智能变电站继电保护调试方法

1、1智能变电站继电保护调试方法www. 2 2 智能变电站调试方案智能变电站调试方案目录目录2 2 概述概述1 1www. 3 3概述概述1、背景 智能变电站应具有如下特征：一次设备智能化、二次设备网络化、基础数据完备化、信息交换标准化、运行控制自动化、信息展示可视化、分析决策在线化、设备检修状态化、保护决策协同化、设备安装就地化、系统设计统一化、二次系统一体化。www. 4 4概述概述取消硬接线后，传统测试计划已不适合。需要研究数字化条件下，装置和系统的测试方案和技术。为产品检测、工场调试、现场调试技术规范的提供依据。www. 5 5概述概述2、调试方法的变化（相对传统站） 规约的变化引起的调

2、试方法的不同。 网络的变化引起的调试方法的不同 采用电子式互感器及合并单元引起的调试方法的变化。 一次设备的智能化及保护测控装置结构的变化引起的调试方法的变化。 功能自由分布引起的调试方法的不同。 www. 6 6概述概述 常规综合自动化站电气二次图含电流电压回路图、控制信号回路图、端子排图、电缆清册等，所有不同设备间的连接均通过从端子到端子的电缆连接实现。这些图纸反映了二次设备的原理及功能，一、二次设备间的连接关系，以及可用于指导施工接线和运行的检修维护。 而智能变电站电气二次设计与常规综合自动化站比较发生了很大的变化。智能变电站各层设备通过网络进行连接，设备间的连接是基于网络传输的数字信号

3、，原有二次回路中点对点的电缆连接被网络化的光缆连接所取代，已不再有传统的端子的概念。 所以我们认为在今后的智能变电站设计中，至少应提供基于虚端子的二次接线图、过程层GOOSE配置表、全站网络结构图、交换机端口连接图等，真正在设计层面上完善和实现智能变电站的透明性和开放性。 www. 7 7概述概述3、技术要求 基于IEC 61850标准、适用于智能变电站现场检验、工厂调试和研发测试的继电保护测试仪，且能通过配置实现智能变电站各种输入输出方式的测试。 报文的监视及分析。 其他各种校验仪。 www. 8 8智能变电站调试方案-工厂调试1、工厂调试1.1 工厂调试应具备的要求 根据网络布置图，进行网

4、络连接； 根据虚端子图配置SCD，由SCD生成CID文件分发至各装置，并把SCD导入后台监控及远动系统生成数据库； 网络设备的配置，如：Vlan的划分或采用GMRP组播注册协议； 试验仪器的准备。 制定调试方案。www. 9 9智能变电站调试方案-工厂调试1.2 61850测试1.2.1 模型测试：(1)装置ICD文件的合法性静态检测 模型合法性检查 SCL内部合法性检查 SCL 引用检查要求：ICD模型必须符合DL/T 860-6变电站通信网络和系统的要求。数据模型内外描述的一致性要求：装置在线获得的配置必须与模型文件一致。www. 1010智能变电站调试方案-工厂调试1.2.2 关联测试：

5、 后台与装置建立关联，然后释放关联，测试连接是否能够正确建立和释放。 后台运行多个客户端同时与装置建立关联，测试装置最大能够建立的关联数。 后台与装置建立关联，然后重启后台， 检查后台与装置是否能够恢复连接，记录恢复所需时间。 后台与装置建立关联，然后重启装置， 检查后台与装置是否能够恢复连接，记录恢复所需时间。www. 1111智能变电站调试方案-工厂调试 后台与装置建立关联，然后断开网络线，检查后台与装置是否能够检出通讯故障，记录检出故障的时间。 查后台与装置是否能够恢复连接，记录恢复所需时间。 后台与装置建立关联，然后断开网络线，当后台或装置检出通讯故障后插上网络线，检查后台与装置是否能

6、够恢复连接，记录恢复所需时间。www. 1212智能变电站调试方案-工厂调试1.2.3 GOOSE测试：(1)GOOSE报文测试 GOOSE发布是否正确 GOOSE订阅是否正确并响应 使GOOSE参数设置错误，检查被测装置是否处理 检查GOOSE断链是否能正确上报 检查GOOSE发送策略（发送间隔，发送序号是否符合标准） 装置上电后，GOOSE报文当前数据正确发送，无错漏www. 1313智能变电站调试方案-工厂调试(2)装置GOOSE处理能力测试 模拟多个开关频繁变位，测试装置能正确发送GOOSE的最大量 双网之间是否发送相同报文 装置GOOSE A网阻塞时，B网是否正常工作 超过两倍生存周

