智能變電站調(diào)試流程探討

摘要：智能變電站與常規(guī)變電站的差異主要體現(xiàn)在一次設(shè)備智能化、電子式互感器應(yīng)用、變電站自動化系統(tǒng)、在線監(jiān)測系統(tǒng)、交直流一體化電源系統(tǒng)、時鐘同步系統(tǒng)、智能輔助控制系統(tǒng)等方面。設(shè)備配置的差異，使得智能變電站的調(diào)試流程與常規(guī)站相比發(fā)生了很大的變化。根據(jù)智能變電站目前的建設(shè)實際，探討智能變電站的調(diào)試流程及存在問題。

關(guān)鍵詞：智能變電站；調(diào)試；流程；原則

作者簡介：劉冬梅（1978-），女，黑龍江依安人，福州電業(yè)局電力調(diào)度控制中心，工程師；尚艷潔（1978-），女，河南許昌人，福州電業(yè)局運維檢修部，助理工程師。（福建 福州 350001）

中圖分類號：TM63 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）30-0199-02

智能電網(wǎng)是電力工業(yè)將來的發(fā)展方向，在智能電網(wǎng)規(guī)劃的推動下，智能變電站建設(shè)已逐漸成為新建變電站的主流。在智能變電站中，不僅間隔層、站控層的設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)接口和通信模型發(fā)生了變化，過程層也發(fā)生了較大的改變，由傳統(tǒng)的電流、電壓互感器、一次設(shè)備以及一次設(shè)備與二次設(shè)備之間的電纜連接，逐步改變?yōu)殡娮邮交ジ衅鳌⒅悄芑淮卧O(shè)備、合并單元、光纖連接等內(nèi)容。設(shè)備配置的改變，使得智能變電站的調(diào)試流程與常規(guī)站相比發(fā)生了巨大的變化。本文將根據(jù)目前智能變電站建設(shè)實際，探討智能變電站的調(diào)試流程及存在問題。

一、智能變電站與常規(guī)變電站對比分析

1.智能變電站網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架

智能變電站二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)采用“三層兩網(wǎng)”結(jié)構(gòu)，三層即分為站控層、間隔層和過程層，兩網(wǎng)是指站控層和間隔層之間的MMS網(wǎng)、間隔層和過程層之間的網(wǎng)絡(luò)GOOSE或SMV網(wǎng)（統(tǒng)稱為過程層網(wǎng)絡(luò)）。

2.智能變電站特點

與常規(guī)變電站相比，智能變電站簡化了二次接線，用光纖代替大量電纜，提升測量精度的同時，也提高信息傳輸?shù)目煽啃裕徊捎秒娮邮交ジ衅鳎苊饬薈T飽和、CT開路、PT短路鐵磁諧振等問題。此外，智能變電站采用的一體化監(jiān)控系統(tǒng)建立了各種功能共享統(tǒng)一的信息平臺，使監(jiān)控、遠動、保護信息子站、電壓無功控制VQC和五防等集成配置，有效滿足調(diào)控一體模式的各項功能需求。

二、智能變電站調(diào)試

1.調(diào)試的基本原則

首先，被調(diào)設(shè)備需要通過國內(nèi)權(quán)威檢測中心IEC61850一致性測試。其次，調(diào)試過程需分層次進行，先功能后性能，先單裝置后系統(tǒng)。對于舊站改造或擴建工程，調(diào)試時需要做好安全防護措施。

2.調(diào)試準備工作

應(yīng)具備必要的資料及調(diào)試工具。資料應(yīng)包含全站相關(guān)的圖紙、全站通訊圖和網(wǎng)絡(luò)配置圖、全站虛端子連線圖、全站交換機VLAN劃分圖、全站智能設(shè)備的ICD文件、集成商提供的SCD文件、全站智能設(shè)備的說明書和調(diào)試大綱等；調(diào)試工具主要包括筆記本、數(shù)字保護測試儀、常規(guī)保護試驗儀、高精度變送器校驗儀、光功率計及光源、網(wǎng)絡(luò)測試儀、網(wǎng)絡(luò)分析儀、手持式智能變電站測試儀、GPS校驗儀、光電轉(zhuǎn)換器、尾纖。其次，必須了解全站概況并制訂切合實際的調(diào)試方案和時間表，調(diào)試人員必須事先清楚變電站規(guī)模、主接線方式、裝置配置方案、網(wǎng)絡(luò)配置方案、后臺配置方案等。

3.調(diào)試流程

（1）設(shè)備配置核對。首先，進行SCD文件檢測。系統(tǒng)配置文件（SCD）是智能變最重要的組成部分之一，相當(dāng)于傳統(tǒng)站的二次回路，智能變電站內(nèi)各組成設(shè)備之間的信息分配及交換方式均由SCD文件確定，SCD文件的正確性直接影響到智能變電站的安全運行。在新建工程中，SCD文件的正確性由設(shè)計單位、集成商以及基建調(diào)試單位共同保證。其次，應(yīng)檢查光纜及網(wǎng)絡(luò)配置。檢查依據(jù)為設(shè)計院光纜清冊和過程層網(wