智能变电站继电保护调试方法

张笑天，李 游

（中交机电工程局有限公司，北京 100027）

1 智能变电站的概念

常规的智能变电站内部工作运行结构涵盖两个层面，即具备全智能化的高压设备和具备统一处理后台信息的平台，详见图1。前者由变压器、高压开关控制器、电子互感器等不同元件构成，且兼具智能特点；后者则依仗先进的通信网络条件，实现对整个后台信息系统的统一管理和调控支配，并及时分析和处理收集的信息，由此了解变压器设备的实际承载情况和运行状况，便于对突发事件的及时掌握和应急处理。

图1 智能变电站内部工作运行结构

在智能变电站的具体运营期间，如果运营方式突发改变，此时需要借助人工方式对整套智能系统中的实际电压和功率予以分析，并进行专业的分接处理。若设备出现故障，也要以人工方式对预警给出的参数详情进行调控处理，最大程度降低运行隐患，改变和完善整个智能变压器设备的运行功能。

2 工程概况

本文以国投曹妃甸港岸基智能动力船舶供给系统二期工程岸电EPC项目电气设备的调试及试验为研究对象，电气设备的试验及调试工作均以现行国家电气设备交接、验收的相关技术标准为基础。在试验及调试工作开始前，必须保证设备已经全部安装到位[1]。同时，变电所内需准备好稳定可靠的试验电源。相关工作人员对现场的环境进行检测，确保环境达到试验要求，方可开展工作。

3 智能化变电站继电保护架构体系

区别于常规的变电站，继电保护作为智能变电站的重要体现，拥有着自己独特的通信标准，在工作和运行中借助的方式为过程层网络，由不同的结构体系构建而成，具体如下。

（1）继电保护在智能变电站的运行中，构成的体系呈3层两网状，以逻辑作为各网层的结果分布标准，前者涵盖站控、过程以及间隔3个层面，后者则为站控和过程这两层中的网层系统。

（2）通信标准体系。智能变电站中的继电保护自身就具备一套完整的操作标准，具体以统一的IEC 61850为工作原则展开运行[2]。从模型上来说，逻辑节点上的划分主要根据传统继电保护装置的简单功能进行，具体而言，以基本功能单元为依据进行划分，常见的重要节点包括跳闸回路、采样值处理以及算法等。就通信层面来讲，受服务群体不同和整体性能不稳定等条件的限制，在使用期间存在一定的差异化。例如，在常规的通信运行中，为实现更高效、更及时的信息传输结果，系统中的传输层和网络层要提前调整为空白状态。针对传输中产生的新数据，会自动与旧数据相互结合并作归类处理，实现有效扩展的新成果，为后续的信息处理提供有利的数据支撑。

（3）对时系统。该系统的作用是实现运行方案、组织方式以及网络应用这3大结构的同步对接和分析，对其进行科学的设计与规划尤为关键。这是因为智能化变电站继电保护的运行机制从本质上来说依赖于数据帧传输，这就意味着智能化变电站继电保护对过程层网络有着极高的依赖性。智能化变电站继电保护的组织形态为模块化保护功能，传统的组织形态则以装置为中心，将两者进行对比可以发现，前者的过程层网络能够保证跨间隔、跨专业之间的信息共享。剔除常规的IRIG-B代码及通信光纤同步对接的旧方式，继电保护在智能化变电站中的同步对接方式为全系统内的统一对接，且精度系数极高。该系统不仅具有灵活便捷的特点，还能对数据进行实时监测。

4 智能变电站中继电保护调试方法

4.1 保护装置元件的调试

对智能化变电站保护装置原件进行调试之前，首先应检查相关设备，确保检查的全面性，保证每一个插件完好无损。同时对压板进行检查，避免出现压板松动的情况[3]。其次对整套智能变电站中相关设备内部实际的绝缘情况予以全方位监测，在此期间要确保设备都处于断电状态，选中相应的逻辑构件并拔出。最后则是对现有装备中的实际零漂值展开监测并确认，确保其内部的电压处于短接状态，且电流已被切断，在此条件下再次观察零漂值。检查完相关设备后，方可对保护定值进行校验。校验完成后，开始进行光纤通道的联调。具体联调操作之前，首先对通道内的光纤运行状态予以检查，确保其在安全且正常的环境中运行，同时观察指示灯，若未处于关闭状态则要及时关闭，杜绝异常警报的发生。

4.2 通道调试

智能化变电站的通道调试应按特定的步骤进行。首先，对设备的工作状态进行判断，既要保证保护设备中光纤通道的连接处于正常状态，又要保证没有异常警告。遇指示灯亮现象，可判定为异常情况，要及时分析产生原因并作相应的处理，确保智能设备在调试前处于干净、整洁状态。当通道中还存在其他接口设备时，应尽量保证接口设备有良好的接地状态[4]。

