智能變電站二次系統設計及試驗技術

摘要：本文簡要介紹了常規變電站二次系統設計表達需求。針對智能變電站網絡化信息共享的特點，提出“SV/GOOSE信息流圖+SV/GOOSE 信息邏輯配置表+裝置光纜聯系圖”的智能化變電站二次施工圖設計方法。SV/GOOSE 信息流圖表達邏輯原理，SV/GOOSE信息邏輯配置表將原理映射為虛回路的具體輸入輸出信號關聯，裝置光纜聯系圖描述物理介質連接方法。指導了智能變電站工程的數據模型配置、施工及調試情況。同時針對智能變電站的特點，對智能變電站二次系統的試驗流程、試驗內容、試驗方法進行了探討，同時分析了智能變電站二次系統試驗的重點和難點。

關鍵詞：智能變電站二次系統設計 技術試驗

0 引言

在IEC61850標準的基礎上，變電站通過數據流連接及數據模型配置實現功能，網絡通信實現了多路信息復用，原有大量電纜被少量光纖所取代，同時也取消了原依賴于電纜接線的硬件，致使傳統基于設備和回路的二次系統設計理念逐漸被淘汰。筆者通過本文探究了一套新的智能化變電站二次施工圖設計方案，將二次設備之間的邏輯關系和物理連接清晰地呈現出來，然后結合以往設計經驗對當前設計方案進行了學術論證，明確提出其中的弊端和改進建議。變電站的安全穩定運行主要取決于智能變電站二次系統的試驗技術操作，鑒于此，筆者在本文中深入探究了試驗流程、試驗重點和技術難點。

1 常規變電站二次設計表達需求

依據設備和回路來確定變電站的功能，這是傳統設計的特點。在這種理念下，設備的功能被明確定位，變電站所需的各種功能在其進行建設過程中通過電纜回路得以實現，圍繞這些設備和回路所進行的工作就成了變電站設計壽命周期內的重要工作。在常規變電站施工圖中，二次設備原理、功能及電氣一、二次設備連接關系一般會通過電流、電壓回路圖，控制信號回路圖等來進行表達；在進行施工接線和運行檢修維護的過程中，為了準確反映設備電纜接線情況，可以依據端子排圖、安裝接線圖及電纜清冊等作為直接指導。信息通過網絡傳輸，使人們很難以形象化的概念去理解智能變電站的回路。合理配置數據模型以及實現數據流之間的聯結是變電站的主要功能。其中數據模型涵蓋了反映一次接線的SSD文件和SSD、ICD、數據流配置的SCD文件；數據流連接主要是通用面向對象的變電站事件GOOSE和采樣SV的虛端子連接。其中，作為核心，來源于站內二次設備之間的邏輯關系和物理連接的SCD文件，描述了全站虛回路信息的變電站配置情況，而智能變電站正是應用了傳統繼電保護、自動化等技術而建立起了這種邏輯關系和物理連接，因此如何表達二次設備之間的邏輯關系和物理連接，就成為智能化變電站施工圖設計中的重要問題。

2 智能變電站二次系統設計表達方法

針對智能站二次設備間邏輯關系和物理聯接的施工圖設計，筆者利用“SV/GOOSE信息流圖+SV/GOOSE信息邏輯配置表+裝置光纜聯系圖”來闡釋設計理念。圖紙按間隔劃分，先參照間隔設計方案來統一智能變電站二次施工工序安排。為了清晰表達設備間邏輯關系，需要在分析設備類型、保護原理及自動化方案的基礎上，對SV信息流圖及GOOSE信息流圖進行繪制。類似常規變電站的保護原理圖、電流電壓回路圖及控制信號回路圖，設備之間電流與電壓數據流的關聯方式可通過SV信息流圖表示出來，信號傳輸條件、設備控制原理等則通過GOOSE信息流圖來表示。下一步是繪制SV/GOOSE信息邏輯配置表和裝置光纜聯系圖，這就需要以SV/GOOSE信息流圖為基礎，根據IED制造廠商提供的具體設備虛端子圖及原理接線圖進行繪制。其中，SV/GOOSE信息邏輯配置表與設備輸入輸出的確定數據模型相結合，通過表格來體現上述邏輯關系，廠商將以此為完成全站數據模型配置及工程調試的依據。裝置光纜聯系圖則根據具體的設備物理端口配置，反映設備間光纜接線，直接指導施工接線。

