智能變電站繼電保護檢測和調試技術

周璐

摘要：繼電保護裝置，就是為了檢測電力系統中發生的問題或異常情況并解決故障或發出故障信號的保護裝置。而當今計算機技術不斷發展并成熟，繼電保護在各個方面也有了很大的改進，它不再是傳統而單一的組合模式，而是朝著自動化的方向發展，這個方向是以計算機的高端管理技術為基礎的，因而集速度快、操作快捷方便、信賴度高、設備耐用、功效強悍等眾多優勢于一身。而現代化的數字化變電站擁有較高的硬件條件，主要目標是實現信息共享和操作便捷。它跟傳統的變電站相比具有巨大的優勢，加強了自動化和數據化的變電站管理內容。在技術使用上，較多融入現代計算機科技，數據化管理、自動化操作，變電站各個環節之間相互緊密聯系、環環相扣。由于變電是一個較為龐大而復雜的系統，其中的任意一個環節出現問題都將造成不可挽回的損失，尤其是繼電保護裝置的調試工作。由于數字化變電站與過去的變電站差別較大，因此不能用過去的目光和經驗對待，需要不斷的研究與探討。

關鍵詞：智能化變電站;繼電保護;調試方法;應用

一、智能變電站繼電保護調試特點與要點分析

智能變電站智慧之處在于綜合運用計算機技術、互聯網技術、高水平信息技術、人工智能算法構建了自動化的電力智能設備，電力運行的數據“孤島”問題迎刃而解，智能變電站營造了電力單元數據交互、共享的良好氛圍。簡單講，智能變電站相比傳統變電站實現了數據信息的自動采集與處理。繼電保護裝置是快速檢測電力設備故障、非正常運行的重要組成，一旦檢測到電氣設備故障自動切斷其與變電站的聯系，解除故障部位對變電站穩定運行的潛在干擾。智能變電站繼電保護調試要結合變電站架構的特點進行操作，智能變電站的體系架構如圖1所示。

①遠動主機、保護工程師、運行工程師是站控層的關鍵構成，主要負責電力系統的運行與維護工作，實現手段主要為遠程控制、實時調度的方式。站控層軟件具有設置服務器代碼內虛擬化裝置的作用，實現一般格式通訊向IEC61850標準格式的轉換。

②母線、變壓器、線路的保護裝置均設置在間隔層中，同時集成了測控裝置，以上硬件設施將二次設備以數字化形式表達，是智能變電站分析的關鍵數字信息來源;間隔層能夠定義邏輯節點，高效處理和分析電力運行數據。

③變電站的智能終端、互感器、斷路器等電氣設備、傳感設備均集成在過程層中，一次設備數字化與智能處理功能也是通過此層次實現。根據智能變電站的體系架構總結智能變電站繼電保護存在以下特點：

（1）信息智能采集。智能變電站自帶斷路器、智能開關、智能變壓器等智能化一次設備，配合傳感器、智能終端設備的使用，可自動采集處理繼電保護信息。

（2）繼電保護自動控制。繼電保護裝置通過與其他設備的信息交互，利用大數據算法挖掘繼電保護狀態，實現繼電保護裝置故障的自我檢測與分析。

（3）執行IEC61850標準。智能變電站的三層架構體系基于IEC61850標準構建而成，智能變電站之所以能夠采用統一標準實現信息交互，得益于IEC61850標準的應用，打開了系統建模標準化的良好局面。一次智能系統二次系統升級的應用較為普遍，比如將保護測試一體化設備集成到變電站中，將增添大量的高水平電力信息管理功能。

二、智能變電站繼電保護檢測

2.1設備的檢測

可以看到，當前中國的智能變電站中有著非常多的檢測設備，但工作人員只有保證繼電保護設備長期保持良好的運行狀態，才能保障變電站的順利運行，從而達到預期的工作目標和效果。

所以，重視和加強設備的測試工作是非常有必要的，即檢修人員在檢測保護設備時，可以選擇合并單元、繼電保護測試儀、光功率計、智能終端等設備儀器來進行，這樣才能保證整體的工作質量。需要注意的是，在正式檢測前，工作人員首先需要對相關的設備儀器進行檢驗，待檢驗合格之后才能進入測試，設備則在檢驗合格之后才能投入使用。

2.2發電機、變壓器的檢測

工作人員要想保證保護功能的正常發揮，首先要做的就是保證繼電保護設備的合理運行，且在正式投入使用前必須要經過嚴格的檢測才能使用。在實際工作中，變壓器、發電機等都是比較重要的檢測部分，工作人員必須采用科學、合理的檢測方法來進行驗證，目的是為了分析該設備是否具備科學、合理的發電能力，這一點與發電機的出廠檢查非常相似。需要注意的是，變壓器最關鍵的一項因素在于分析其自身是否具備實際的應用資格，且只有通過實際電壓檢測才能了解具體的應用環節。

