數字化變電站二次設備調試經驗探討

保定供電公司 王文琦 曹 磊 王江濤 張立輝

1.引言

隨著220kV白洋淀數字化變電站的投運，保定供電公司數字化變電站的二次設備維護工作也已提上日程。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。為此，掌握二次設備的調試方法，對順利展開數字化變電站運行維護工作，非常必要。

2.數字化變電站的特點

2.1 數字化變電站的定義[2]

在當前技術條件下，對數字化變電站的普遍理解是以數字式互感器、智能型斷路器為基礎，通過高速網絡通信平臺，使用IEC 61850標準通信協議，能夠實現運行狀態的數字化傳輸，滿足變電站內智能電氣設備間的信息共享和互操作的現代化變電站。

2.2 數字化變電站的技術特點

數字化變電站有別于傳統綜合自動化變電站，常規變電站自動化系統應用特點是變電站二次系統采用單元間隔布置形式，裝置之間相對獨立，裝置間缺乏整體的協調和功能優化，輸入信息不能共享、接線比較復雜、系統擴展復雜，圖1為傳統變電站結構示意圖。

數字化變電站是綜合自動化技術的進一步發展，相比于傳統變電站，數字化變電站有如下三個技術特點（圖2為數字化變電站結構圖）。

（1）數字化的一次設備

用數字式互感器替代傳統電磁式互感器，目前常用的數字式互感器主要有磁光式、全光纖式和電子式。斷路器使用的是智能型斷路器或者用傳統的斷路器加裝智能單元，實現信號的數字化轉換，并且能夠接受數字化信息指令改變運行狀態。

（2）網絡化的二次設備

一次設備和二次設備之間不再使用傳統的電纜連接，而是采用百兆光纖以太網，站內除了少量的直流、交流電源電纜，二次電纜全部被光纜替代。

（3）標準化的通信協議[3]

目前數字化變電站普遍使用的是IEC 61850標準通信協議，具有良好的完整性、系統性和開放性，使站內設備的互操作性大大加強，為實現信息資源共享、自動化功能集成創造了良好的條件。

3.白洋淀數字化變電站簡介

220kV白洋淀數字化變電站是保定供電公司第一座數字化變電站，全站除380V配電裝置外，全部采用智能化一次設備（電子式互感器（EVCT/EVT）、合并器、智能終端等），全站保護測控采用IEC 61850規約，使用MMS網實現數據采集，采用光纖通信技術全面取代了開關場到保護屏間的電纜硬連接。主變保護裝置采用光纖GOOSE連接（點對點式），實現數據共享和GOOSE控制和跳閘技術；35kV母線保護、低周低壓減載裝置、主變過負荷裝置跳35kV各出線間隔采用GOOSE網絡實現網絡控制和跳閘技術，其他采用常規電纜接線，圖3為白洋淀數字化變電站結構配置圖。

白洋淀數字化站由南瑞繼保完成整站集成，采用IEC 61850協議，集成了南瑞繼保、深圳南瑞、北京四方、武漢中元、國電南思等廠家的二次設備。交流采樣應用電子式互感器采用60044-8協議點對點通信方式；站控層網絡、35kV GOOSE網絡雙重化，在站控層和交流采樣層達到了國內數字化變電站同時期領先技術水平。

4.數字化變電站二次設備驗收調試組織模式

數字化變電站的出現，產生了新的二次模式。從傳統電磁型繼電保護到微機保護，再到數字化變電站的新型數字保護，保護裝置的硬件結構發生了很大的變化，輸入量和開出量的傳遞形式信息化。同時，由于電子互感器具有無飽和等優點，使保護的原理和技術在一定的程度上得到簡化。保定供電公司為適應新的白洋淀數字化變電站的技術要求，從二次設備調試到基建驗收投運實行專人負責，積累了一些二次設備調試經驗。

4.1 設備出廠前驗收

在設備出廠前，專門成立數字化變電站工作組。驗收人員嚴格按照《保護設備、自動化系統工廠驗收測試大綱》逐項進行驗收，驗收人員在學習提高數字化變電站基礎知識的同時，發現了45項保護裝置、綜自系統的軟、硬件問題，為設備現場調試順利完成奠定了堅實基礎。驗收人員每天堅持寫驗收日志，詳細記錄總結每天驗收的項目、發現的問題和解決的問題，為形成數字化變電站驗收備忘錄提供了第一手資料。

4.2 現場驗收階段

（1）細化人員分工，確保每臺設備責任到人

為確保白洋淀數字化變電站的順利投運，每個細節都必須驗收到位。在設備調試階段，保定供電公司組織綜合自動化專業人員進行隨工質檢，對人員進行詳細分工，即將現場驗收人員分成保護裝置驗收組、綜自系統驗收組。保護裝置驗收組按照電壓等級又分為220kV保護組、110kV保護組、35kV保護組、主變保護組；并將故障錄波器、母差保護、主變過負荷、備自投等裝置劃分到各保護工作組中；綜自系統驗收組又分為后臺監控機組、綜自設備組（包括遠動裝置、GPS對時系統等）、信息處理組（包括網絡記錄儀、信息子站等），確保每臺設備責任到人。

（2）對驗收發現問題及時總結、匯報和處理，確保及時解決

為準確、快速的解決發現的問題，現場驗收總負責人與基建施工單位負責人、廠家人員每天召開總結會，對發現的問題進行討論并制定解決方案，規定解決期限、復檢方式，確保驗收發現的問題及時準確處理。若發現較重要問題且不易解決，如220kV線路保護四方裝置與所連南瑞繼保線路合并單元之間采樣點設置不同造成四方裝置光差保護通訊中斷缺陷等，及時上報上級主管部門，協調相關單位處理。

