数字化变电站继电保护调试技术
摘要：本文讨论了福村11OKV数字化变电站的特点和二次回路继电保护调试技术。提出了一个整合的通信网络和继电器保护传递时间试验的方案，根据该方案，在变压器的保护测试是成功的。此外，一些个人的意见在最后进行了较为详细的介绍。
1.绪论
数据表明，关键是要引入数字变电站电能计量系统（如光电或电子电压/电流互感器），这是用于收集电流，电压等。这种结构显示出了一次系统和二次系统之间电的有效分离。它拓宽了动态范围的电气测量数量，提高了测量精度。这是一体化的基础设备，它实现了设备冗余和冗余信息在信息综合化使用上的转变。IEC61850提供了一系列的项目监控和统一检查标准，其中包括自动化系统的功能建模，数据建模，通信协议和通信系统的变电站。依据IEC61850标准，对于建立数字化变电站通信网络和通信系统，这是一个很好的方法。IEC61850的颁布实施和高质量的设备的应用对数字化变电站的建设来说是很重要的。数字化变电站极大地降低了二次回路中电缆的使用数量，它削减了经费的预算，也易于维护和检查，这是未来的最主要发展趋势和研究方向。
当数字化变电站大面积应用，它不仅会给我们带来很大的优势，但也带给我们一些调试技术上的困难。积分时间的控制性能是继电保护动作特性的关键因素。在传统的继电保护里，积分时间的测量，是通过当某一故障电流或电压注入保护继电器会引起它的启动连接保护来实现。而数字化继电保护，信号通过光纤或以太网传输，与传统的传输模式有巨大差异。此外，由于数字化变电站应用技术还不成熟，信号传输速度是受CPU的处理能力和网络通信流量的节点负担的限制，通过光纤以太网传送信号的时间继电器的影响是不确定的。
对于数字式继电保护积分时间的测量和网络信号的传送时间测量，这是“点对点光纤网络”或者“GOOSE光纤网络”，本文讨论了数字化变电站二次回路的数字保护的积分时间特性和提出了测试的方法。方法实际上是应用在河北省的福村110kV数字化变电站上面的。另外，一些个人建议在最后进行了详细的介绍。
2.福村数字化变电站的概况
传统的开关设备被用作福村110KV数字化变电站的主要设备。所以需要将一些会将光信号传递到模拟信号的智能设备安装在该开关站场地里面，然后可以实现远距离操作。二次设备采用了新宁公司生产的产品。
主变压器有三个电压等级组成。在11OKV一侧，内桥电路被用于灵活操作，可以节省开关。35KV 或 10KV 的一端单总线分段电路操作简单，用于轻松地运行，可以顺利扩展。
变压器差动保护的鉴别和支持采用了新宁公司生产的X72IO-F-A保护类型。用合并单元OEMU702（MU）将电流信号和电压信号合并在一起，旁边的电压高还是中间的高，通过信号输入,结合数字保护光纤另行规定。电流和电压信号的低电平均可在一个光纤数字式保护输入后由本地的智能单元XA702收集。从数字保护信号通过光纤注入三个室内智能单元XA701N。XA701N与户外智能单元XA701W旁的高、中和低三个等级的电压通过以太网的智能单元XA702进行通信。数字信号转换成类似的户外智能单元,使其与传统跳闸回路连接。户外智能单元也可以翻译本地信息,包括开关的位置,切断开关的位置,阻断和报警信息等,成数字量、使他们成为室内智能单元。非电气保护被安装在变压器侧，并且非电器的数量的信息由XA703智能元件收集。
3.继电保护调试项目
3.1变压器保护调试
数字化变电站调试技术与传统的保护有非常多的相同点，但它们之间仍然存在一些差异。根据IEC61850标准，通信系统和设备功能，在变电站自动化系统中分为3个层级：站级层，间隔层和过程层。数字继电保护有控制单元和监控单元，它们同属于间隔层，不应该将它们隔开。
变压器的调试项目包含下几点
(1)采样精度和相位序列检查
(2)保护功能测试；包括差动变压器保护、三步复合电压、过电流保护、启动风制冷与过载、阻断电压调节和过载等。