2.1 SV/GOOSE信息流圖 信息傳輸回路圖、信息流向表這兩部分共同組成了SV/GOOSE信息流圖。其中，SV以及GOOSE信息的實際傳輸路徑連帶著中間環節交換機主要通過信息傳輸回路圖反映出來，同時能清晰反映出信息流向以及信息集編號代表A、B兩個裝置的數據資料。信息流向表能反映信息內容，而且能明確標示信息集編號的發送方和接收方。將信息傳輸回路圖和信息流向表結合起來，則同時涵蓋了保護原理、自動化信息以及網絡信息的傳輸路徑。通過110kV線路SV信息流圖不難發現，本間隔線路OCT電氣單元電流、EVT合并單元電壓、母線EVT合并單元電壓均經線路OCT合并單元數據匯總后接入線路過程層交換機。交換機主要為電能表和保護測控裝置提供計量電流、電壓和保護測量電流電壓等相關數據，而與過程層交換機級聯的110kV過程層中心交換機則分別為故障錄波器及母線保護裝置、網絡記錄分析儀提供相應的保護電流數據和全部電流電壓。

2.2 SV/GOOSE信息邏輯配置表 保護裝置和自動化方案可通過SV/GOOSE信息流圖直觀地表示出來。而輸入信號與輸出信號之間的連接方式可通過SV/GOOSE信息邏輯配置表反映出來。分析虛端子圖，掌握了保護裝置開入虛端子與開出虛端子之間的關聯形式后，才能形成變電站數據模型文件。SV/GOOSE信息邏輯配置表明確表示了二次回路中模擬量開入、開關量開入開出的分類，利用表格反映智能設備虛端子之間的連接關系。表格所包含的內容包括：信息集編號、信息內容、起點設備和終點設備的名稱、虛端子號及數據屬性。

2.3 裝置光纜聯系圖 二次設備之間的光纜連接關系可通過裝置光纜聯系圖表示出來，但該圖表必須包括網絡方案和設備光接口配置。利用柜內光配單元來完成設備光纜配線，參照SV/GOOSE信息流圖，以屏柜為單位，先厘清光纜配型和光纜連接方向，然后按照站內智能設備裝置插件及光接口配置，完成光配單元配置圖，連接好相應的信息集。110kV線路間隔光纜聯系圖，大都在就地智能控制柜上連接二次設備，所以最好根據控制柜對光纜聯系進行繪制。用1根光纜設置1個方向，按SV/GOOSE信息流圖所要求的收發條件選用相應類型的光纜，然后根據纖芯套管顏色給纖芯逐個編號，并對接入的光配單元端子號進行分配；再對實際接入柜的設備進行配線，并注明裝置的名稱、插件/端口號、尾纖編號；使用說明需明確標示纖芯對應的信息集編號和信息內容，SV/GOOSE信息流圖或信息邏輯配置表與使用說明要一一對應。

3 智能變電站二次系統試驗流程

智能變電站二次系統必須出廠驗收、現場裝置功能調試、現場系統功能調試、現場系統性能調試、啟動調試的試驗過程?？稍诙蜗到y集成商處進行出廠驗收，主要測試該系統的硬件功能、使用性能及可靠性。具體來講，只有滿足如下條件的系統才可以驗收：一是系統集成商在工廠中進行軟件開發及系統集成，系統配置已達到相關標準；二是系統集成商為設備測試搭建了模擬測試環境，技術資料比較完整；三是出廠試驗滿足合同和行業技術規范。在裝設好現場二次設備屏柜和二次電纜，并完成光纜熔接后進行現場裝置功能調試，主要測試所有二次設備的工作性能使用功能。調試好現場裝置后再開始現場系統功能調試，主要進行系統聯調和整組傳動，另外還包括遠程通信系統調試、站級監控系統調試等。除此以外，有關遙信變位傳送時間、遙控命令執行傳輸時間和網絡負荷率等性能指標的測試主要通過現場系統性能調試來完成。整組傳動經驗收合格以后開始啟動調試。該環節主要測試智能變電站二次系統是否能穩定可靠地完成實際帶電運行。調試過程中因為不具備實際電流電壓二次電纜連接條件，不能通過第三方的表計來校核保護裝置，因此可利用保護裝置本身的測量來確定準確的相量。

4 結束語

智能變電站以網絡化信息共享替代了傳統的二次回路，導致傳統設計圖紙難以指導變電站的二次施工調試，本文從基于IEC61850的智能變電站功能實現基礎——數據模型配置和數據流連接出發，提出了“SV/GOOSE信息流圖+SV/GOOSE信息邏輯配置表+裝置光纜聯系圖”的二次系統設計方法，實施結果表明，施工圖方案表述清晰，正確指導了廠商對設備及全站數據模型的配置、工程施工及調試。筆者通過對智能變電站二次系統試驗技術的探討，分析智能變電站二次系統試驗的操作流程和技術規范，為今后智能變電站的二次系統設計及試驗提供了參考和借鑒。

參考文獻：

[1]智能變電站繼電保護系統試驗順利完成[J].青海電力，2010（04）.

[2]張伯明，孫宏斌，吳文傳，郭慶來.智能電網控制中心技術的未來發展[J].電力系統自動化，2009（17）.

[3]張勇.智能變電站及技術特點分析[J].價值工程，2012（21）.