智能變電站線路保護(hù)配置與調(diào)試接入方法研究

翟星宇，張俁妤，賀子清

（國網(wǎng)北京市電力公司檢修分公司，北京 豐臺(tái) 100073）

通過梳理智能變電站線路保護(hù)配置原則、調(diào)試與接入的方法，能總結(jié)出智能變電站線路保護(hù)調(diào)試時(shí)的必要步驟與流程，最終達(dá)到簡化調(diào)試步驟、縮短調(diào)試時(shí)間，加快智能變電站建設(shè)的目的。

1 線路保護(hù)配置原則

220 kV及以上線路按雙重化配置保護(hù)裝置，每套保護(hù)裝置包含完整的主、后備保護(hù)功能。對(duì)于110 kV線路，每回線路配置單套完整的主、后備保護(hù)功能的線路保護(hù)裝置，合并單元與智能終端均采用單套配置[1]。

線路過電壓及遠(yuǎn)跳就地判別功能應(yīng)集成在線路保護(hù)裝置中，站內(nèi)其他裝置啟動(dòng)遠(yuǎn)跳經(jīng)GOOSE網(wǎng)絡(luò)啟動(dòng)，線路保護(hù)直接采樣，直接跳開斷路器；經(jīng)過GOOSE網(wǎng)絡(luò)啟動(dòng)斷路器失靈、重合閘功能。

線路間隔MU、智能終端均按雙重化配置，具體的配置方式如下。

按照斷路器配置的電流MU采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的方式接入各自對(duì)應(yīng)的保護(hù)裝置。

線路側(cè)的電壓互感器TV的2套線圈分別對(duì)應(yīng)2套雙重化的線路電壓合并單元MU，線路電壓MU單獨(dú)接入線路保護(hù)裝置。

線路間隔內(nèi)線路保護(hù)裝置與合并單元MU之間采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)采樣值傳輸方式，每套線路保護(hù)裝置應(yīng)能同時(shí)接入多路MU（針對(duì)于3/2接線）。

智能終端的雙重化配置，分別對(duì)應(yīng)于2個(gè)跳閘線圈，具有分相跳閘的功能。而智能終端的合閘命令則輸出并接至一個(gè)合閘線圈上。

線路間隔內(nèi)，線路保護(hù)裝置與智能終端之間也采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)直接跳閘的方式。且每套保護(hù)裝置應(yīng)至少提供2路接口，在3/2接線時(shí)應(yīng)分別接至2個(gè)斷路器的智能終端。

線路保護(hù)啟動(dòng)斷路器失靈與重合閘功能采用GOOSE組網(wǎng)傳輸方式，合并單元MU提供給測(cè)控、故障錄波器等設(shè)備的采樣數(shù)據(jù)通過SV網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)姆绞健V網(wǎng)絡(luò)與GOOSE網(wǎng)絡(luò)應(yīng)是完全獨(dú)立分開的。

2 線路保護(hù)需要的信息流

對(duì)于220 kV雙母線接線的線路保護(hù)來說，其主保護(hù)縱差保護(hù)須要收到本端線路的電流，后備保護(hù)距離保護(hù)須要母線電壓、線路間隔電流，零序保護(hù)須要線路間隔零序電流，重合閘須要線路TV電壓，啟動(dòng)失靈須要發(fā)送保護(hù)動(dòng)作信息給母差保護(hù)。間隔合并單元須要采集母線電壓、開關(guān)機(jī)構(gòu)的位置信息，智能終端須要接收線路保護(hù)、母線保護(hù)、測(cè)控等分合閘出口信息[2]。

如圖1信息流所示，母線合并單元將母線TV采集的母線電壓點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸給本線路間隔的合并單元（稱作合并單元的級(jí)聯(lián)），由合并單元發(fā)送給線路保護(hù)。本間隔線路上TV、TA采集的線路電壓電流，也通過本間隔合并單元發(fā)送給線路保護(hù)。智能終端通過過程層GOOSE網(wǎng)絡(luò)至合并單元，通過組網(wǎng)GOOSE發(fā)送母線道閘位置信息給合并單元，用于電壓切換。智能終端也采集本間隔開關(guān)刀閘等一次設(shè)備的開關(guān)位置、閉鎖重合閘信息給保護(hù)重合閘，用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)GOOSE發(fā)送給線路保護(hù)，線路保護(hù)用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)GOOSE發(fā)送分合閘命令給本間隔智能終端，作用于一次設(shè)備；線路保護(hù)通過過程層GOOSE網(wǎng)絡(luò)接至母差保護(hù)，用GOOSE組網(wǎng)的方式發(fā)送保護(hù)動(dòng)作信息，用于失靈保護(hù)。

