智能变电站继电保护系统调试探讨

王铭

【摘  要】伴随智能变电站的发展，继电保护系统的调试内容有相应的增加，调试方法也有所改进，结合220kV智能变电站继电保护系统的调试，简单介绍了继电保护系统的调试，为后续智能变电站工程调试提供借鉴。

【关键词】智能变电站;调试;继电保护系统;二次设备

随着智能电网的发展，智能化变电站已成必然趋势。智能变电站继电保护系统调试不同于常规变电站，其特殊的信息采集、信息传输和信息处理模式与普通变电站有本质区别。新型电气设备（合并单元、智能终端、网络交换机）本身的功能和特性，以及电气设备与二次设备之间的配合程度，都有可能对变电站的稳定运行造成影响。在智能供电系统中，继电保护装置的快速反应能力主要取决于合并单元采样是否同步以及过程层网络是否稳定可靠。

1 所调智能站继电保护系统配置情况

所调试的智能变电站监控系统采用三层两网结构，由站控层、间隔层、过程层设备及站控层网络（MMS）、过程层网络（GOOSE）组成。如图1。

间隔层网络为双星型拓扑结构，传输MMS报文与GOOSE报文，借助相关网络设备实现与本间隔其它设备、其它间隔设备以及站控层之间的网络通信。

过程层按电压等级组网，220、110kV电压等级GOOSE网和SV网共网设置，网络采用星形结构。220kV双重化配置的保护和安全自动装置分别与对应的过程层网络相连接，测控装置双跨两个网络，而110kV单套配置的保护及安全自动装置、测控装置接入过程层网络。

A（B）套继电保护设备与本间隔的A（B）套智能终端采用GOOSE直跳方式，闭锁信息及失灵启动，位置状态等交换信息采用GOOSE网络方式传输;A（B）套继电保护设备与本间隔的A（B）套合并单元采用SV直采方式，故障录波器、网络分析仪等电压电流采样信息采用SV网络方式传输。

站控层校时：采用SNTP网络校时方式;间隔层与过程层设备采用硬接点IRIG-B（DC）、1588协议（需功能满足），光纤B码同步对时或校时;IRIG-B（DC）应能够方便地扩展。保护及安全自动装置需满足插值同步功能，不依赖于外部同步时钟源。

2 智能变电站继电保护系统的调试内容

2.1 继电保护调试

2.1.1 电压、电流采样的检测。在智能变电站中，使用数字化保护测试仪，直接从保护装置的光纤直采口输入来自合并单元的光数字量，以此来校验保护装置的精度、灵敏度、功能。对于有跨间隔数据要求的保护装置，可以用两根光纤同时输入来自不同间隔合并单元的数字量，实现数字电压、电流数据的采样。具体见图2。

2.1.2 保护装置的输出。保护装置光纤通过直跳口向智能终端发送跳闸令，通过GOOSE组网口传送相互之间的联闭锁信号。通过保护装置实际传动来验证GOOSE报文输出信号的正确性与实时性，依据设计院的GOOSE虚端子表，确保每个信号验证到。

2.1.3 同步测试。① 对于单间隔的保护，按图3接线，用传统试验仪给合并单元同时加电压量、电流量，查看装置的相位角与所加量的相位角是否一致，检查电压、电流采样是否相差非周期倍数;然后按相同的接线方式，突然增加电流量或电压量，通过网络分析仪查看电压、电流波形是否同时突变，检查电压、电流采样是否相差整数倍周期，以此来判断电压、电流是否同步。②对于跨间隔数据的保护，校验不同间隔数据的同步性尤为重要。按图3所示，用传统保护测试仪给不同间隔合并单元同时加电流量，验证不同间隔合并单元电流量是否相差非整数倍周期和整数倍周期，确保采样的同步性，除此还要测试不同间隔合并单元由失步再同步过程中主变、母差保护的动作性能。

2.2 光纤回路调试

智能變电站大量使用光纤传输，光纤已经成为继电保护系统不可或缺的一部分。光纤回路的试验犹如传统站电缆的绝缘、对芯一样必不可少，试验主要内容有：第一，每条光纤芯（含备用芯）做光收发器件功率测试、光通道衰耗和误码率测试等工作并且做好记录。第二，核对装置背后每个光芯的断链告警信息，以220kV线路间隔为例：①线路保护：保护接收合并单元SV中断（直采）、保护接收母差保护GOOSE中断（组网）、保护接收智能终端GOOSE中断（组网）、保护装置对时异常。②母差保护：母差保护接收合并单元SV中断（直采）、母差保护接收**线智能终端GOOSE中断（直跳口收）、母差保护接收**保护GOOSE中断（组网）。③测控：测控接收合并单元SV中断（组网）、测控接收合并单元GOOSE中断（组网）、测控接收智能终端GOOSE中断（组网）。④合并单元：合并单元接收PT合并单元SV中断（直采口）、合并单元接收智能终端GOOSE中断（组网）、合并单元接收测控GOOSE中断（组网）、合并单元对时异常。⑤智能终端：智能终端接收母差保护GOOSE中断、智能终端接收保护GOOSE中断（直跳口）、智能终端接收测控GOOSE中断、智能终端对时异常。

2.3 其它回路调试

智能变电站“三层两网”的通信网络包括MMS网与GOOSE网络两部分，保护间相互闭锁、遥控分合命令都通过网络以GOOSE 形式传输到智能终端。继电保护装置能否快速反应主要取决于网络连接和数据传输的质量，这与常规变电站二次回路相仿。整个网络系统的核心部件是交换机，变电站能否稳定运行在很大程度上取决于交换机的功能和特性是否可靠。交换机主要有六项功能：一是端口自由镜像功能，即在目的端口能否观察到源端口的数据包;二是VLan 划分功能，检查划分为不同VLan 的端口之间是否实现了有效的隔离;三是报文优先级QoS 功能，测试GOOSE 报文能否优先传输;四是交换机广播风暴抑制功能;五是交换机安全功能测试，检查是否存在管理上的安全漏洞，以及对交换机进行DoS 攻击测试，验证其是否具有抗攻击能力;六是交换机告警功能测试，当交换机端口工况异常（如失电、端口速率不匹配）时，应能告警并记录。

3 智能变电站继电保护调试应用

在智能变电站继电保护调试的应用中，GOOSE的连线很重要，传统变电站应用硬电缆接线，其应用与GOOSE连线的作用相同，在配置调试后对信号进行接收、传输，GOOSE还可详细对信息进行记录，一旦在实际的应用中出现了问题，例如保护装置跳闸，光网口灯出现提示，且没有信息传送，这时需要对数据开入信息进行检查，沿着端口依次查找、检验，由于GOOSE信号通信与报文通路独立，每检查一个需要做好记录，一一将可能存在问题的设置进行检查和试验，避免遗漏存在问题的重要装置，这样可以确保查出问题所在，从而及时给予检修和调试，确保智能变电站正常运行。同时这种一一排查的操作是继电保护调试设置操作的优点，它可对存在隐形问题的装置或线缆进行检出，避免遗漏。

结束语

本文对智能站继电保护系统的调试进行了有益的分析和探讨，分析智能变电站继电保护系统的试验项目、试验方法，希望可以给今后智能站的调试提供些思路。

参考文献：

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[2]林冶，唐志军等.智能变电站二次系统现场调试技术研究[J].电力与电工，2012.6，32（2）：4-6.

[3]沈冰，杨凌辉，陈建民等.Q/GDW 691-2011智能变电站合并单元测试规范[S].

（作者单位：国网山西省电力公司检修公司）