5.數字化變電站二次設備調試經驗

5.1 220kV白洋淀站檢修維護手冊

通過現場驗收，總工作負責人將所有相關資料進行整理、分類、匯總，形成包括驗收報告、試驗報告、作業指導書、數據庫備份、說明書、圖紙、臺賬、設備出廠前驗收、現場驗收的日志、維護和檢修工作記錄，試驗方法、消缺經驗等主要內容的《220kV白洋淀數字化變電站檢修維護手冊》。檢修維護手冊共包含59驗收報告、98套試驗報告、40份作業指導書、72份電子說明書，387張電子圖紙及所有設備臺賬、定值、后臺及遠動數據庫備份等資料，為二次設備的檢修、試驗和日常維護提供最全面的資料和方法依據。《220kV白洋淀數字化變電站檢修維護手冊》隨著維護和檢修過程，可隨時進行更新和補充。

5.2 保護裝置技術要點和運行注意事項

根據驗收過程中發現的問題、總結與常規保護的不同點，制定220kV白洋淀站每個保護裝置的技術要點和運行注意事項、每套保護裝置的作業指導書，并依據相關規程，制定全站各設備的試驗報告，方便投運后的檢修、周校、消缺等工作。例如，數字化變電站中的220kV線路合并單元，當一次設備不停電、只退出單套保護時，應特別注意不能直接向合并單元上加電流量，避免因合并單元的電流通至母差保護造成裝置誤動或閉鎖。

表1 光纖衰耗測試表

表2 goose斷鏈表

表3 光纖標示庫

圖1 傳統變電站結構圖

圖2 數字化變電站結構圖

圖3 白洋淀數字化變電站結構配置圖（220kV部分）

對于數字化變電站，單個設備進行檢修時，與常規變電站的操作習慣和順序有很大的不同，稍有不慎，可能造成嚴重的后果。例如，220kV單個保護裝置檢修時，只需退出相應的跳閘壓板，但如果保護裝置的合并單元MU檢修時，需要退出與之相關聯的所有保護裝置，特別是母差保護裝置。針對諸如此類情況，現場技術人員對每個設備檢修狀態下，運行人員需要做哪些操作，退出哪些壓板都作了詳細的說明，為運行人員操作提供了技術支持和安全保障。

5.3 光纖衰耗測試表[4]

在現場裝置調試后期，待光纖核對、清潔完畢不再插拔時，派專人負責，對每條光纖衰耗情況進行詳細記錄，并標明起點和終點光纖的屏柜、裝置、插件、端口、發送功率、用途等情況（如表1所示），為今后的周校、消缺等現場光纖回路工作提供原始的數據支持。

5.4 制定“goose斷鏈表”。

一旦光纖goose斷鏈，就會影響本站主變中低壓側及35kV設備的故障跳閘，發生因間隔開關拒動引起的故障越級等嚴重后果，嚴重影響電網穩定運行。goose斷鏈時，為快速查找光纖斷鏈位置，特編制了“goose斷鏈表”。“goose斷鏈表”詳細標明光纖的屏柜、用途、光纖編號、起止位置、斷鏈后臺報文、裝置報文等情況（如表2所示），為現場消缺提供查找依據。

5.5 光纖、網線標識標簽統計

根據數字化變電站大量應用光纖作為傳輸媒介的特殊性，為滿足迅速準確的查找和消除與光纖有關缺陷的要求，最大限度降低數字化設備異常或退運的時間，保證設備安全穩定運行，結合220kV白洋淀數字化變電站投運前驗收工作實際，制定光纖標識管理方法，制作全站光纖標識庫（如表3所示），并要求安裝單位實施。每面屏內附本屏光纖標識表，方便檢修人員查找。光纖標識庫中，標簽號與光纖頭標簽一一對應，光纖或尾纜編號與設計圖紙已一一對應，起點、終點與實際裝置、插件、接口一一對應，同時標明光纖類型，符合設備運行要求，光纖敷設走向滿足《河北南網18項反措要求》，標識內容清晰準確，可操作性好，無實施阻礙，對提高光纖壽命、迅速準確查找光纖走向指導性強。

5.6 數字化變電站模型文件和配置文件的修改規則

針對數字化裝置模型文件和配置文件在數字化變電站中的重要作用和地位，規定白洋淀數字化變電站的模型文件和配置文件由廠家、調度所和二次檢修班組三方保存，每一年度由三方的文件與站內文件進行一致性對比，編寫了數字化變電站模型文件和配置文件的修改規則。當保護裝置模型文件和配置文件需要修改時，必須經過二次檢修班班班長、調度所專責、廠家的研發人員三方在修改方案簽字確認后方可進行修改，并在檢修記錄中詳細注明修改原因、日期、人員及結果，修改后的模型文件和配置文件必須長期保留。

5.7 注重現場培訓資料收集，做好數字化變電站的培訓教程

利用攝像機、照相機等工具收集電子式電流電壓互感器、保護裝置等數字化設備的試驗方法和維護經驗，作為培訓教材，做好數字化變電站的培訓教程。

6.結語

2009年12月28日，保定地區首座數字化變電站-220kV白洋淀數字化變電站零缺陷投運，這標志著保定供電公司在變電站自動化建設上向“數字化”邁出了堅實的一步，推動了河北南網自動化技術的進一步發展。隨著數字化變電站調試、運行、維護工作技術的逐步成熟，現階段出現的問題會通過不斷的工程實踐和技術發展最終得以解決。

[1]高翔.數字化變電站應用技術[M].北京:中國電力出版社,2008.

[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]徐建鋒.上海110kV封周數字化變電站技術的應用和研究[J].上海電力,2010,6(12):337-346.

[4]劉益青,高厚磊,高偉聰.適用于數字化變電站的繼電保護數據處理新方法[J].電力系統自動化,2011,35(15):68-72.