7、期时间通信中断，接收装置是否报GOOSE通信中断(3) GOOSE联闭锁测试 GOOSE联闭锁通信中断恢复 重载条件下GOOSE联闭锁通信 网络风暴条件下GOOSE联闭锁通信 GOOSE生存周期内通信中断时的GOOSE联闭锁正确性 超过GOOSE生存周期通信中断前后GOOSE联闭锁正确性www. 1414智能变电站调试方案-工厂调试1.2.4 SV测试：SV的建模SV发送测试 合并单元发送给保护测控的采样频率应为 4K/ 秒，SV 报文中每 1 个 APDU 部分配置 1 个 ASDU，发送频率应固定不变；合并单元发送给其他装置的采样频率为 12.8K/ 秒时，SV 报文中每 1 个 APDU

8、 部分配置 8 个 ASDU ； SV 报文中的采样值数据，样本计数应和实际采样点顺序相对应。 样本计数应根据采样频率顺序增加并翻转，不能跳变或越限； SV 采样值报文 APPID 应在 4000-7FFF 范围内配置 。www. 1515智能变电站调试方案-工厂调试(3)SV接收测试SV 采样值报文接收方应根据报文中的 APPID 确定报文所属的采样值接收控制块; SV 采样值报文接收方应根据收到的报文和采样值接收控制块的配置信息，判断报文配置不一致，丢帧，编码错误等异常出错情况，并给出相应报警信号; SV 采样值报文接收方应根据采样值数据对应的品质中的 validity， test 位，来

9、判断采样数据是否有效，以及是否为检修状态下的采样数据。 www. 1616智能变电站调试方案-工厂调试(4)采样同步测试合并单元正常情况下对时精度应为 1us ，守时精度范围为 4us; 合并单元采样点应该和外部时钟同步信号进行同步， 在同步秒脉冲时刻， 采样点的样本计数应翻转置 0;当外部同步信号失去时， 合并单元应该利用内部时钟进行守时。 当守时精度能够满足同步要求时， 采样值报文中的同步标识“ SmpSynch ” 应为 TRUE 。 当守时精度不能够满足同步要求时，采样值报文中的同步标识位“ SmpSynch ” 应为 FALSE ; 不论合并单元是否在同步状态，采样值报文中的样本计数

10、均应在（ 0 ， 采样率 -1 ） 的范围内正常翻转。 www. 1717智能变电站调试方案-工厂调试1.3 合并单元测试1.3.1同步特性测试(主要是验证MU数据发送的正确性)：www. 1818智能变电站调试方案-工厂调试 采用模拟的小电压电流互感器（如额定电流为1A或者5A，额定电压为57.7V或者100V），这样方便使用交流信号源模拟一次侧施加电流电压信号。交流信号源输出同相位的模拟电压电流信号，同时输出同相位的小电压信号给-9-2校验仪。合并单元接收电子式互感器发送过来的电压电流信号同时根据接收到的GPS做信号同步，然后通过-9-2协议发送给-9-2校验仪。校验仪一方面通过-9-2接

11、收数据，另外一方面通过接收GPS信号同步采样小电压信号，然后将两路信号进行相位比较即可判断出信号同步的情况。 要求最大相位差10分www. 1919智能变电站调试方案1.3.2数据连续性测试 当MU发送数据和GPS同步上以后，保护装置接收MU数据时同时进行样本序列号的连续性判断，拷机48小时看是否有样本序列号不连续的情况1.3.3同步守时测试 当MU和GPS同步后，将GPS同步源去除，开始计时看多长时间后MU报失步。在MU守时的过程中观察图1中的-9-2校验仪计算的标准信号和接收信号间的角差是否保持稳定，如果有滑开现象则说明守时同步有问题。www. 2020智能变电站调试方案1.3.4同步守时

12、恢复同步测试 当MU与GPS同步后，去除同步时钟源，在MU未失步时重新插入时钟源。这个过程中查看-9-2校验仪计算的标准信号与接收信号间是否有角差抖动的问题。 将MU输出信号接入保护装置，同步完成后，去除同步时钟源，在MU未失步时重新插入时钟源。查看保护装置是否会报mu同步丢失、恢复的过程。正确情况是不应出现同步丢失，又恢复的情况。1.3.5同步稳定性测试 当MU和GPS同步后，不断将GPS信号源施加和去除，如此无规律重复多次，看保护接收数据是否有异常现象。www. 2121智能变电站调试方案1.3.6 数据发送抖动测试 使用抓包工具抓取MU发送报文，看帧间间隔抖动是否能够保证在20us以内（

