刘观嵩
（广东威恒输变电工程有限公司）
摘要：相对传统变电站而言，智能变电站的特色在于启用了交换机、智能终端、合并单元等大量高新技术材料产品。智能变电站中利用光纤、交换机来取代传统的电缆二次回路模式，改变了信息和表现形式，由此也导致继电保护验收出现了新的变化，最直接的影响是常规变电站实验方法已经无法满足智能变电站保护的检验需求。论文结合某两个220kV智能变电站案例实证分析，分析其继电保护验收方法中的不足，并提出相应地解决建议。
关键词：智能变电站，继电保护，试验方法，策略探究
引言
直观上，智能变电站在涉及要素方面具有更多的高科技优势，例如在系统构成角度，加入了电子式互感器、智能终端设备、综合智能/合并单元、光学电流互感设备，等等。其中，智能变电站与常规微机保护变电站之间发生根本性改变的，源于光线网络取代传统的电缆二次回路，取消“二次接线”模式之后，变电站中真是的端子排也消失了，通过增加SCD配置文件实现“虚端子”正常工作，彻底改变了变电站的信息传输、表现方式，同时，变电站中电流、电压、警告等信号被GOOSE或者SV代替；但是，智能变电站这种“技术增量”改变模式，对于传统的变电站结构、继电保护原理而言，并没有发生质的变化，其优势主要通过简化二次回路、降低成本来体现，并一定程度满足管理运行的“智能化”目标。
一、传统与智能变电站继电保护试验方法异同
（一）实验性工作内容方面
在“引言”部分中，本文提出智能变电站建设中存在明显的“技术增量”特征，其内涵可以理解为，智能变电站中不断出现的新设备、新技术、新材料等“新变量”，引起传统变电站的实验模式、内容、方法的“新变化”，进而形成了继电保护试验的“新内容”——事实上，智能变电站的继电保护层面，却是存在与常规变电站完全不同的新内容，例如，实验过程中需要对全站配置文件SCD进行校验、管理，继电保护试验的重点也落在设备之间的通信之上，这与传统变电站的继电保护试验对象完全不同，传统变电站试验对象主要集中在断路器传动、“三遥”、“五防”等方面，是以硬件直接测试为主——当然，智能变电站的继电保护试验中所针对的硬件类型并没有发生根本变化，只是实现途径出现了差异，即传统的模拟量、开关量输入/输出等，被数字化的GOOSE、SV所取代，在传统变电站中较为重要的“二次回路”验证被SCD验证所取代。
（二）变电站建设过程方面
针对传统变电站建设分析，一次系统、二次系统的现场安装完毕之后必须要展开试验，并确保设备安装的正确性，以及二次系统功能符合相关设计要求。相对应的，智能变电站继电保护装置现场验收的项目内容，与传统变电站内容基本类似，此外还存在一些特有的检查项目，具体内容如下表1所示。
验收项目测量绝缘、检验逆变电源、检验定值单、检验固化程序是否正确、检验数据采集系统的精度和平衡度、检验开关量的输入和输出回路、整组检验，等等。外观检查、采样值输入检查、装置通电检查、GOOSE 开入开出检查，配合压板试验、保护元件定值检查、保护逻辑功能检查、保护传动试验，等等。
需要注意的是：智能变电站保护验收方法并非要完全“取代”传统危机保护验收方法，而是强调两者之间的融合，技术管理人员需要全面了解“智能”基础上的各种新增变量，如微机保护系统架构、原理、技术及概念等；本文以下针对两种变电站建设中呈现出的区别进行逐一对比分析。
第一，传统变电站在综合自动化设备功能、性能方面已经较为完善，尤其是试验技术已经十分成熟，具有规范、标准的流程体系，长期以来的实践也奠定了装置单体功能调试、断路器联动、“三遥”等重点项目。但在智能变电站中存在一定的动态变化，电子式互感器的应用消解了分散采样模式价值，转为数字化采样、共享化管理的模式，例如，互感器提供了统一的电流、电压采样值，并提供给测量、计量等使用。
