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品
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能
北极星电力网技术频道 作者:郭占武1，林 榕2 2009/5/18 14:06:51
摘 要：叙述了变电站自动化系统现场调试的工作内容， 并根据现场调试中发现的问题，阐明了对GPS对时、软硬压板、定值修改、防跳 回路、电源配置原则、通讯接口、网络结构等问题的看法，并提出了相应的解决对策，以利 优化设计和改进现场调试工作。
关键词：变电站；自动化系统；调试；电力系统自动化
随着电力系统运行管理现代化的发展，变电站自动化系统（Substation Automation Sy stem，以下简称SAS系统）得到了广泛应用，成为电力系统调度自动化系统的主体。它涉 及到电网一、二次设备以 及调度自动化等方面，国内很多文献对此进行了详细论述，而对于变电站自动化系统的现 场调试工作，目前尚无统一的检验条例，这与技术的迅速发展很不适应。下面就变电站自 动化系统调试中遇到的一些问题进行分析。
1 现场调试
SAS系统，概括起来可由3部分组成：继电保护系统、监控系统、事件记录系统。现场调 试必须执行部颁《继电保护及电网安全自动装置检验条例》、《电力系统继 电保护及安全自动装置反事故措施要点》以及相关的检验技术规定。 现场试验的目的，重点是检查被试装置是否符合制造厂规定的技术要求和调度的 定值要求，为定期试验提供复核的技术数据，同时检查有关二次回路是否正确、可靠。 制造厂应保证新安装装置的质量，因此新安装试验不需要重复厂家出厂试验的全部项目，也 不需要测量全部参数值，而应进行下列项目：
a. 录取各组成元件的主要运行性能技术数据
b. 所有保护装置、安全自动装置、交流采样系统通道平衡性及精确度检查。
c. 保护装置、操作箱、电压切换箱以及监控单元内部继电器校验。
d. 保护装置开入量及开出量检查
e. 保护装置的整组试验保护装置的整组特性试验，以及同一被保护设备上几套保护装置 间 的整套配合关系，是新安装试验的重点。试验应由连接电流互感器与电压互感器二次电缆的 入口端子上通入模拟试验电流及电压，在保护装置到操作断路器的出口端子处接上模拟断路 器后进行，最后继之以必要的直接操作断路器的跳、合闸试验。
新安装装置的整组试验，还应包括检查有关整个二次回路的设计以及接到保护装置的电压 和电流互感器二次回路极性是否正确，是否与保护装置相互协调配合，例如电压二次回路 电缆电阻是否适应规定压降的要求，能否与PT断线判据的定值相配合，电流互感器的二次回 路电缆电阻及回路阻抗是否满足10%误差要求等。
f. 监控系统测控装置及计量精度测试
g. 保护装置、安全自动装置以及直流系统等与监控系统联调。
h. 与各调度端的信息远传
2 调试情况分析
近期完成调试的变电站中，部分继电保护、测控装置及监控系统，在河北南网均是首次 采用。通过调试发现了一些问题，有的已由制造厂进行了改进，难以改进的则提请运行部门 限制运行条件。
2.1 系统对时
系统对时分软件对时和硬件对时。站内所有的保护装置都采用硬件对时，测控装置既有 软件对时，也有硬件对时。调试中 发现，保护小间中GPS输出的授时信号精度较差，达10ms以上，采用软件对时的测控装置 精度也不高。分析其原因主要是现场总线的局限性，如F-NET（双绞线）网络是在RS-485基 础上开发的，是用于小数据量工业控制领域的廉价网络，总体性能随节点数的增长迅速下降 ； 有限的带宽使传输延时大大增加。这种条件下建议保护及测控装置全部采用硬件对时，装置 应具有接点信号对时或差分信号对时功能。
2.2 直流逆变连接
