基于PLC构件的继电保护系统调试思路构建

【摘 要】随着科技与时代的飞速发展，人们生活生产离不开电能的供应，智能变电站的要求也随之提高，继电保护系统保证了智能变电站安全可靠的运行。新时期电网改革不断完善，相应的继电保护调试方法、调试内容也不断发生变化。本文对智能站继电保护系统基本配置进行了分析，探讨了基于PLC构件的继电保护系统调试的内容，具有一定的借鉴效果。

【关键词】可编程逻辑控制器构件；继电保护系统；二次设备

新形势下智能电网建设不断深入，智能变电站作为智能电网的重要部分之一，已成为二十一世纪我国电网建设的核心。智能变电站的继电保护系统调试区别于传统的变电站，主要表现在数据采集，数据传输、数据处理等阶段。智能变电站的电气设备包括智能终端，合并单元、网络交换机等，其功能，特点、性能、各设备间的配合等因素会对智能变电站的安全运行产生直接作用。在智能变电战中继电保护系统的性能及其反应力，由其装置下是否同步的合并单元采样、安全可靠的过程层网络来决定。

1 智能站继电保护系统基本配置

智能变电站监控系统调试是运用三层两网结构。智能变电站三层是指间隔层，过程层设备、站控层；两网是指过程层网络，站控层网络。其中通信网络可分为MMS、GOOSE这两种方式，各保护设备间闭锁，联锁、控制分合命令等由GOOSE网络将其传送至智能终端。由网络连接，数据传输质量来决定继电保护系统反应能力与性能，这一点与传统变电站中的二次回路相同。网络系统的核心是交换机，交换机具有端口自由镜像，VLan划分功能、报文优先级QoS、广播风暴抑制、安全功能测试、告警功能测试等多项功能；其功能、性能的可靠程度将决定智能变电站的安全与稳定。

智能变电站监控系统调试结构如下图1所示：

图1 智能变电站基本结构

智能变电站基本结构图中间隔层网络是双星型拓扑结构，主要用于传送MMS、GOOSE报文，运用其他网络设施使各间隔设备、站控层建立起网络通讯，实现人机交流。其中过程层组网方式是根据电压级别来划分，110kV、220kV电压由GOOSE网、SV网共同设置，其网络使用星形结构，继电保护设施与间隔智能终端应用GOOSE直跳方法；而闭锁信息、失灵、启动、各项设备位置及其状态等信息应用GOOSE网络将其互换与传送；继电保护设施与合并单元应用SV直采，通过SV网络来传送网络分析仪、故障录波器、电压采样信息、电流采样信息等。

站控层校应用SNTP网络校时方法，间隔层设备、过程层设备运用硬接点、1588协议，可实现光纤B码同步校时，不过此项功能需相应设备支持的情况下得以实施。

2 智能变电站继电保护系统的调试内容

2.1 继电保护调试之电压、电流采样的检测

智能变电站通过应用数字化保护测试仪，由保护设备光纤直采口输入合并单元光数字量，校验保护的精确度，可靠性、灵敏性。继电保护对跨间隔数据有一定要求，可同时利用两根光缆输入各种间隔的合并单元光数字量，完成电流数据、数字电压的采集。继电化保护测试仪可见下图2：

图2 继电化保护测试仪

2.2 继电保护调试之输出保护设备

保护设备光缆从直跳口出发，传送到智能终端向其下达系统跳闸命令，然后由GOOSE组网口输送各级设施间的联闭锁信号，运用保护设备对GOOSE报文输出信号进行检验，保证传送信号的准确与及时；由GOOSE虚端子表支持GOOSE报文输出信号，实现各信号均能得到检验。继电保护测试系统中的单间隔保护，如下图3所示：