4.3 GOOSE调试

面向通用对象的变电站事件（Generic Object Oriented Substation Event，GOOSE）的通信状态及报文统计的配置应在调试设备的菜单栏之前进行，确保不会产生告警信号。通常状态下，GOOSE调试的发送功能能够支持的发送模块个数不超过8个[5]。故为提升调试操作的便捷程度，工作人员可提前配置多个发送压板，但总数不能超过12个，以提升发送功能的优良性和实用性。遇到压板故障等现象时，要及时将设备做清零处理。值得一提的是，GOOSE不仅具有较强的发送功能，还具有较强的接收功能。

4.3.1 GOOSE连线

GOOSE连线的作用在于传输开关量值和缓变的模拟量值，具体包括信号采集和跳闸命令、变化较缓慢的模拟量值传输。GOOSE传输主要有两种方式，分别为点对点和组网，这两者的区别不在GOOSE连线上，而在传输的物理介质上。在相关的技术规范中，GOOSE连线通常采用DA方式连至DA一级。

4.3.2 GOOSE外部信号

GOOSE连线中的外部信号又被称作外部虚端子，是除了本装置以外的其他装置模型内数据集中的FCDA。每一个FCDA都是一个外部信号，即一个外部虚端子[6]。之所以说每个外部信号都是FCDA，是因为根据国家电网公司规范要求，DA定义在GOOSE数据采集中较为适合。GOOSE外部信号如图2所示。找到图2中的序号，按一定的顺序进行操作。首先，从右侧的IED筛选器中选出发送方装置。其次，对外部端子进行选择，此时应选择的外部端子是访问点G1下发送数据集中的FCDA。最后，将外部端子拖到中间窗口，再按顺序对其进行排列。

图2 GOOSE外部信号

4.3.3 GOOSE内部信号

添加内部信号，其位置由鼠标拖拽时的位置决定，拖拽对象停留在哪里，内部信号就放置到第几层[7]。要想使某一行的内部信号与外部信号相连接，则应该对该对象进行拖拽，使其到达相应行的空白处，松开之后则会形成一个GOOSE连线，否则有可能会发生错误的GOOSE连线。

GOOSE内部信号如图3所示。根据图3中所标出的序号位置，首先在本装置中找到与外部信号相对应的信号，然后将信号拖到Inputs窗口中，使之与外部信号对应。在国家电网公司规范中，推荐将GOOSE数据集中放至DA。相应地，GOOSE连线内部信号也应当连到DA一级[8]。图3中的第13步主要是对条件进行筛选，筛选以关键字的形式进行，在GOOSE输入内部信号，该内部信号往往含有GOIN关键词，因此可以通过GOIN来进行视图过滤。根据国家电网公司规范，GOOSE连线的内部信号通常选择DA，但南瑞继保新装置不仅能支持DA方式，同时支持DO方式（早期的装置程序只能支持DO，新型的装置程序则两种均支持）。不管是哪一种方式，外部信号与内部信号应保证数据层次的一致性。同时，为了避免出现装置启动失败的情况，DA和DO两种方式不能混连。

图3 GOOSE内部信号

4.4 SV测试

4.4.1 SV发送测试

SV报文中，应用协议数据单元（Application Protocol Data Unit，APDU）部分与应用服务数据单元（Application Service Data Unit，ASDU）部分的配置一一对应，发送频率基本不发生变化，1个APDU部分与8个ASDU部分对应[9]。SV报文中的采样值数据、样本计数与实际采样点的顺序保持对应。样本随着采样频率顺序的变化而相应增加和翻转，但不能出现跳变或者越线的情况。此外，还需将此次所得的采样数值与专用的仪器匹配数值范围压缩至4000～7FFF。

4.4.2 SV接收测试

控制块的接收由报文中的App ID决定，SV采样值报文接收方按照App ID所确定的采样值进行接收[10]。同时，对SV仪器采样所得的数值通过一定处理后与所要配置的数值进行比对，两者数值统一才算接收成功。如果出现丢帧、编码错误等异常情况，则应发出有效的报警信号。实际数值采样中，要将所用标识做统一调试和处理，以TRUE标准判断整个数值的可靠性和真实性。

4.4.3 采样同步测试

正常情况下，合并单元的对时精度范围和守时精度范围分别为±1 μs和±4 μs。在后期的合并处理期间，对所有采样点和外部时钟的对接信号做同步观察与处理，在同步秒脉冲时刻，采样点的样本计数应翻转置0。

5 结 论

随着科技信息的迅猛发展，智能变电站也迎来了前所未有的改革和挑战，在实际的工程项目应用中，继电保护系统的作用和安全性能非常重要。在实际运行的过程中，应以国家电网公司规范为依据，对设备、通道等多个方面进行检测，同时做好相关内容的调试，明确调试方法，降低运行风险，获取经济效益。