)SV、GOOSE網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，只能使用網(wǎng)分監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)是否暢通。對(duì)于網(wǎng)絡(luò)報(bào)文進(jìn)行監(jiān)測(cè)是智能變電站調(diào)試過(guò)程中一項(xiàng)非常關(guān)鍵的工作。主要調(diào)試內(nèi)容包括：對(duì)網(wǎng)絡(luò)報(bào)文的實(shí)時(shí)監(jiān)視、分析和統(tǒng)計(jì)功能測(cè)試；對(duì)網(wǎng)絡(luò)報(bào)文分析功能的調(diào)試等。網(wǎng)分不僅用于事故調(diào)查分析，而且是實(shí)現(xiàn)二次設(shè)備狀態(tài)檢修的重要技術(shù)手段。電網(wǎng)在正常狀態(tài)下，網(wǎng)分若發(fā)出告警信息。電站在巡查過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，220kVⅡ線測(cè)控裝置采樣無(wú)效。

通過(guò)調(diào)取網(wǎng)絡(luò)報(bào)文記錄分析儀內(nèi)220kV溫孟II線測(cè)控裝置采樣波形，很直觀的發(fā)現(xiàn)線路A、B相計(jì)量電流正常，C相計(jì)量電流為0，智能變電站不像常規(guī)變電站的電纜線那樣一眼就看到問(wèn)題之所在，必須要經(jīng)過(guò)有效過(guò)程控制手段來(lái)排查隱形的問(wèn)題，這個(gè)問(wèn)題的排查說(shuō)明了智能變電站中網(wǎng)分的重要性，能極大提高智能變電站查找問(wèn)題、排除故障的效率。

2.5 虛端子的分析

智能變電站過(guò)程層和站控層網(wǎng)絡(luò)上的用于傳遞的變量的SV、GOOSE信號(hào)，與傳統(tǒng)保護(hù)裝置的端子存在著對(duì)應(yīng)的關(guān)系，這些信號(hào)的邏輯連接點(diǎn)稱(chēng)為虛端子。

常規(guī)變電站的電流、電壓電氣量的采集，斷路器、隔離開(kāi)關(guān)的控制，保護(hù)跳閘和失靈啟動(dòng)等都靠電纜連接實(shí)現(xiàn)。智能變電站的保護(hù)裝置與合并單元和智能終端之間的信息交換靠SV、GOOSE實(shí)現(xiàn)，與傳統(tǒng)電纜二次接線完全不同。傳統(tǒng)直觀的硬接線沒(méi)有了，取而代之的是網(wǎng)絡(luò)虛端子連接。如圖2所示。

圖2 智能變電站與傳統(tǒng)二次回路對(duì)應(yīng)關(guān)系

圖3 母線保護(hù)虛端子開(kāi)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(hào)組成。如圖3所示。

智能變電站繼電保護(hù)調(diào)試驗(yàn)收開(kāi)始之前，首先要對(duì)智能變電站的虛端子表進(jìn)行審查。通過(guò)虛端子表可以很直觀了解全站保護(hù)與保護(hù)之間、保護(hù)與測(cè)控之間的關(guān)系，避免因虛端子未連線，造成保護(hù)裝置拒動(dòng)或誤動(dòng)等問(wèn)題。如對(duì)電站虛端子表的審查中就發(fā)現(xiàn)，母差保護(hù)動(dòng)作閉鎖線路重合閘未連接。雖然通過(guò)保護(hù)試驗(yàn)也能發(fā)現(xiàn)，但會(huì)影響保護(hù)調(diào)試的進(jìn)度。

3 繼電保護(hù)調(diào)試建議

（1）高度重視智能變電站廠內(nèi)保護(hù)聯(lián)調(diào)工作。在現(xiàn)階段，國(guó)內(nèi)對(duì)智能變電站的保護(hù)裝置的性能測(cè)試沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，各保護(hù)生產(chǎn)廠家的智能變電站保護(hù)設(shè)備都未經(jīng)過(guò)認(rèn)證，在質(zhì)量方面有待完善。如果能夠在廠內(nèi)聯(lián)調(diào)階段將設(shè)備自身的重大問(wèn)題解決好，將大大減少現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試階段工作量。

（2）需要對(duì)驗(yàn)收工作過(guò)程中的光纜光纖標(biāo)簽、標(biāo)示以及各類(lèi)二次設(shè)備資料與圖紙的歸檔工作進(jìn)一步完善，編制統(tǒng)一的光纖光纜的編號(hào)，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(guān)資料，以便于今后的日常維護(hù)以及故障排除工作。

（3）網(wǎng)絡(luò)報(bào)文記錄分析儀有著強(qiáng)大的實(shí)時(shí)監(jiān)視告警和分析功能，為電網(wǎng)的事故追憶、運(yùn)行維護(hù)和狀態(tài)檢修提供依據(jù)。維護(hù)人員要熟練使用網(wǎng)絡(luò)報(bào)文記錄分析儀，提高運(yùn)行、維護(hù)人員的工作效率。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，上文在總結(jié)智能變電站相關(guān)的保護(hù)調(diào)試經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，全面分析了智能變電站繼電保護(hù)調(diào)試的方法，給出了有關(guān)智能變電站調(diào)試和維護(hù)工作的建議，能夠有效提高智能變電站的調(diào)試和維護(hù)質(zhì)量，減少調(diào)試的工作量，縮短智能變電站調(diào)試時(shí)間，保證智能變電站可以順利運(yùn)營(yíng)。

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