基于IEC61850數字化變電站的二次檢修淺析

摘要：根據數字化變電站與傳統綜合自動化變電站的不同，介紹了數字化變電站的技術特點和系統結構；結合220kV白洋淀數字化變電站實際，分析了數字字化變電站二次檢修的校驗范圍、校驗方法，以使這些數字化設備更好地得到利用、維護，達到更高的運行水平。

關鍵詞：數字化變電站 IEC61850 二次檢修

0 引言

隨著220kV白洋淀數字化變電站的投產，保定供電公司數字化變電站的二次檢修工作也已提上日程。電子式互感器、面向通用對象的變電站事件(GOOSE)功能的運用[1]，使得傳統變電站的檢修模式難以適應，全新的適應于全數字化變電站的檢修模式也應運而生。

1 數字化變電站的特點

采用有源或者無源電子式互感器取代傳統的互感器，實現了數據的采集從模擬量轉向數字量。而基于EC61850-9-2規約，實現了數據點到網絡的傳輸，利于數據的共享和互操作。雖然無源電子互感器采用光學原理，其傳感頭部不需要電源與電子電路，但是其有光學傳感材料的選擇、傳感頭的組裝技術、震動對精度的影響、長期穩定性等關鍵技術難點。而由于不同生產廠商制造不同的IED，為了實現數據互換性。規定了在不改變IEC61850通信標準體系的前提下，提出了資源定義機制和基于需求激勵的資源匹配機制，將IED的資源分為需求資源對象和生產資源對象，實現了變電站智能設備數據模型的自動配置，通過生產資源對象帶語義的描述，屏蔽了IED內部的差異，實現了互換性。

目前，SMV采樣的傳輸、GOOSE網絡數據的傳輸、時鐘PTP1588三網合一，從而使光纖的數量減少、交換機數量減少，節約成本。同樣在數字化變電站中網絡化的二次系統是數字化變電站最有代表性的部分，LCC結果表明全數字化變電站在保證供電可靠性的基礎上，較傳統綜合系統全生命周期成本大幅降低。

1.1 數字化變電站的定義[2]

以數字式互感器，智能型斷路器為基礎，并利用現代化的網絡信息平臺，利用目前標準的通信協議，進行變電站運行狀態的信息化傳輸，并且能夠達到變電站內部的智能操作和信息共享，這就是數字化變電站當前的定義。

1.2 數字化變電站的技術特點

目前的數字化的變電站和傳統意義上的自動變電站也是不一樣的，屬于是在自動化的基礎上又提升了一個階段。主要特點有三點：

1.2.1 數字化的一次設備

傳統的電磁互感器被現在的數字式的互感器代替，是數字化變電站的一個主要的特點，而目前比較常見的數字式的互感器有磁光式、全光纖式和電子式這三種。而在斷路器的選擇上，也是有所變化的，通常采用的是智能型的斷路器或者使用普通斷路器進行智能改造后的斷路器，這樣的變化就能夠達到斷路器的智能化控制。

1.2.2 網絡化的二次設備

光纜代替電纜是數字化變電站的另一個特點，在一、二次設備之間采用百兆光纖以太網，從而在變電站內除了使用很少的直流和交流電纜之外，全部采用光纜。

1.2.3 標準化的通信協議

IEC61850標準通信協議是現在最常見的通信協議，這種標準化的通信協議對變電站的數字化傳輸具有巨大的作用，并且加強了變電站內部的互操作性，另外是實現資源共享的重要部分。

1.3 數字化變電站的系統結構

過程層，間隔層和站控層三部分構成了數字化變電站系統的邏輯結構。并利用網絡通信連接各個層次。電子式的電流，電壓互感器和合并單元等組成的過程層在整個系統中主要承擔對數字信號采集合并處理的作用，變電站的數據傳輸工作也是由這一層次進行的；而變電站的測控功能主要是由間隔層完成的，并擔負著對變電站的測量和控制任務；變電站的無縫通信主要是站控層的任務，另外還能協調變電站運行功能的施行。