图3 继电保护测试系统

根据上图所述连接线路，采用原有的试验仪向合并单元输送一定量的电压与电流，观测单间隔保护设备的相位角与加压后的相位角是否相同，对其电压采样、电流采样进行检测，观测其差距是否符合非倍数周期；根据设计图上的电路及设备的连接，再次输送定量的电压与电流，运用网络分析仪检测电压及其电流波形是否存在突变情况；对其电压采样、电流采样进行检测，观测其差距是否符合整数周期倍数，运用此种方式检测单间隔保护设备上电流、电压是否同步。校对与检验各种间隔数据的同步性有利于保护跨间隔信息，根据上图3装置连接，运用原有的保护测试仪同时向输送各种间隔合并单元电流量并进行验证，观测其差距是否符合非倍数周期，整数周期倍数、保证电压采样、电流采样的同步性；观测各种间隔合并单元由不同步至同步的过程中，其主变保护、母差保护的动作性能变化。

2.3 继电保护调试之检修状态测试

智能终端与保护设备的检修状态不同的时候，智能终端主动归于闭锁状态；当智能终端与保护设备的检修状态相同的时候，智能终端处于安全工作状态。合并单元与保护设备的检修状态不同的时候，保护装置处于闭锁状态；当合并单元与保护设备的检修状态相同的时候，保护装置处于安全工作状态。智能终端，合并单元、保护装置的检修状态均不相同的时候，断路器处于短路状态；当智能终端，合并单元、保护装置的检修状态均相同的时候，保护装置处于安全工作状态，断路器则会自动跳闸。

将合并单元，投退智能终端、保护设备的检修状态组成一个整体，可实现多种保护装置的试验。

在智能变电站中主要由光缆传输指令，电压、电流等信息，同样在继电保护系统中光缆发挥着重要的作用，光纤回路试验也是保护系统中不可或缺的内容，其意义等同于以往变电站中的电缆绝缘。具体的实验内容如下：首先对每条光缆芯做光收发器件功率测试，其中包括备用芯测试。对光通道衰耗、误码率进行测试并做好相应的记录，对每条光缆芯的断链警告信号进行核对。此处以220kV线路间隔举例，线路保护包括对合并单元，接收母差保护GOOSE中断、智能终端GOOSE中断、设备异常对时做出保护，

母差保护包括其接收合并单元S中断，接收保护GOOSE中断、接收线智能终端GOOSE中断等。测控包括接收合并单元SV中断，接收智能终端GOOSE中断、接收合并单元GOOSE中断。合并单元包括接收PT合并单元SV中断，接收测控GOOSE中断、接收智能终端GOOSE中断及其对时异常。智能终端包括接收母差保护GOOSE中断，接收测控GOOSE中断、接收保护GOOSE中断及其对时异常。

3 结束语

现阶段供电技术、电力设备改进与更新速度很快，基于传统的变电站继电保护设备调试的方法来检验智能化变电站继电保护系统性能，难以保证检测结果的可靠性，也不能确保智能电网的顺利运行，供电企业应转变以往的继电保护装置调试方法与调试方向，找出适合智能变电站继电保护系统的调试内容。本文通过分析智能变电站继电保护系统的调试，为继电保护系统调试提供更多的实验方法和可操作的实验项目，为后续的智能变电站继电保护系统的调试开创了新思路；为智能变电站的继电保护系统奠定了良好的基础；有利于智能变电站调试工作的顺利开展。

参考文献：

[1]贾景东，李振磊.智能变电站继电保护系统调试探讨[J].中小企业管理与科技（中旬刊），2013（12）.

[2]皮志勇.智能变电站继电保护系统调试技术探讨[J].机电信息，2013（27）.

[3]陈飞洋.基于PLC构件的继电保护系统调试探讨[J].中国新技术新产品，2013（20）.

[4]朱昕.微机继电保护系统在水电站应用中的调试及运行研究[J].中国电力教育，2010（24）.

[5]徐晨晖.基于PLC的供配电监控系统的研究[D].华东师范大学，2009.