13、最好有报文分析仪的帮助）。1.3.7 MU上、掉电发送数据测试 主要测试采集器上电、掉电中采集器采集的数据是否正常（通常异常出现原因：采集器比较器电压由电容稳定电压，当上电时，该电容电压未稳定即输出采集数据；当掉电瞬间，由于电容掉电的先后顺序，若CPU后掉电，而采集器电压）。MU上电时，触发保护装置录波，查看波形是否有异常，或抓包，看刚上电的前10个周波的数据的峰值是否稳定；当装置掉电时，抓包，分析最后几个周波的峰值是否稳定。www. 2222智能变电站调试方案-工厂调试1.4 PT并列和切换测试 当母联断路器合闸，需要PT并列运行时，站控层向测控装置下发PT并列遥控命令；测控装置将PT并列遥

14、控命令转成GOOSE命令；并列合并器DMU800根据测控装置下发的GOOSE命令输出并列后的母线电压。DMU800并列合并器将并列后的I、II母电压以FT3格式分别接入各间隔的电流合并器，各间隔电流合并器通过GOOSE从间隔交换机上接收本间隔刀闸位置信息，把并列后的I、II母电压切换成一路母线电压。www. 2323智能变电站调试方案-工厂调试PT并列和切换示意图 www. 2424智能变电站调试方案-工厂调试1.5 保护测控装置测试p测试对象：测试对象：保护、测控装置保护、测控装置电能仪表电能仪表智能开关智能开关智能变压器智能变压器p测试项目：测试项目：保护功能及性能保护功能及性能测量精度校

15、验测量精度校验电能仪表有功和无功电能电能仪表有功和无功电能发送跳合闸发送跳合闸GOOSEGOOSE信息信息监视智能开关和智能变压器变位监视智能开关和智能变压器变位GOOSEGOOSE信息信息监视智能变压器的温度、档位等监视智能变压器的温度、档位等GOOSEGOOSE信息信息p测试手段：测试手段：数字化测试仪数字化测试仪传统测试仪传统测试仪+ +数字转换装置数字转换装置仿真软件仿真软件www. 2525智能变电站调试方案-工厂调试www. 2626智能变电站调试方案-工厂调试 可以发送一组符合61850-9-2LE的SMV，6个有效通道，SMV格式固定，可配置内容少 支持GOOSE收发 支持模拟

16、量输出和硬开入开出 是测试仪的领头羊，价格昂贵 可以发送一组符合 61850-9-1的SMV 不支持GOOSE收发，有8个硬开入，4路继电器空触点开出 PWF型测试仪增加9-2LE和GOOSE支持，还未产品化支持SMV（-9-1和-9-2LE均满足）、GOOSE、硬开入开出，无小信号模拟量输出 仅推出样机，还未产品化、测试仪输出不稳定，存在软件缺陷 全数字化的电网实时仿真 www. 2727智能变电站调试方案-工厂调试www. 2828智能变电站调试方案-工厂调试测试仪不同工作模式的切换，通过配置实现。配置模块的重要性 常规继电保护测试仪与被测装置之间的接线为硬接线，测试仪的模拟量输出和开关量

17、输入输出不需要过多配置，接线完成后即可工作。而数字化测试仪存在以上多达6种输入输出模式，与被测装置之间有时仅是简单的光纤连接，有时需要光纤连接和硬接线连接，应用情况复杂。测试仪不同工作模式下的输入输出无不需要经过精确配置才能满足被测装置需要，测试前的配置工作相当于常规试验的接线，重要性不言而喻。www. 2929智能变电站调试方案-工厂调试www. 3030智能变电站调试方案-工厂调试www. 3131智能变电站调试方案-工厂调试手动测试www. 3232智能变电站调试方案-工厂调试数字电表测试www. 3333智能变电站调试方案-工厂调试www. 3434智能变电站调试方案-工厂调试多个光纤

