智能变电站继电保护检测和调试技术

周璐

摘要：继电保护装置，就是为了检测电力系统中发生的问题或异常情况并解决故障或发出故障信号的保护装置。而当今计算机技术不断发展并成熟，继电保护在各个方面也有了很大的改进，它不再是传统而单一的组合模式，而是朝着自动化的方向发展，这个方向是以计算机的高端管理技术为基础的，因而集速度快、操作快捷方便、信赖度高、设备耐用、功效强悍等众多优势于一身。而现代化的数字化变电站拥有较高的硬件条件，主要目标是实现信息共享和操作便捷。它跟传统的变电站相比具有巨大的优势，加强了自动化和数据化的变电站管理内容。在技术使用上，较多融入现代计算机科技，数据化管理、自动化操作，变电站各个环节之间相互紧密联系、环环相扣。由于变电是一个较为庞大而复杂的系统，其中的任意一个环节出现问题都将造成不可挽回的损失，尤其是继电保护装置的调试工作。由于数字化变电站与过去的变电站差别较大，因此不能用过去的目光和经验对待，需要不断的研究与探讨。

关键词：智能化变电站;继电保护;调试方法;应用

一、智能变电站继电保护调试特点与要点分析

智能变电站智慧之处在于综合运用计算机技术、互联网技术、高水平信息技术、人工智能算法构建了自动化的电力智能设备，电力运行的数据“孤岛”问题迎刃而解，智能变电站营造了电力单元数据交互、共享的良好氛围。简单讲，智能变电站相比传统变电站实现了数据信息的自动采集与处理。继电保护装置是快速检测电力设备故障、非正常运行的重要组成，一旦检测到电气设备故障自动切断其与变电站的联系，解除故障部位对变电站稳定运行的潜在干扰。智能变电站继电保护调试要结合变电站架构的特点进行操作，智能变电站的体系架构如图1所示。

①远动主机、保护工程师、运行工程师是站控层的关键构成，主要负责电力系统的运行与维护工作，实现手段主要为远程控制、实时调度的方式。站控层软件具有设置服务器代码内虚拟化装置的作用，实现一般格式通讯向IEC61850标准格式的转换。

②母线、变压器、线路的保护装置均设置在间隔层中，同时集成了测控装置，以上硬件设施将二次设备以数字化形式表达，是智能变电站分析的关键数字信息来源;间隔层能够定义逻辑节点，高效处理和分析电力运行数据。

③变电站的智能终端、互感器、断路器等电气设备、传感设备均集成在过程层中，一次设备数字化与智能处理功能也是通过此层次实现。根据智能变电站的体系架构总结智能变电站继电保护存在以下特点：

（1）信息智能采集。智能变电站自带断路器、智能开关、智能变压器等智能化一次设备，配合传感器、智能终端设备的使用，可自动采集处理继电保护信息。

（2）继电保护自动控制。继电保护装置通过与其他设备的信息交互，利用大数据算法挖掘继电保护状态，实现继电保护装置故障的自我检测与分析。

（3）执行IEC61850标准。智能变电站的三层架构体系基于IEC61850标准构建而成，智能变电站之所以能够采用统一标准实现信息交互，得益于IEC61850标准的应用，打开了系统建模标准化的良好局面。一次智能系统二次系统升级的应用较为普遍，比如将保护测试一体化设备集成到变电站中，将增添大量的高水平电力信息管理功能。

二、智能变电站继电保护检测

2.1设备的检测

可以看到，当前中国的智能变电站中有着非常多的检测设备，但工作人员只有保证继电保护设备长期保持良好的运行状态，才能保障变电站的顺利运行，从而达到预期的工作目标和效果。

所以，重视和加强设备的测试工作是非常有必要的，即检修人员在检测保护设备时，可以选择合并单元、继电保护测试仪、光功率计、智能终端等设备仪器来进行，这样才能保证整体的工作质量。需要注意的是，在正式检测前，工作人员首先需要对相关的设备仪器进行检验，待检验合格之后才能进入测试，设备则在检验合格之后才能投入使用。

2.2发电机、变压器的检测

工作人员要想保证保护功能的正常发挥，首先要做的就是保证继电保护设备的合理运行，且在正式投入使用前必须要经过严格的检测才能使用。在实际工作中，变压器、发电机等都是比较重要的检测部分，工作人员必须采用科学、合理的检测方法来进行验证，目的是为了分析该设备是否具备科学、合理的发电能力，这一点与发电机的出厂检查非常相似。需要注意的是，变压器最关键的一项因素在于分析其自身是否具备实际的应用资格，且只有通过实际电压检测才能了解具体的应用环节。