圖1 智能變電站線路保護(hù)相關(guān)信息流

3 智能變電站線路保護(hù)調(diào)試接入方法

線路保護(hù)裝置的調(diào)試須要用到智能繼保調(diào)試儀，采用博電PNF801智能繼保測(cè)試儀作為調(diào)試工具對(duì)南瑞繼保線路保護(hù)裝置PCS931進(jìn)行調(diào)試。測(cè)試儀能夠模擬合并單元的SV輸出和智能裝置GOOSE輸入輸出，具體連接方式如下：

測(cè)試儀輸出SV信息作為合并單元發(fā)布的電流電壓等信號(hào)，通過光口1接至線路保護(hù)裝置上“SV直采”口，用于模擬線路保護(hù)接收合并單元的采樣數(shù)據(jù)。

測(cè)試儀輸出GOOSE信息作為智能終端發(fā)布的開關(guān)位置等信號(hào)，通過光口2接至線路保護(hù)裝置上“GOOSE直采”口，用于模擬線路保護(hù)接收智能終端位置信息的數(shù)據(jù)，同時(shí)線路保護(hù)裝置通過該接口發(fā)送跳合閘命令至智能終端，控制智能終端進(jìn)行斷路器的分合。

測(cè)試儀輸出GOOSE信息作為其他間隔保護(hù)裝置的信號(hào)，通過光口3接至線路保護(hù)裝置上“GOOSE組網(wǎng)”口，用于接收其他保護(hù)裝置（如母差保護(hù)裝置）發(fā)出的閉鎖重合閘等GOOSE組網(wǎng)報(bào)文。

將線路保護(hù)裝置的縱差保護(hù)光纖通道進(jìn)行自環(huán)，用于在線路保護(hù)單裝置中進(jìn)行縱差保護(hù)的調(diào)試。

3.1 調(diào)試環(huán)境的搭建

軟件設(shè)置主要為測(cè)試儀的相關(guān)配置，其中包括系統(tǒng)參數(shù)、SCD文件導(dǎo)入、模擬量、輸入輸出光口配置，依據(jù)實(shí)際線路一次參數(shù)設(shè)置TA、TV變比。

在SMV中的“IEC 61850-9-2”中導(dǎo)入合并單元的SCL文件，設(shè)置第一組報(bào)文從光口1發(fā)出，并將SV報(bào)文中的保護(hù)電壓電流通道和測(cè)試儀中的電壓電流進(jìn)行映射。將第一組模擬量（Ua、Ub、Uc和Ia、Ib、Ic）作為保護(hù)電壓電流量，第二組模擬量作為同期電壓量。將保護(hù)電壓映射到Ua、Ub、Uc、 3U0，保護(hù)電流映射到Ia、Ib、Ic、 3I0，同期電壓映射到。這樣，測(cè)試儀可以通過軟件中的2組模擬量模擬合并單元中的電流電壓信息，提供給保護(hù)裝置。

在GOOSE訂閱欄中導(dǎo)入智能終端SCL文件，將智能終端Inputs中的GOOSE報(bào)文，即保護(hù)跳合閘信息（三相跳閘、重合閘信號(hào)）和測(cè)試儀的開入點(diǎn)進(jìn)行關(guān)聯(lián)綁定，并設(shè)置光口2作為GOOSE訂閱接收口，通過配置GOOSE訂閱，測(cè)試儀模擬的智能終端可以通過光口2接收保護(hù)裝置發(fā)出的GOOSE報(bào)文信息。

在GOOSE發(fā)布欄中導(dǎo)入智能終端SCL文件，將智能終端Outputs中的GOOSE遙信報(bào)文，即斷路器、隔離開關(guān)等分合閘位置信息和測(cè)試儀的開出點(diǎn)進(jìn)行關(guān)聯(lián)綁定，并同樣設(shè)置光口2為GOOSE發(fā)布口，通過配置GOOSE發(fā)布，測(cè)試儀模擬的智能終端可以通過光口2發(fā)布斷路器、刀閘等位置信息給保護(hù)裝置。

至此調(diào)試環(huán)境的搭建布置完成，之后即可進(jìn)入保護(hù)裝置調(diào)試階段。

3.2 采樣值功能檢驗(yàn)。

采樣值功能檢驗(yàn)是對(duì)保護(hù)裝置進(jìn)行采樣精確度的測(cè)量，要求保護(hù)裝置的精度誤差與實(shí)際輸入的采樣值的幅值誤差小于±5%，角度誤差小于±3°。使用測(cè)試儀的“通用試驗(yàn)”功能進(jìn)行測(cè)試，分別輸入線路本側(cè)三相電壓、零序電壓、同期電壓；線路本側(cè)三相電流、零序電流；線路對(duì)側(cè)三相電壓，線路對(duì)側(cè)三相電流以及線路零漂。查看裝置液晶顯示的幅值與角度是否滿足規(guī)定要求。由于單體線路保護(hù)裝置的縱差保護(hù)通道為自環(huán)狀態(tài)，本側(cè)與對(duì)側(cè)的線路電壓電流幅值相位均相同。