(3)集成与测控设备的调试；
(4)跳闸开关测试。
它提供了一种方法来测试继电保护的动作时间和数字信号传递到光纤的传输时间。由新宁公司的通信保障措施协议和变压器公司与继电保护测试仪数字式保护事先由电力是不同的，因此传统的继电保护测试仪是测试通过了现场验收。继电保护测试仪连接A/D转换器XT700，以便让继电保护测试仪发出模拟信号都能变成数字信号，这是保护的需要。我们应该说的是在实验过程中注入的数字保护信号不是十分准确的，其误差值大约在2％-3％之间。从制造商那得到的解释是，误差来自XT700数字传输设备中的A/D微分转换过程。但是，对于IEC61850标准，每个制造商有着不同的理解，到现在为止，在我国还没有通用的数字式保护标准，因此，精确的抽样检验不在这里进行这种保护测试。此外，变压器保护分离，作为一个分离层，需要密切配合设备测量和控制。每个操作或报警信号应该在后台显示对应的时间和是否彼此同源。
3.2关于积分时间和网络传输时间测试
举一个例子，变压器差动保护的110KV运行切换。
在测试过程中，波记录所提出的继电保护，用两条长电缆延伸到11OkV开关和室外智能单元，然后连接他们与室外的连接点101，137旅行开关和输入旅行连接点101，133的室外智能单元控制箱。首先，关闭110kV级开关，然后突然启动波记录器和注入故障电流。开关由差异操作断开，测试到这里结束。
该消息表明，该保护的变压器差动保护运行时间是18ms。从记录图我们可以看到，从故障电流保护装置输入到室外智能行程连接点的关闭，时间是43.3ms。故障电流保护开关跳闸输入到连接点，到关闭时间是53ms。
在和制造商沟通后，我们得到的解释是，需要保护的启动时间是4ms，户外智能单元操作需要的时间7ms，因此保护信号在光纤的传输时间为14.3ms。重复同样的过程中,在光纤中的旅行信号的传递时间,低电压与高电压几乎是相同的时间。因此，我们可以得出这样的结论：认为变压器保护的旅行信号在光纤传输时间是稳定的和合理的。
4.相关的问题及建议
在本论文中，提出了一种新的数字化变电站的测试方案中,对集成的保护和信号在光纤的传输时间等问题进行了阐述。但是这个方案只能是运用于基本系统中采用传统风格的设备和二次系统所使用的电子设备。但是如果主要系统使用智能开关,一系列的过程,如室外的智能装置等,应该被忽略,然后操作时间在理论上应该会更快的。
此外,一些常见的问题已经在福村110KV数字化变电站的调试期间被发现。
(1)关于IEC61850标准,不同的厂家,有不同的认识,不同的制造商采用不同的数据传递标准,比如,IEC60033-8和IEC61850-9-1/2标准的设备无法互相通过光纤进行顺畅的通信。所以我们必须为一个数字化变电站选择一个制造商生产一个标准的设备。这显然是相互抵触的规则，电力线或变压器继电保护在220KV以上的电压等级后，是必须使用二种不同厂家的设备的。因为不同的二次设备需要不同的测试仪器,因此这将增加困难和提高成本。
(2)截至目前为止，在数字电流和电压互感器市场上还没有任何特殊的测量装置。在福村采样精度检测的试验是成功的,也提高了电流读数在当前站点上的数字保护。但是，这显然是很难满足变压器对电压、电流互感器0.2S的需求.所以这时候迫切需要发明和推广一个特殊的精密的检测仪器。
(3)由于数字化变电站和传统的变电站之间的差异，我们应该改变我们的工作模式。由于智能设备的制作我们采用了同一制造商，如光电或电子式电流、电压互感器，室外智能单元，合并单元，室内智能单元和数字保护等措施，我们的一些测试工作在变电站，为光纤电路延迟转移的时间，虽然现在只在实验室中进行。然后，投运在变电站后可以极大地降低损失。
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