2.3装置动作值及动作时间检测

一般情况下，保护装置会在设备出现故障之后立即进行故障消除工作，目的是为了保证变电站的安全运行，但实现这一功能的前提是需要确定保护装置的动作时间与动作值都能保持在最佳状态。为了保证工作的正常进行，工作人员还需要做好变电站保护装置各环节内容的检测，在实际工作中，可以使用数字继电保护测试仪来加强设备的电流与电压，要注意观察显示板上的数值，然后需要将该数值与保护检测仪的参数进行对比，并认真记录该装置运作时所产生的动作时间与动作值。

三、智能变电站继电保护调试系统设计

3.1调试系统的模块设计

基于智能变电站自身的信息一体化特性，变电站的继电保护调试系统的模块布局如图2所示。智能变电站一次设备综合发挥传感器与智能终端的功能，实时采集电力运行信息;智能变电站智能控制功能的添加实现各电子设备间的信息交互，为继电保护装置自我诊断提供条件。在智能变电站功能基础上，ADPSS仿真模块对变电站的一次系统状态进行仿真模拟，模拟结果以变电站配置文件（SCD）形式表达，最后由变电站仿真分析模块对调试结果进行检验与智能分析。

（1）ADPSS仿真模块。变电站一次系统的电磁暂态仿真由ADPSS仿真模块完成，继电保护装置调试过程中，被测量模块的电流电压信息基于定值仿真步长法求取，仿真得到的电气量数据以数字化接口为载体转换为IEC61850标准报文，传输至被測量模块，以SCD文件形式进行可视化展示。

（2）SCD文件可视化模块。智能变电站的二次系统集成了SCD文件功能，其突出作用是对变电站一次设备模型与电气拓扑结构关系进行精准表征。SCD文件可视化模块具有文件管理功能，SCD文件、智能站的运行设备文件是该模块实现可视化管理的基础，可视化功能表现如下：评估继电保护调试方案、调试结果对比、调试过程与结果存储、生成检修报告等等。SCD文件可视化模块操作过程如图3所示。

（3）智能变电站仿真分析模块。仿真分析模块根据可视化信息对继电保护调试的结果进行检测，与SCD文件可视化模块信息交互分析继电保护的调试结果，仿真分析模块可利用波形图的形式显示调试结果，提高了继电保护调试的可视化水准。

3.2调试系统程序设计

智能变电站继电保护调试程序安排如图4所示，技术人员要做好图中的准备工作才能正式开始继电保护调试工作。首先是继电保护测试接线，设备单体调试与整间隔分系统调试的接线方法存在差异，接线成功才能确保信号正常传输。其次是光纤调试，光纤使用不宜过度弯曲，降低光纤损坏率;调试过程中使用的和备用的光纤需要做好光衰耗测试与记录，原因是变电站运营后发生SV信号与GOOSE信号中断，可以光纤使用情况为依据高效查找故障原因;此外，光纤有序编号方便后期维护工作的开展。接下来是网络状态监测系统调试，网络调试一般使用网络报文记录分析仪完成，分析仪全面采集变电站网络报文，在此基础上实施多元分析获取二次系统网络、GOOSE网络的故障情况。最后是虚端子连接调试，虚端子是指SV信号、GOOSE信号逻辑连接点，SV信号、GOOSE信号在变电站起到变量传输作用。网络虚端子连接调试是保障智能变电站信息正常传输的基本条件。

四、智能变电站继电保护自动化技术的应用

智能变电站继电保护调试后实现了继电保护的自动化，本文主要分析继电保护自动化技术在智能变电站中的应用，表明继电保护调试的重要性。

4.1自动化技术在变压器保护中的应用

变压器是智能变电站的核心，在智能变电站的使用过程中变压器起到关键的作用，变压器直接关系到整个智能电网的运行效果。智能变电站继电保护调试之后，自动化技术应用到变压器保护中，具体的应用主要体现在两个方面，分别是：（1）瓦斯保护，变压器运行中的变压器油应该保持在最优质的状态，当变压器油出现问题或者油箱自身出现问题后，就会直接影响变压器的使用，严重时还会释放易燃易爆气体以及有毒气体，进而降低了变压器的安全水平，继电保护自动化技术能够实时监督变压器的运行，监控瓦斯气体，变压器运行中有瓦斯超标的情况时继电保护自动化技术就会自动启动断电，及时发出警报提示，以免故障继续扩大;（2）短路保护，继电保护自动化技术在阻抗继电保护器的作用下保护变压器短路，继电保护自动化技术保证智能变电站在短路状态下也能继续运行，提高智能变电站的运行水平。