根據(jù)調(diào)試環(huán)境搭建的設(shè)置，在測(cè)試儀第一組G1組模擬量電壓電流量為保護(hù)電壓電流的輸入值，G2組的模擬量為同期電壓的輸入值。分別輸入0 V、0 A（模擬零漂）；10 V、0.1 A（模擬0.1倍額定電壓電流時(shí)）；57.732 V、1 A（模擬額定電壓電流時(shí)），同時(shí)檢驗(yàn)額定電壓電流下0°、45°、90°的角度；70 V、5 A（模擬過電壓過電流時(shí)）的采樣值檢驗(yàn)結(jié)果，如表1所示。

表1 保護(hù)裝置采樣值檢查結(jié)果

通過對(duì)各相保護(hù)電流電壓的采樣值檢驗(yàn)，本臺(tái)線路保護(hù)裝置采樣值準(zhǔn)確度均在標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)，該項(xiàng)檢查合格無問題。

3.3 GOOSE開入檢驗(yàn)

GOOSE開入檢驗(yàn)是為了驗(yàn)證保護(hù)裝置收到開入量時(shí)的正確性。保護(hù)裝置接收本間隔智能終端的開關(guān)位置、閉鎖重合閘、壓力低閉鎖重合閘等信號(hào)，以及其他間隔保護(hù)裝置發(fā)送的遠(yuǎn)跳（如母線保護(hù)裝置）信號(hào)。利用智能繼保測(cè)試儀模擬本間隔智能終端，發(fā)送開關(guān)位置等GOOSE報(bào)文，在保護(hù)裝置液晶面板上查看保護(hù)裝置的GOOSE開入是否正確。

在測(cè)試儀中的“通用試驗(yàn)（擴(kuò)展）”中選擇“GOOSE數(shù)據(jù)集”選項(xiàng)。由于GOOSE數(shù)據(jù)集中含有測(cè)試儀可以發(fā)送的所有GOOSE報(bào)文，并可以更改開關(guān)量信息，在該選項(xiàng)中的不同組內(nèi)更改開關(guān)量的數(shù)據(jù)類型，查看保護(hù)裝置液晶面板GOOSE開入量是否正確。如將斷路器A相位置由01（分位）改為10（合位），查看保護(hù)裝置的開入量中是否保持了一致的變化。

3.4 GOOSE開出檢驗(yàn)

GOOSE開出檢驗(yàn)為驗(yàn)證保護(hù)裝置是否可以正確發(fā)出跳閘、重合閘、失靈等命令，可以從保護(hù)裝置的液晶面板直接開出，但建議在保護(hù)定值驗(yàn)證時(shí)一同進(jìn)行校驗(yàn)。

3.5 硬接點(diǎn)開入開出檢驗(yàn)

硬件的開入主要為保護(hù)裝置的置檢修硬壓板，驗(yàn)證裝置在置檢修硬壓板投入時(shí)是否正確顯示“保護(hù)裝置置檢修”。

硬接點(diǎn)開出主要為裝置告警以及裝置失電等開出量，通過給裝置斷電或從保護(hù)裝置液晶面板上直接開出告警動(dòng)作，驗(yàn)證保護(hù)裝置的硬接點(diǎn)開出是否正確。

3.6 保護(hù)定值校驗(yàn)

線路保護(hù)裝置須具備的保護(hù)功能包括光纖縱聯(lián)保護(hù)、零序電流方向保護(hù)、距離保護(hù)以及重合閘與后加速等，在調(diào)試過程中均須要進(jìn)行定值校驗(yàn)，由于篇幅原因具體方法不再在此處進(jìn)行贅述。在保護(hù)定值的校驗(yàn)中須要滿足規(guī)定的條件才被認(rèn)為無問題，即驗(yàn)證在1.05倍定值下保護(hù)正確動(dòng)作，且在0.95倍定值下保護(hù)不動(dòng)作。動(dòng)作時(shí)間與定值設(shè)定延時(shí)時(shí)間相差5%以內(nèi)被認(rèn)為是正確動(dòng)作。在滿足各類定值校驗(yàn)要求后，即可確定該線路保護(hù)的定值校驗(yàn)無問題。

4 結(jié)束語

通過對(duì)線路保護(hù)配置與接入方法的研究，探究出智能變電站線路保護(hù)調(diào)試的環(huán)境搭建與接入調(diào)試的方法，確保校驗(yàn)線路保護(hù)裝置各類功能正常，信息完整正確上送。并梳理出線路保護(hù)裝置調(diào)試各功能時(shí)的接入方法，基本上可以滿足施工現(xiàn)場(chǎng)對(duì)于智能變電站線路保護(hù)裝置單體設(shè)備的調(diào)試需求，縮短智能站保護(hù)裝置調(diào)試時(shí)間，對(duì)智能變電站更快發(fā)展具有推進(jìn)作用[3-4]。