变电站二次回路及继电保护调试技术研究

广州发展新能源股份有限公司 陈首全

1 变电站二次回路调试技术

1.1 二次回路调试准备

在进行二次回路调试前首先要对整个电力系统中所有电气设备进行清查，确认综合自动化装置的安装方式、保护屏、电度表屏等主要显示装置的主要功能与正常显示性能，重点检查各处主接线的连接情况，确保电气设备和变电站电力系统处于正常运行状态后才能进行各个关键节点的调试。若各个接线间间隔距离不合理或二次回路连接装置的接线存在折断、脱落、显示元件异常或外观损坏等情况，需先进行维修，使电力系统运行恢复到正常状态后再进行进一步的准确调试[1]。

不同装置的电源连接方式有不同的规定，要按照不同装置的安装维修标准进行检查，确认无误后再将所有装置逐一上电，检查装置的通电反应是否正确，再检查装置的组态并设置装置地址，最后进行通讯线的调试，确认所有装置的通信运行正常能够稳定发送信号后即可在后台机上查看装置发送的数据，并开始二次回路的调试。二次回路调试工作主要包括一次、二次系统的电缆连接、对所有装置的保护功能的校验与调试。

1.2 电缆连接确认调试

电缆连接部分的调试内容主要是针对一次、二次系统电缆连接状态的检查，能判断电缆的运行状态、检查病害问题。主要通过检查控制断路器位置的红绿指示灯来判断控制电源是否处于正常运行状态，若指示灯全亮或全灭则应立即关闭控制电源查找故障原因，进行相应的维修。控制信号要按照常规站电力系统的运行调试方法进行，根据智能终端箱的信号传输，对断路器、刀闸、主变本体等控制信号回路经过智能终端控制及采集端子的正确性。

断路器运行状态信号的调试与检测应分别对自身发送信号和操动机构信号进行调试，对液压操动机构的调试主要是检验压力信号是否配置齐全，主要通过检查时间显示装置和报警系统运行是否正常来判断。而断路器中的弹簧操动机构和带有SF6气体闭锁的断路器，应对弹簧未储能和SF6气体的闭锁接点进行调试与检查，重点检查发送信号是否正确。当未储能或SF6气体的数值低于装置设定闭锁值时，储能限位开关的接点与SF6闭锁接点的串接处在合闸回路中，通过断开部分调试接点的方式可控制闭锁合闸回路，避免断路器合闸。

1.3 电动机联锁回路

被调试检测的电动机上应带有试验开关，以保证电动机开关在整个二次回路调试过程中能始终处于试验位置，保证调试结果准确。但部分电动机上没有配置试验位置开关，此时就应拆开电缆接头用以断开动力回路、使调试结果准确，但断路器位置也至关重要，在调试过程中存在进入工作位置的危险，因此要求调试人员佩戴绝缘手套，做好相应防护措施，避免电动机设备突然启动导致的安全事故。

检查电动机联锁回路主要是检查其运行动作是否灵敏、在接收指令信号后能否第一时间做出响应，并检查其执行指令动作时是否存在运行故障问题。调试过程中应先将联锁开关导入联锁位置，按照系统内设定的联锁程序依次将每一台电动机断开。断开第一台电动机断路器时要检查其他电动机的断路器是否按照顺序联动跳闸，再合上断路器、断开第二台电动机。重复上述操作，检查每一台电动机是否都能正常运行，调试连锁回路。若其中某一台电动机响应不正常或关闭顺序出现误差，则需检查是断开的电动机出现故障问题还是失误电动机的故障，并进行维修与调试。

1.4 开关量与功能调试

对开关量显示情况的调试需查看后台机上显示的SOE事件，并对断路器和刀闸的状态进行判断。在调试过程中可能出现显示内容与实际运行内容不符合的情况，这时应当检查断路器与刀闸的辅助触点是否存在常开与常闭开关线接反的问题。也可通过更改后台机上遥信量组态的方式进行功能调试，调试时需适当改动调度端，保证开关量功能显示始终保持一致。也可通过更改电缆接线的方式改变现实信息，从而保证开关量检测准确[2]。开关量的调试主要涉及到系统运行稳定性的问题，若开关量显示失误，容易导致技术人员在调试系统的过程中受到错误信息的误导，同时也会导致对电动机和其他电力系统中的保护装置、二次回路关联装置的检测状态不准确，因此开关量的调试通常需多次进行，从而保证将误差尽量抹除。

二次回路在电力系统中运行的功能性主要依靠多个装置的联动作用，在进行功能调试时首先需检查断路器、主变分接头及刀闸。调试到装备有同期功能的装置时，应通过检查母线与测电压基准点的方式多次对监控功能进行调试。对于所有装置的功能调试都应从通讯方式、遥控信号等方面入手，这也是二次回路系统运行的重要功能实现的主要路径。调试时主要观察SOE量、模拟量、刀闸位置、遥控断路器等，此外还应对运行状态下的报警声音、故障显示、打印等功能进行调试。

1.5 二次回路调试文件

二次回路调试过程中会生成相应的文件，在运行过程中各个功能模块也会生成运行日志文件，对这些文件如CRC的比对也能对调试结果进行检验。通过调试文件中显示的二次回路文件编码进行计算后就可处理相关的数据，也可对其中的IED进行排序，不同功能模块会根据装置与设备的型号参数生成相应的文件，在调试过程中这些文件的增减可由技术人员进行订阅与发布。根据排序结果和数据分析结果进行二次回路文件GOOSE的比对，分析文件中的控制块序号、分析信号参数，根据比对结果确定检查效率。除GOOSE文件外，SV文件也可通过这样的比对方式进行判定。

