智能变电站继电保护调试技术

付强

（国网固原供电公司，宁夏 固原 756000）

引言

由于科技的飞速发展，变电站的智能化水平不断提高，与传统的变电站相比，智能变电站通过运用自动化系统，不仅会提高系统的安全性能，而且能够显著降低建设成本。结合智能化变电站运行特点可知，通过加强继电保护调试和应用，能够满足电力系统的安全可靠运行需求。通过加强智能变电站继电保护调试，可以帮助技术人员快速找到变电站中存在的故障问题，并及时进行改进，显著提高电力线路检修水平。另外，通过提高变电站的智能化水平，能够确保电力系统中的故障得到快速处理，减轻技术人员的工作压力。因为变电站内部结构特别复杂，通过做好继电保护调试工作，能够帮助技术人员合理确定电力系统故障影响范围，并有针对性地进行处理。以往人工现场调试继电保护的方式难以发现智能变电站信息交传输的潜在隐患，提高了智能变电站信息故障风险。为此，本文分析了智能变电站继电保护的特点，认为继电保护调试工作要充分利用智能变电站的信息一体化功能与自我诊断功能，考虑变电站的IEC61850标准，据此设计了智能变电站继电保护调试系统。系统集成了ADPSS仿真模块、SCD文件可视化模块、智能变电站仿真分析模块，对一次系统的电磁暂态仿真生成IEC61850标准报文，由SCD文件可视化模块显示，在仿真分析模块分析继电保护的调试结果。此系统利用智能变电站信息一体化优化排除变电站可能存在的运行故障，充分发挥继电保护作用。

一、智能变电站分析

智能变电站是现代智能电网中的重要组成部分，与传统变电站相比，智能变电站有以下特点（1）数据采集数字化，智能变电站以及继电保护装置中都采用了数字化的设备，促进了智能变电站的数字化发展，智能变电站应该注重数字化设备的应用，满足智能电网的需求；（2）层次结构分布化，智能变电站的层次结构朝分布化的方向发展，确保智能变电站能够完成分布式配置，有针对性地处理智能变电站中的任务；（3）信息交流网络化，智能变电站建设中实现了信息交流网络化，智能变电站中构建了数字自动化系统，实现信息交流的网络化，进而提高了智能变电站的信息化。

二、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理功能。

综上所述，智能变电站继电保护调试过程中要充分利用智能变电站的信息一体化功能、巧妙利用自我诊断功能、考虑变电站的IEC 61850标准，牢记以上要点设计高效的继电保护装置调试系统。

三、智能变电站继电保护调试系统设计

（一）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ADPS S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，传输至被测量模块，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。

（二）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、GO OSE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、G OOSE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、结语

为了提高智能化变电站的运行质量，电力企业应该顺应我国的电力体制改革，加强智能变电站继电保护的研究力度，解决继电保护工作中的关键问题，提高变电站继电保护的工作质量，保证智能化变电站安全有效地运行。