1.4 白洋淀數字化變電站技術特點

白洋淀變電站依據IEC 61850標準構建，采用電子互感器實現采樣值的數字化，采用GIS智能控制裝置實現GIS智能開關的數字化，應用GOOSE服務，實現開關量傳輸的數字化。

2 數字化變電站的二次模式

最新的二次模式是在數字化變電站出現之后產生的。在這個過程中，保護裝置的硬件條件進行了大的變革，從最普通的電磁繼電保護到后來的微機保護，再到目前的數字化變電站的數字化保護，從而實現了變電站數據傳輸的信息化。由于電子互感器的應用，使得變電站的保護水平和技術都有很大的提升，并得到簡化。

在IEC 61850的基礎上的變電站統一的數據模型和數據通信平臺是數字化變電站的一大特點，這個平臺主要是進行數據采集和開出的工作。保護裝置通過對智能測量系統傳輸的測量值進行分析和判斷，并把分析數據傳輸給智能斷路器，智能斷路器根據數據信息做出動作。

3 數字化變電站的二次檢修

根據白洋淀的數字化變電站的運行模式，二次設備的檢修內容應包括：

3.1 智能單元校驗[4]

關于數字化變電站的簡修方法，其實是可以借鑒常規的變電站的二次設備的檢修模式的，因為這種模式經過長期的實踐考驗，是一種非常有針對性，并且取得了良好效果的模式。在一次設備沒有智能化之前的時候，智能單元和斷路器，閘刀二次回路之間采用的主要是常規的二次電纜，而光纖以太網只要連接的是智能單元和保護裝置。所以有必要進行對二次電纜的全面檢測，包括接線檢查、絕緣電阻測試、逆變電源的檢驗、通電初步檢驗、開關量輸入回路檢驗、輸出觸點和信號檢查。

3.2 采樣同步性功能校驗

不能用同一時刻的電氣量為依據是差動和距離等保護功能的一個要求，這樣就要求數據采集具有高度的同步性。

3.3 數字式互感器準確度校驗

這項檢驗主要是為了判斷數字式互感器采集器采樣精度是否滿足保護、測量、計量的要求。

3.4 合并單元激光電源模塊校驗

合并電源激光電源模塊的正常運行與否直接影響著采集器的工作，因此，檢測合并單元激光電源模塊，就要從采集器的運行入手[5]。

3.5 光纖以太網性能檢驗

數字化變電站的一大特點就是光纖以太網的應用，這項測試主要是為了檢驗光纖的應用效果，數據傳輸的正確性和可靠性。

3.6 GOOSE報文正確性校驗[6]

這項檢測的目的主要是針對保護裝置對斷路器智能單元傳輸的信息是否準確。

4 結語

數字化變電站和常規變電站的保護工作方式存在很大不同，相應地要求新的二次設備的檢修技術和方法，只有通過工作實際觀察和理論相結合，才能提出更好的二次檢修方案，以促進變電站的穩定運行和發展。

參考文獻：

[1]DL/T860.72.2004第7.2部分：變電站和饋線設備的基本通信結構抽象通信服務接口(ACSI)[S].

[2]王玉瑋，王蘭.淺析數字化變電站[J].江蘇電機工程，2008，27(2): 50-53．

[3]吳衛民.110kV數字化變電站二次系統檢驗規范的研究[J].華東電力，2009，37(7):1185-1188.

[4]陳亦平，費云中，祝建華.基于IEC61850-9-2數字化變電站的二次檢修[J].電力系統保護與控制，2011，39(2):142-144.

[5]高翔.數字化變電站應用技術[M].北京:中國電力出版社，2008.

[6]田云杰，程良倫，羅晟.基于IEC61850的嵌入式合并單元的研究[J].繼電器，2007，35(10):52-55.