2 变电站继电保护调试技术

对继电保护装置进行调试前应充分了解继电保护装置在电力系统中的不同功能构成，再对被保护设备进行测量，通过建模和计算约束参数的方式确定继电保护装置的调试方案，同时对设备与系统中变压器的运行状态进行检测，对弧光保护装置进行测试与调试，从而保证电力系统中全部线路的运行都受到继电保护装置的保护，保证变电站各个电气设备在发生任何运行故障与异常时能由继电保护装置及时响应并采取相应措施。

2.1 继电保护约束参数

进行继电保护调试时需进行继电参数分析模型的构建，从而对变电站并网机组的运行进行调试与检测[3]。通常对继电保护开关耦合进行辨识与检测时使用联合特征稳态分析的方法，分别对继电保护装置的应用层、传输层、感知层进行分析，在整个模型构建过程中，应用层主要包括继电保护层、逆变开关、阻感性负荷、数据内容挖掘、运行信息管理；传输层包括M2M、易构网、通信网、互联网、其余运行业务管理；感知层包括谐波阻抗特性的融合测试、自组网、继电保护装置与关联调试、比例重复控制器调试。

对继电保护的时滞问题控制和调试结果反馈通常依赖电压畸变率的调节，同时要通过增加阻抗增益的控制方法来共同对调试模型的结果进行矫正。通过增益补偿模型构建，可以计算出变电站并网机组中继电保护控制装置的输出模糊度调度函数公式：F=[Am+n(a)]+rm，其中：Am为继电参数，n(a)为继电保护相关业务管理的优化控制参数，rm则为离散系统的稳定性函数。

通过该公式还能进一步计算扰动误差干扰下的变电站继电保护调试输出功率参数和传输效率，从而确定后续的调试方案。通过联合参数识别，也能对变电站继电保护中使用的并网机组的矢量控制模型进行建立，从而得到发电厂并网机组发变组的保护目标函数，通过对实际运行状态的计算可以确定

阻抗增益调节的方式和具体调试方案，从而使继电保护装置的自适应控制能力切实提高。

2.2 继电保护装置调试

继电保护通过多个装置的联合作用进行对变电站电力系统的继电保护，可以将这些装置分为逻辑部分、测量部分、执行部分。这些装置在系统中分别负责判断被保护的电气设备的工作状态，根据其运行状态决定是否采取保护动作；对运行中的电气设备进行工作状态下相关电气量的检测，并对其进行初步数据分析与上传；在继电保护装置判断完成后确定具体的保护动作执行方案并完成相应的保护工作。

对继电保护相关装置的调试要根据其具体功能性进行检查，保护装置对电力系统中的被保护设备运行状态异常十分敏感，可以在值班人员或技术人员不在场的情况下自行执行动作，被保护设备正常运行状态[4]。

2.3 变压器保护调试

变电站的继电保护装置在变压器上也有很大作用，主要通过差动保护、瓦斯保护进行，这也是针对变压器的主保护内容，此外还设置了阻抗保护、间隙保护、过负荷保护等用作后备保护。关于主保护内容的调试，主要是对变压器在发生油箱外部故障时的灵敏反应，差动保护与瓦斯保护通常同时进行，避免变压器发生安全事故。瓦斯保护比差动保护响应速度更快、判别更加灵敏，调试时要对二者的响应速率进行检查。后备保护则主要是在变压器运行异常、内部或外部出现明显的短路问题引起的过电流故障时执行的保护功能模块，也可以在变压器自身发生故障问题时进行自动维修与检查。

2.4 线路光差保护调试

线路光差保护调试首先需要对变电站内相关装置进行整个设备的外观检查和屏体保护检查，对二次回路的接线和保护装置单体功能进行校验后才能进行后续的光纤联调工作。

首先需要进行通道运行数据检查，将通道数据清零后运行观察3分钟，装置显示的通道延时应当与通道测试延时一致。而后对两侧的光纤收发接头分别断开，检查装置是否能够正确报警。将线路两侧分别接入三相电流，使两侧互相查看三相电流的差动电流，两侧装置的采样值与通入测量的误差应当控制在5%以内；此外还需要模拟运行故障对光差保护的反应动作进行调试，通过对两侧差动保护装置分别设置的方式在不同位置断开，靠近侧的断路器应当在合闸位置模拟差动动作，对侧位置应当及时对合闸位置断线，两侧应当同时响应，若响应速度慢或响应动作失误则需要进行维修。

最后还需要进行操作电源唯一性检查，通过对断路器控制电源空气开关负荷侧的两极对地进行检测，能够判断两极之间直流电压的数值是否正常；通过断开控制电源空气开关确认其接地和对地电压。在试验完成之后应当及时拆除试验接线，并对试验的回路端子重新紧固。

2.5 线路运行继电保护

继电保护装置通过对不同设备的保护动作启动也能实现对整条电气线路进行保护动作，尤其是在瞬时故障发生时保护效果更好。如雷击引发电力线路故障时，继电保护装置可通过立刻切断故障线路的方式避免其他关联线路发生永久性故障，线路在判定故障接触后重新合闸也能继续保持供电，保证变电站其他设备的正常运行[5]。

在设备发生故障问题时，继电保护还能通过对电流方向的判断选择性地发出不同的跳闸指令，从而分别对不同线路执行断开或合闸动作，保护运行线路。调试时应当重点检查继电保护装置能否对每一条线路的故障问题采取准确的保护动作，包括高频保护、距离保护、方向保护和自动重新合闸等。自动重新合闸分为单重、三重、综重及停用四种重合闸方式，继电保护可在不考虑保护整定时间的情况下立刻跳闸，调试主要检查其反应速度。同时也要注意，发生事故后继电保护先根据保护整定时间进行保护跳闸，然后进行重合闸，重合闸不成功无延时迅速发出跳闸命令，此种重合闸称为后加速重合闸。