所有微机保护装置都配有独立的直流逆变电源作为硬件系统的工作电源，其可靠性 对微机保护的正常运行起着重要作用，电压过高或过低都会影响保护装置的正常工作。因此 在微机保护调试过程中应检验逆变电源的可靠性。但近几年各保护生产厂家为了追求工艺和 消除干扰，不再将电源输出端引至检验测孔，使该项目无法实施。建议各保护厂家增加电源 输出采集，并通过串口消息传至监控系统，使值班人员做到实时监测，确保装置正常运行。
2.3 网络线连接
随着计算机硬件水平的提高和网络技术的发展，保护和监控等功能按电气间隔划分单元， 分布实施，相互之间用串行通信或网络通信组成一个系统。近几年来，为降低变电站的综合 造价，各系统保护设备分别安放在各自设备区内，通过网络线与监控系统相连。在初期的监 控系统中，通常采用双绞线组网，但在调试中发现此种网线连接受电磁干扰较大，误码率 很高。为提高抗干扰能力，目前采用光纤网络通信即控制室至各保护小间的网络线均采用光 纤组网，各保护小间内测控单元至网络管理机采用双绞线连接，但应注意的是小间内网络连 接应采用串行接线，避免布置成星型接线。在河北南网涿洲220 kV变电所监控系统调试 中，由于小间内网络线带有星型分支，使整个系统抗干扰能力降低，经常出现误码、误发信 息等现象，给调试工作进度造成了很大影响。经过调试人员长时间的检查分析，将网络连接 全部改为串行接线，才使问题得到了解决。
2.4 软压板与硬压板设置
近几年，河北南网新上监控系统保护压板方式大 多为硬压板配置和软压板、硬压板关联配置两种方式。软压板配置方式由于检查难度大、操 作复杂且易受其他因素影响， 建议运 行部门尽量不采用此种方式。软、硬压板关联配置如采用“与”的关系，往往给运行单位带 来很大的操作量，使工作效率降低；如采用“或”的关系，易发生误投退压板，造成误操作 ，给运行带来不必要的麻烦。单纯的硬压板配置方式虽然使运行人员操作范围加大，但操作 简单、直观，使各种保护运行可靠。因此，在监控系统尚处于发展阶段的今天，采用单独的 硬压板配置是最为简便、可靠的方式。软压板配置是大势所趋，现在也可以将出口压板设为 硬压板，其余设为软压板。
2.5 定值管理
综合自动化系统一般都具有远方定值管理功能，在保护设备正常运行状态下，通过监控系统 可以直接调用各保护装置定值清单并具备打印功能，为保护的状态管理提供了有利条件，增 加了保护设备运行的可靠性。在有的监控系统中，除具备调用定值功能外，还具备定值修改 功能，但由于保护装置的多样性及厂家不 同等原因，造成定值管理功能不完善、不可靠，在后台机修改定值缺少必要的现场核对和验 证，甚至在运行状态下随意操作后台机可能会造成误修改定值而使保护人为退出运行，从而 使电气设备失去保护功能，因此在现阶段这项功能并没有什么实际意义。
2.6 监控系统
监控系统的通信网络大多采用现场总线和
2.7 防跳回路
近期使用的进口断路器，多带有一只汇控箱，与断路器控制操作直接有关的电气回路 就设在这里。从控制技术看，并联防跳回路有它的优点，即：接线简单而可靠；仅与断路 器有密切联系；检修调试方便；就地操作与主控制室操作的关系好处 理；与主控制室联系电缆芯数较少。这种电路易于实现完善的跳合闸回路监视，不论 断路器是处在合闸位置还是分闸位置。
目前，国内断路器操作回路闭锁监视的典型模式为 串联防跳，接线复杂；跳合闸回路的监视是间接的，需凭其它监视信号内容经逻辑判 断与分析才能确定，并且跳闸回路仅在断路器处于合闸位置时，合闸回路仅在断路器处于分 闸位置时才能得到监视。据了解，邯峰发电厂的进口开关采用了并联防跳回路，至今运行良 好 。当然由于制造水平等原因，目前还没有适合放在断路器现场的性能优良的控制继电器。因 而在今后的工程设计中，凡断路器本身有防跳回路的，应采用本身防跳回路，同时提高控制 操作接口设备的智能化水平，使之与断路器相适应。
3 存在的问题及对策
