继电保护在智能变电站中的改变与测试技术

周建平

摘 要：随着智能变电站的快速发展，目前的新建变电站多以智能变电站为主，而运用于智能变电站的继电保护装置与常规站继电保护装置产生了很大的区别，特别是在SV网与GOOSE命令的应用上，颠覆了常规继电保护装置弱点开入、强电开出的概念，二次回路显得更为抽象化。因此，智能变电站继电保护装置的测试方式也不同以往，各类故障量由之前模拟量输入变成了数字量输入，同时，对于测试重点和测试方法也发生了很大的改变。该文针对智能站的网络结构特点，以线路保护装置的测试技术为例，具体阐述智能变电站继电保护装置的测试方法和要求。

关键词：智能变电站 继电保护 测试技术

中图分类号：TM77 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）11（b）-0116-02

相比于传统常规变电站，智能变电站中一、二次设备在数据信息传递方面已大不相同。在智能变电站中，常规电流、电压电缆被光纤SV网替代；间隔层二次设备与变压器、断路器智能组件或智能单元之间的光纤GOOSE通信替代了原有直接电缆连接通信。过程层网络的组建使得智能变电站信息的全站数字化和信息交互的网络化。线路保护作为变电站中重要的二次保护设备，其设备本身及其对外连接随着智能变电站的投入都发生了很大变化。针对这些变化，文章提出来新的测试方法。

1 智能变电站的特点

智能变电站兴起于IEC 61850规约提出之后，比数字化变电站概念更全面、更高级。根据IEC 61850规约，智能变电站采用分布式分层布置形式，具体由三层两网架构实现，三层两网即站控层、间隔层、过程层和站控层网络、过程层网络。相比于传统常规变电站，智能变电站实现了全站通信规约的统一，实现了三层设备间数据信息的共享和设备互操作性，这也是智能变电站称得上“智能”的最根本的因素。

智能变电站最突出的特点有两个，一是一次设备智能化，主要体现在ECT/EVT或OCT/OVT和断路器、变压器智能组件或智能单元的应用，这是实现站内信息数字化、信息传递网络化的基础；二是统一的通信网络，IEC 61850规约统一规定了站内站控层网络、过程层网络的3种通信规约，即MMS、GOOSE和SV，避免了厂家自有通信规约对不同厂家设备间通信造成的弊端，为站内设备间信息传递和设备互操作提供了规约基础。在此基础之上，变电站自动化、智能化运行管理系统的提出、建立和应用是必然的结果，也是智能变电站的最直接的体现。

对于220kV智能变电站，间隔层线路保护与测控一体化，并按照单间隔单保护配置。线路保护测控装置通过光纤直接采样获取数字化电压电流信息，线路保护测控装置、合并单元和互感器是电压电流信息传输过程中的3个节点，合并单元作为枢纽节点，通过点对点的连接方式分别与互感器和线路保护测控装置相连。线路保护测控装置通过光纤直连智能断路器或智能终端，利用GOOSE规约传递跳闸命令，同时开关位置等GOOSE开入信息也通过该点对点光纤获取。间隔内保护设备间启失灵、重合闸或闭锁等信息及跨间隔信息等通过GOOSE网传输。

2 智能变电站继电保护装置测试方法

继电保护装置必须满足“四性”要求，即可靠性、选择性、速动性、灵敏性，它是电网安全稳定运行3道防线中最重要的的第一道防线。在保证继电保护装置功能不变的基础上，智能变电站改进站内设备间信息传递、共享方式，实现了设备互操作，即改变了设备间信息的交互方式。

相比于传统常规变电站，智能变电站中一、二次设备在数据信息传递方面已大不相同。在智能变电站中，电子式或光电式互感器替代了常规CT/PT，常规电流电缆被光纤SV网替代；间隔层二次设备与变压器、断路器智能组件或智能单元之间的光纤GOOSE通信替代了原有直接电缆连接通信。过程层网络的组建使得智能变电站信息的全站数字化和信息交互的网络化。线路保护作为变电站中重要的二次保护设备，其设备本身及其对外连接随着智能变电站的投入都发生了很大变化。针对这些变化，文章提出来新的测试方法，主要有以下几点。

（1）原来通过二次电缆输入二次保护装置的电压、电流模拟量信息被来自合并器的点对点光纤数字信息替代。当跨间隔二次设备间有传输数据要求时，比如变压器差动保护或母线保护等，要想满足保护装置，时间的同步性必须较小且是确定的。

（2）与传统常规变电站内二次保护电缆连接跳闸方式相比，智能变电站二次继电保护装置采用点对点光纤直连，利用发送GOOSE报文给智能单元以传递跳闸命令。若智能断路器投入使用，继电保护装置则与智能断路器光纤直连。

（3）二次继电保护装置开入开出基于GOOSE协议的点对点或GOOSE网络传输实现。常规的开入开出电量（220V或24V等）信息被带有优先级标识的GOOSE报文取代。二次保护装置开入开出信息的实时性与安全性的验证可通过整组传动试验来实现。

（4）光纤数字化的电压电流信息的传递方式使得跨间隔二次设备间数据传输的同步性的测试显得尤为重要，其数据同步性必须得到验证，如变压器差动保护和母线差动保护。

（5）合并单元性能测试，验证合并单元能否有效正确地发送电压电流数字信息；智能单元性能的测试，验证智能单元能否有效、正确地传递保护和控制信息，包括提供各种保护与控制设备相应的一次设备状态的开入信息和开出信息，和根据保护与控制命令对一次设备做出相应的操作的开出信息，比如变压器档位调节、断路器跳闸等。

3 智能变电站线路保护的调试举例

由于传输介质发生了变化，传统的继电保护测试仪已经不能应用于数字变电站的测试了，全新的数字式继电保护测试仪，采用光口输入，可直接测试数字式机电保护装置，测试步骤如下。

（1）选择规约：由于数字站通讯规约的多样化，不同的数字站可能用的通讯协议不一样，对于MU至保护装置间的协议有IEC61850-9-1、IEC61850-9-2、IEC61850-9-2LE、IEC60044-7/8，可根据实际要求自行选择。

（2）报文参数的设置：相当于测试传统保护时候的接线配置，由于数字站二次回路的虚拟化，导致了所有的配置都必须要通过软件进行设置。例如现在想要进行PL1101-111线路保护装置的现场调试，则通过软件导入SCD文件，在文件中查找到相应的SMV Inputs，导入后测试仪即模拟此MU为该间隔装置加采样。

（3）开入开出的配置：测试仪模拟故障给保护装置，装置跳闸后返回节点信息完成闭环测试，智能站中所有的开关位置以及跳闸信号都是用IEC61850-8-1（GOOSE）进行传输，即需要通过软件配置相应的GOOSE以及把跳合闸节点信号接过来完成闭环测试。

（4）配置完成后，就可在任意手动以及测试专用模块进行测试，记录测试数据，验证配置文件；在整组试验方面，试验方法与常规站类似，判断保护装置动作的正确性，从而校验二次回路的完整性及可靠性。

4 结语

通过上述对智能化变电站的分析及测试方法的举例，为继保人员了解其特点与区别提供了帮助，也起到对智能化变电站保护设备测试方法的参考作用。

随着智能变电站的发展和普及，试验方法和仪器的选择也随之发生着改变，交流输入量逐步由模拟量变为数字量，各种设备之间的通讯规约也不同于常规变电站。这些改变不仅对继保人员提出了新的技术要求，也对保护设备的稳定性提出了更高的要求。在继电保护技术发展的年代，只有不断学习、更新，才能跟上时代发展的脚步，确保电网的安全运行。

参考文献

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