18、以太网口输出SMV报文一台测试仪即可完成测试专用的变压器差动测试菜单，快速定制测试用例，自动测试变压器差动保护测试www. 3535智能变电站调试方案-工厂调试实现对合并器输出的SMV报文的监视，自动解析报文中的关键字段，分析SMV报文是否丢帧，图形化显示采样通道的数据等，对合并器的现场检验、研发测试都有积极意义。 SMV报文监视分析功能www. 3636智能变电站调试方案-工厂调试 测试仪可以实现对所在网络上全部GOOSE报文的侦测、监视功能，自动解析报文中的关键字段，图形化显示GOOSE数据等，作为辅助测试工具，对检查全站GOOSE配置、装置产品的研发测试、现场排查问题都有积极意义。 GO

19、OSE报文监视分析功能www. 3737智能变电站调试方案-工厂调试双母线电压切换功能在保护装置内实现。 接口数量： 与MU接口 ：2个 直跳GOOSE口：1个 GOOSE网口 ： 1个MMS口：2个纵联光纤通道：1个GOOSE网络信息：启动失灵、闭锁重合、远传远跳www. 3838智能变电站调试方案-工厂调试 保护系统测试对象包括合并单元、SV交换机、保护装置、GOOSE交换机、智能终端，采用传统继电保护测试仪+测试用互感器，测试方案如图： 传统测试仪与智能操作箱配合仍然采用电缆输入和输出方式，为保护提供开入信息，同时接收智能操作箱开出作为闭环测试条件。为与合并单元配合，传统测试仪需要借助测

20、试用互感器。测试用互感器输入为二次模拟量电缆接口（100V/5A），输出为以太网光纤串口私有数据，当需要作多合并单元模拟量试验时，传输串口数据的光纤可能会很长，需要专门考虑。合并单元既包括在互感器测试范围内，也包括在保护系统测试范围内，从而保证测试工作无死区。www. 3939智能变电站调试方案-工厂调试采用传统继电保护测试仪+数字采集器，测试方案如图：www. 4040智能变电站调试方案-工厂调试采用数字化继电保护测试仪，测试方案1如图：www. 4141智能变电站调试方案-工厂调试采用数字化继电保护测试仪，测试方案2如图：www. 4242智能变电站调试方案-工厂调试 对于不需要对整套系统

21、进行测试，例如定值检查，精度校验等只需要对单装置进行试验。单装置测试可以直接从装置端口上测试：www. 4343智能变电站调试方案-工厂调试 另外还可以采用仿真软件或装置自带调试功能对装置进行测试，如图：www. 4444智能变电站调试方案-现场调试2、现场调试2.1 现场调试应具备的要求2.1.1 电气安装 系统及设备安装完毕。 与自动化系统相关的二次电缆已施工结束。 网络设备安装及通信线缆（铜缆和光缆）已施工结束，通信线缆测试合格并标示正确。 现场交直流系统已施工结束，满足现场调试要求。www. 4545智能变电站调试方案-现场调试2.1.2技术文档 工厂调试和验收报告； 系统及设备技术说

22、明书； 变电站配置描述文件； 设备调度命名文件； 自动化系统相关策略文件； 自动化系统定值单； 远动信息表文件； 网络设备配置文件； 自动化系统设计图纸（应包括GOOSE配置表）； 现场调试方案； 其它需要的技术文档。www. 4646智能变电站调试方案-现场调试2.1.3测试仪器仪表 自动化系统调试中使用的仪器、仪表应满足智能变电站测试技术要求，并经有检验资质的检测单位校验合格。 测试设备等级要求应满足 GB/T 13729-2002 的规定。 www. 4747智能变电站调试方案-现场调试2.2 调试流程 由调试负责单位组织成立现场调试工作组； 根据自动化系统工程要求编写现场调试方案和调试

23、报告； 现场调试工作组按调试方案开展现场调试工作，并记录调试数据； 现场调试工作组负责整理现场调试报告； 现场调试工作组向建设、运行单位移交资料； 带负荷试验。www. 4848智能变电站调试方案-现场调试2.3 现场调试的主要内容 站内网络系统调试； 计算机监控系统调试； 继电保护系统调试； 远动通信系统调试； 电能量信息管理系统调试； 全站同步对时系统调试； 不间断电源系统调试； 网络状态监测系统调试； 二次系统安全防护调试； 采样值系统调试。www. 4949智能变电站调试方案-现场调试2.3 继电保护系统调试 当直接从装置端口上测试时，需要插拔装置的光纤，但测试数据的安全隔离比较可靠，