3.1 简化保护装置调试，完善装置说明书
目前微机保护在安 装调试、整组试验及说明书的编排上还有不足之处，影响到装置的正确使用、调试与安 全运行，主要表现为以下几个方面：
a. 微机型保护的优点之一是一旦硬件确定下来，软件修改非常方便，功能的增加也很容易 。但软件的随意修改会造成软件管理的混乱，甚至造成软件本身的潜在缺陷。例如部分厂家 的主变保护软件版本繁多，改动频繁，造成到货设备与说明书定值清单不符，影响调试进度 。
b. 在装置的说明书中，一些必要的内容如保护原理、动作逻辑、调试方法等编入较少，且 不详细，即使详细读过说明书后也无法 独立进行调试。
为便于调试和运行维护，建议装置本身应配置大屏幕、高亮度液晶显示板， 并配备后台机接口用于综合管理。正常时可显示装置所接 电气量的实时数据和相位关系，并根据需要显示各种其它信息；装置异常或动作后，能显 示自检报告或动作信息，能自动或手动翻页，循环显示。后台机的人机界面应采用Windows 风格的图形化界面。
3.2 抗干扰电容的位置
微机保护的抗干扰电容既有置于装置内的，也有置于装置外的。从调试情况看，将抗干扰电 容置于装置内，直接接在微机保护的交流电压、电流和直流电源引入端子上，不但可抵御屏 外交、直流回路来的干扰，而且也可抵御屏内因布线原因产生的干扰，这对于继电保护设备 安装具有重要的意义。
当然，常规的继电保护试验仪需提高带容性负载的能力，以适应现场需要。
3.3 控制操作接口设备的智能化问题
同目前变电站自动化系统技术、通信技术相比，控制操作接口设备的技术水平普遍较低， 而按照“四统一”原则设计的操作箱，不能适应控制技术发展的灵活性，主要表现为以下 几个方面：
a. 线路保护及元件保护的双重化，原有的操作设备成为制约的“瓶颈”。
b. 与变电站自动化系统的协调性差，如信号的隔离与扩展、时序失准和混乱等。 c. 尽管采用了小型化技术，数量众多的各种继电器仍然隐含着故障几率增高的因素，而 且无法进行有效的监视。
d. 控制回路的功能重复，如接线复杂的“串联防跳"回路，与断路器本体的“并联防跳"重 复且调试不便。因此，迫切需要组织一个合理、简单、可靠性高的控制系统，而可编程控制 器就提供了这样的可能。其主要特点是： 规模可大可小，采用简单的梯形图编程，逻辑功能强；输出功能强大；输入隔离措施好，抗 干扰性能好；自检功能强，模件更换方便，其寿命与微机保护相当或更长。
3.4 CT回路试验连接器
由于国产保护柜多采用分立式SD2电流试验端子充当试验元件，测试回路时，为防止回路断 开，需先将柜内端子排上的电流试验端子短接，接入测试仪表，然后再将被短接的端子打开 ，这种测试方法十分繁琐，如果十几面保护柜并列运行，则调试人员必须绕到柜后进行工作 ，这样试验就更加困难。而引进的二次成套设备，如ABB、SIEMENS公司大多 配有试验连接器，可以保证电流回路在测试和试验时的可靠性。据了解，许继集 团有限公司已有FSL-1型试验连接器在电网中运行，效果良好。
4 结语
为进一步提高变电站自动化系统的调试水平，需要制造、设计、基建及调试人员通力合 作，做好以下几方面的工作：
a. 进一步做好软件版本的标准化工作，完善装置说明书。
b. 加强培训，特别是对调试人员的培训，使其全面了解装置性能和操作方法。
c. 采用国产化的试验连接器，以满足二次回路中电流回路的试验和测试需要，取代目前 大多数二次设备上使用的电流试验端子。
参考文献
［1］汪小明,聂进培.变电站自动化系统中微机保护的改进调试方法［J］.电力 系统自动化，1998，(5).
［2］赵自钢,黄少锋.扩充微机型继电保护装置功能［J］.电力系统自动化，199 8，(4).
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