2.3裝置動作值及動作時間檢測

一般情況下，保護裝置會在設備出現故障之后立即進行故障消除工作，目的是為了保證變電站的安全運行，但實現這一功能的前提是需要確定保護裝置的動作時間與動作值都能保持在最佳狀態。為了保證工作的正常進行，工作人員還需要做好變電站保護裝置各環節內容的檢測，在實際工作中，可以使用數字繼電保護測試儀來加強設備的電流與電壓，要注意觀察顯示板上的數值，然后需要將該數值與保護檢測儀的參數進行對比，并認真記錄該裝置運作時所產生的動作時間與動作值。

三、智能變電站繼電保護調試系統設計

3.1調試系統的模塊設計

基于智能變電站自身的信息一體化特性，變電站的繼電保護調試系統的模塊布局如圖2所示。智能變電站一次設備綜合發揮傳感器與智能終端的功能，實時采集電力運行信息;智能變電站智能控制功能的添加實現各電子設備間的信息交互，為繼電保護裝置自我診斷提供條件。在智能變電站功能基礎上，ADPSS仿真模塊對變電站的一次系統狀態進行仿真模擬，模擬結果以變電站配置文件（SCD）形式表達，最后由變電站仿真分析模塊對調試結果進行檢驗與智能分析。

（1）ADPSS仿真模塊。變電站一次系統的電磁暫態仿真由ADPSS仿真模塊完成，繼電保護裝置調試過程中，被測量模塊的電流電壓信息基于定值仿真步長法求取，仿真得到的電氣量數據以數字化接口為載體轉換為IEC61850標準報文，傳輸至被測量模塊，以SCD文件形式進行可視化展示。

（2）SCD文件可視化模塊。智能變電站的二次系統集成了SCD文件功能，其突出作用是對變電站一次設備模型與電氣拓撲結構關系進行精準表征。SCD文件可視化模塊具有文件管理功能，SCD文件、智能站的運行設備文件是該模塊實現可視化管理的基礎，可視化功能表現如下：評估繼電保護調試方案、調試結果對比、調試過程與結果存儲、生成檢修報告等等。SCD文件可視化模塊操作過程如圖3所示。

（3）智能變電站仿真分析模塊。仿真分析模塊根據可視化信息對繼電保護調試的結果進行檢測，與SCD文件可視化模塊信息交互分析繼電保護的調試結果，仿真分析模塊可利用波形圖的形式顯示調試結果，提高了繼電保護調試的可視化水準。

3.2調試系統程序設計

智能變電站繼電保護調試程序安排如圖4所示，技術人員要做好圖中的準備工作才能正式開始繼電保護調試工作。首先是繼電保護測試接線，設備單體調試與整間隔分系統調試的接線方法存在差異，接線成功才能確保信號正常傳輸。其次是光纖調試，光纖使用不宜過度彎曲，降低光纖損壞率;調試過程中使用的和備用的光纖需要做好光衰耗測試與記錄，原因是變電站運營后發生SV信號與GOOSE信號中斷，可以光纖使用情況為依據高效查找故障原因;此外，光纖有序編號方便后期維護工作的開展。接下來是網絡狀態監測系統調試，網絡調試一般使用網絡報文記錄分析儀完成，分析儀全面采集變電站網絡報文，在此基礎上實施多元分析獲取二次系統網絡、GOOSE網絡的故障情況。最后是虛端子連接調試，虛端子是指SV信號、GOOSE信號邏輯連接點，SV信號、GOOSE信號在變電站起到變量傳輸作用。網絡虛端子連接調試是保障智能變電站信息正常傳輸的基本條件。

四、智能變電站繼電保護自動化技術的應用

智能變電站繼電保護調試后實現了繼電保護的自動化，本文主要分析繼電保護自動化技術在智能變電站中的應用，表明繼電保護調試的重要性。

4.1自動化技術在變壓器保護中的應用

變壓器是智能變電站的核心，在智能變電站的使用過程中變壓器起到關鍵的作用，變壓器直接關系到整個智能電網的運行效果。智能變電站繼電保護調試之后，自動化技術應用到變壓器保護中，具體的應用主要體現在兩個方面，分別是：（1）瓦斯保護，變壓器運行中的變壓器油應該保持在最優質的狀態，當變壓器油出現問題或者油箱自身出現問題后，就會直接影響變壓器的使用，嚴重時還會釋放易燃易爆氣體以及有毒氣體，進而降低了變壓器的安全水平，繼電保護自動化技術能夠實時監督變壓器的運行，監控瓦斯氣體，變壓器運行中有瓦斯超標的情況時繼電保護自動化技術就會自動啟動斷電，及時發出警報提示，以免故障繼續擴大;（2）短路保護，繼電保護自動化技術在阻抗繼電保護器的作用下保護變壓器短路，繼電保護自動化技術保證智能變電站在短路狀態下也能繼續運行，提高智能變電站的運行水平。