24、可以看到明显断口； 当从交换机端口上测试时，无需插拔装置的光纤，但其他装置需要对应作功能投退操作，例如出线间隔作模拟量测试时，母差间隔需要退出该出线间隔的模拟量处理，避免造成误动事故，此时的安全隔离为软件完成，需要特别注意。 对运行系统装置调试，如果从交换机端口上测试时，可能还要涉及交换机配置的更改。故对运行系统的装置调试，建议：通过插拔装置光纤，直接从装置端口上进行测试，并对应做功能投退操作。www. 5050智能变电站调试方案-现场调试2.4 采样值系统调试2.4.1 范围与功能 采样值系统主要由过程层合并单元及电子式互感器电子采集模块构成，实现DL/T 860中所提及的自动化系统采样值采

25、样和传输功能。 2.4.2 调试内容 设备外部检查：检查采样值系统设备数量、型号、额定参数与设计相符合，检查设备接地可靠。 绝缘试验和上电检查检查均参照DL/T 9952006 6.3节执行。 工程配置：依据变电站配置描述文件，分别配置采样值系统相关设备运行功能与参数。 通信检查：检查与采样值系统功能相关的SV通信状态正常。www. 5151智能变电站调试方案-现场调试 变比检查：检查采样值系统变比设置与自动化系统定值单要求一致。 角比差检查：检查采样值系统角差、比差数据满足技术要求。 极性检查：检查采样值系统极性配置与自动化系统整体极性配置要求相一致。 主要测试对象包括电子式互感器和合并单元

26、，输入为一次模拟量信号，输出为合并单元以太网IEC61850-9-2采样数据，如图：www. 5252智能变电站调试方案-现场调试 大电流发生器产生一次电流供标准互感器和电子式互感器使用，采样数据检测设备收集合并单元的输出数据，在需要对电子式互感器精度校验时，需要使用标准互感器。合并单元既包括在互感器测试范围内，也包括在保护系统测试范围内，从而保证测试工作无死区。 在对电流互感器的精度进行测试的同时也完成了对其极性和相序的测试。www. 5353智能变电站调试方案-现场调试2.5 检修安全隔离措施 智能变电站信号通过网络进行连接，进行检修试验时，为避免人为事故发生，需要进行安全隔离。安全隔离的

27、措施主要有投退软压板和插拔光纤两种。涉及检修的软压板主要有装置的检修状态压板、母差装置的间隔合并单元检修压板。 装置的检修状态压板可以控制装置GOOSE报文中的检修状态位，投入检修状态压板后装置发出的GOOSE报文均为检修态报文。对于处于检修状态的装置可以接收检修状态GOOSE报文，对于运行状态（未投入检修状态压板）的设备不处理检修状态GOOSE报文。www. 5454智能变电站调试方案-现场调试 母差的间隔合并单元检修压板可以控制母差装置对相关合并单元采样数据的处理，退出压板时对应合并单元的数据参与母线差流计算，投入压板后母差保护装置不对相关合并单元的数据进行处理，但相关采样数据仍然传送到了

28、母差保护装置内。 检修相关的软压板投退均是建立在软件可靠的基础上，如果需要有明显断口的安全隔离措施，可以采用插拔光纤的办法，将对应间隔的光纤从相应端口上拔下可以保证检修的绝对安全。 对于GOOSE出口软压板，其使用方法同原来的出口硬压板；对于各保护的功能投退软压板，其使用方法同原来的保护功能硬压板。www. 5555智能变电站调试方案-现场调试2.5.1 单间隔装置检修（消缺） 这种情况下一次设备不停电，需要处理的装置为本间隔单套的一台装置。以线路间隔为例说明，单独检修本间隔保护装置时，本间隔的合并单元和智能操作箱均处于运行状态。检修智能操作箱与检修保护装置类似，但检修合并单元时，使用了其采样数据的装置必须全部退出运行。 先投入线路保护的检修状态压板，保证线路保护的报文不出口，不对母线保护装置造成影响。 完成对线路保护的处理后，如果需要作试验则需要将线路保护的采样光纤接口拔出，使用数字式测试设备直接对装置注入采样数据，保护装置的反馈GOOSE信号可以从相应的GOOSE测试接口获得。 完成保护测试后恢复装置的采样光纤，装置采样恢复后退出装置的检修状态压板，此时装置正式投入运行。www. 5656智能变电站调试方案-现场调试 如果采用插拔光纤的安全隔离措施，在投入检修压板后拔除装置的GOOSE和采样光纤，在退出检修压板前恢复装置的GOOSE和采样光纤。www. 5