第二，传统变电站中设备之间的交流是相对分离的，而智能变电站中一次设备之间借助二次系统实现了网络化、数字化功能，智能终端的应用功能、性能直接影响到一次设备信息采集的有效性。
第三，从测控、保护等装置的单体功能试验上分析，一部分二次电缆核对仍然在智能变电站试验中具有应用价值，但由于其自身结构设计、设备匹配等并为发生改变，因此测控、保护方法也没有变化，并不作为主要关注对象；相应的，智能变电站实验工作中涉及到虚端子、互通试验、互感器性能测试、网络测试等内容，应作为试验工作的重点。
二、智能变电站继电保护试验方法的策略研究
（一）直采直跳结构
结合案例A展开分析，为220kV智能变电站规格，采用“直采直跳结构”模式保护，现场试验中引入数字式试验仪，如下图1所示。
图1 直采直跳结构示意图
针对案例A的试验方法，其步骤为：（1）把全站SCD文件下载之后导入数字式试验仪，这一过程，等同于将试验仪输出/输出的交流电压、交流电流、开关量等以数字形式和端子排实现了连接。（2）GOOSE与SV分别连接到保护装置，在试验仪中进行SV输入和GOOSE输入/输出的配置工作，如整租、校验、调整精度等，这一过程中试验仪相当于作为数字模拟开关。（3）拔掉GOOSE光纤，恢复过程层设备光纤，试试开关传动试验。
结合以上过程分析，不难发现“直采直跳”结构模式下的保护实验，尽管设备和实现途径不同，但本质上与传统微机继电保护试验的方法如出一辙，也就是说“端子排处”接入的交流试验仪和传统形式下模拟开关的功能相同，技术人员可以按照微机保护试验的相关步骤作为指导，其原理如下图所示。
图2 “直采直跳结构”下的保护试验原理
（二）网采网跳结构
案例B采用“网采网跳”结构模式，结构形态如下图3所示。
图3 网采网跳结构示意图
结合上图分析，不难看出“网采网跳”的结构相对于“直采直跳”结构更为复杂，其主要区别在于，后者结构模式下不需要借助交换机就能够实现，所需设备仅一根光纤而已，满足两台设备连接即可；而“网采网跳”结构模式下，全部功能的实现都是基于“网络化”，即所有的数据需要通过网络传输到交换机，在通过虚拟局域网划分传输到各个装置中，对应的，每一个装置都具有独立的MAC和IP地址，信息传输通过装置地址接受、发送数据，进一步实现与设备的关联。
案例B的试验方法可归纳为：（1）下载全站SCD文件并导入到数字式试验仪。（2）试验仪光纤和交换机备用光口连接，关闭间隔综合智能单元电源，在试验仪上进行SV、GOOSE输入/输出配置；其步骤与“直采直跳”有较高契合度。但同时，案例B采用的是“三网合一”的结构，利用综合智能单元，这导致开关传动试验与直采直跳之间的差异，需要引入DF5000数字互感器模拟。
三、结束语
近年来，随着我国智能电网系统的建设与升级，智能变电站也进入快速发展阶段，关于其保护验收工作也出现了一系列新问题、新现象。采用传统的微机保护实验手段已经无法满足智能变电站的发展需求。作为变电站发展的一个未来趋势，本文结合具体案例，根据继电保护原理提出了更为可行、高效的方法，以期发挥“抛砖引玉”的作用，同时建议在实际的继电保护试验方法研究过程中，不可过度“以偏概全”，在智能与传统之间寻求一个平衡点，保留双方在实验方法层面的各自优势，以此来提高安全性和精确性。
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[4]金言，段振坤，范华.智能变电站继电保护系统检修试验方法综述[J].华北电力技术，2013（10）：68-70.
论文作者:刘观嵩
论文发表刊物:《河南电力》2018年5期
论文发表时间:2018/9/6
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