4.2自动化技术在线路接地保护中的应用

智能变电站中的线路非常复杂，线路数量分布较多，线路接地是一项重要的工作，智能变电站中不同的线路应采用不同的方法，自动化技术能够准确地区分线路接地的方法，根据智能变电站的实际需求给出合适的方法。智能变电站中的线路接地保护分为小电流型接地、大电流型接地，智能变电站中故障的种类及原因不同，考虑到不同因素对智能变电站的影响，在继电保护自动化技术的作用下，有效分辨智能变电站接地线路的问题，提高智能变电站线路接地保护的水平。

4.3自动化技术在母线保护中的应用

将继电保护自动化技术应用到智能变电站的母线保护中，会根据智能变电站中母线的实际应用给出相应的措施。母线保护可以分为差动保护、相位保护，这两种母线保护有着一定的差异，其目的都是为了保障智能变电站的高效运行。继电保护自动化技术在母线中的差动保护需要在母线元件上安装电流互感器，促使电流互感器与母线电流保持一致的变化。智能变电站中二次绕组和母线连接以后，直接把继电保护装置安装到母线差动的地方，这样才能完成母线保护的工作。

五、智能变电站继电保护调试中的重要问题

5.1厂内联调

智能变电站继电保护调试工作要以实际为主，厂内联调是继电保护调试技术中的重要问题。我国智能电网的规模逐渐扩大，智能电网中的变电站数量也越来越多，智能变电站中投入了大量的元件、设备，组织好元件与设备的厂内联调，才能保障智能变电站继电保护的可靠性。智能变电站继电保护调试工作需组织好厂内联调的工作。智能变电站继电保护调试的设备因生产厂家的不同存在不同的标准，这样就会影响设备在智能变电站中的使用。智能变电站继电保护工作开展时组织了厂内联调的工作，准确定义安装设备中的标准，保证合并单元采样的有序实施。智能变电站继电保护调试中，从设备、元件的采购阶段就实行厂内联调工作，发现设备联调中出现的问题，逐步改造智能变电站继电保护中的设备，适当地做升级处理。智能变电站继电保护厂内联调之后更能实现整个变电站的安全与稳定，以免影响智能变电站的使用。

5.2测试接线

智能变电站继电保护调试中组织测试接线工作，测试接线的直接目的就是检查智能变电站继电保护装置的可靠性，促使继电保护能够达到安全、稳定的运行状态，进而提高智能变电站继电保护的运行水平和工作效率。智能变电站继电保护测试接线时，使用尾纤把测试仪和保护设备连接好，测试仪中发出的电流、电压以数据的形式产生，这时保护装置就会有GOOSE信号，完成继电保护的系统检测。测试接线的整间调试工作中，应该利用以往传统的继电保护测试仪完成工作，主要是为了获取准确的结果，合并单元需和检测仪连接好，完成继电保护电力控制测试、电力保护测试。智能变电站继电保护调试中测试接线的信息分析了变电站电流的通过实况，由此发现电流传输中的问题，对于解决智能变电站中的问题具有重要作用。

5.3光纤调试

在智能变电站继电保护调试工作中，光纤调试是不能忽视的问题，光纤调试的问题主要表现在以下两个方面：第一，智能变电站的光纤要遵循一用一备的原则，当光纤发生问题之后可以及时更换，保证智能变电站继电保护的正常运行，避免智能变电站发生安全事故，提高整个电网系统的安全运行;第二，智能变电站运行中使用的所有光纤，纤芯都要进行衰耗测试，测试通过之后才能把光纤投入使用，在光纤调试工作中需仔细记录光纤运行数据，以免光纤运行中出现质量问题，维护智能变电站的安全运行。

5.4检测调试

智能变电站继电保护调试时组织了检测调试，检测调试是需要注意的问题，智能变电站继电保护运行需要依靠检测技术，检测调试中记录下智能变电站继电保护的通信模式，多元化分析记录的数据，为智能变电站继电保护提供有效的调试。检测调试有助于发现智能变电站继电保护中的突发问题，检测系统会把问题直接上报给报警系统，这样才能让工作人员快速地发现智能变电站的运行问题，维护智能变电站的运行稳定。

六、结论

综上所述，通过分析发现，智能变电站在运行过程中，继电保护所发挥出的作用和价值是非常明显的，且自身的优势与特点也非常突出，特别是在当前智能化变电站的广泛推广和应用中，在这样的社会背景下，工作人员就需要不断加强智能变电站的优点宣传，加快智能变电站的建设，并定期对其中的继电保护系统展开检测和调试工作，保证智能变电站继电保护的安全运行。了解变电站继电保护的作用也是非常关键的，相关人员要把握检测与调试的主要方法，这样才能保证智能变电站继电保护的正常运作。

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