4.2自動化技術在線路接地保護中的應用

智能變電站中的線路非常復雜，線路數量分布較多，線路接地是一項重要的工作，智能變電站中不同的線路應采用不同的方法，自動化技術能夠準確地區分線路接地的方法，根據智能變電站的實際需求給出合適的方法。智能變電站中的線路接地保護分為小電流型接地、大電流型接地，智能變電站中故障的種類及原因不同，考慮到不同因素對智能變電站的影響，在繼電保護自動化技術的作用下，有效分辨智能變電站接地線路的問題，提高智能變電站線路接地保護的水平。

4.3自動化技術在母線保護中的應用

將繼電保護自動化技術應用到智能變電站的母線保護中，會根據智能變電站中母線的實際應用給出相應的措施。母線保護可以分為差動保護、相位保護，這兩種母線保護有著一定的差異，其目的都是為了保障智能變電站的高效運行。繼電保護自動化技術在母線中的差動保護需要在母線元件上安裝電流互感器，促使電流互感器與母線電流保持一致的變化。智能變電站中二次繞組和母線連接以后，直接把繼電保護裝置安裝到母線差動的地方，這樣才能完成母線保護的工作。

五、智能變電站繼電保護調試中的重要問題

5.1廠內聯調

智能變電站繼電保護調試工作要以實際為主，廠內聯調是繼電保護調試技術中的重要問題。我國智能電網的規模逐漸擴大，智能電網中的變電站數量也越來越多，智能變電站中投入了大量的元件、設備，組織好元件與設備的廠內聯調，才能保障智能變電站繼電保護的可靠性。智能變電站繼電保護調試工作需組織好廠內聯調的工作。智能變電站繼電保護調試的設備因生產廠家的不同存在不同的標準，這樣就會影響設備在智能變電站中的使用。智能變電站繼電保護工作開展時組織了廠內聯調的工作，準確定義安裝設備中的標準，保證合并單元采樣的有序實施。智能變電站繼電保護調試中，從設備、元件的采購階段就實行廠內聯調工作，發現設備聯調中出現的問題，逐步改造智能變電站繼電保護中的設備，適當地做升級處理。智能變電站繼電保護廠內聯調之后更能實現整個變電站的安全與穩定，以免影響智能變電站的使用。

5.2測試接線

智能變電站繼電保護調試中組織測試接線工作，測試接線的直接目的就是檢查智能變電站繼電保護裝置的可靠性，促使繼電保護能夠達到安全、穩定的運行狀態，進而提高智能變電站繼電保護的運行水平和工作效率。智能變電站繼電保護測試接線時，使用尾纖把測試儀和保護設備連接好，測試儀中發出的電流、電壓以數據的形式產生，這時保護裝置就會有GOOSE信號，完成繼電保護的系統檢測。測試接線的整間調試工作中，應該利用以往傳統的繼電保護測試儀完成工作，主要是為了獲取準確的結果，合并單元需和檢測儀連接好，完成繼電保護電力控制測試、電力保護測試。智能變電站繼電保護調試中測試接線的信息分析了變電站電流的通過實況，由此發現電流傳輸中的問題，對于解決智能變電站中的問題具有重要作用。

5.3光纖調試

在智能變電站繼電保護調試工作中，光纖調試是不能忽視的問題，光纖調試的問題主要表現在以下兩個方面：第一，智能變電站的光纖要遵循一用一備的原則，當光纖發生問題之后可以及時更換，保證智能變電站繼電保護的正常運行，避免智能變電站發生安全事故，提高整個電網系統的安全運行;第二，智能變電站運行中使用的所有光纖，纖芯都要進行衰耗測試，測試通過之后才能把光纖投入使用，在光纖調試工作中需仔細記錄光纖運行數據，以免光纖運行中出現質量問題，維護智能變電站的安全運行。

5.4檢測調試

智能變電站繼電保護調試時組織了檢測調試，檢測調試是需要注意的問題，智能變電站繼電保護運行需要依靠檢測技術，檢測調試中記錄下智能變電站繼電保護的通信模式，多元化分析記錄的數據，為智能變電站繼電保護提供有效的調試。檢測調試有助于發現智能變電站繼電保護中的突發問題，檢測系統會把問題直接上報給報警系統，這樣才能讓工作人員快速地發現智能變電站的運行問題，維護智能變電站的運行穩定。

六、結論

綜上所述，通過分析發現，智能變電站在運行過程中，繼電保護所發揮出的作用和價值是非常明顯的，且自身的優勢與特點也非常突出，特別是在當前智能化變電站的廣泛推廣和應用中，在這樣的社會背景下，工作人員就需要不斷加強智能變電站的優點宣傳，加快智能變電站的建設，并定期對其中的繼電保護系統展開檢測和調試工作，保證智能變電站繼電保護的安全運行。了解變電站繼電保護的作用也是非常關鍵的，相關人員要把握檢測與調試的主要方法，這樣才能保證智能變電站繼電保護的正常運作。

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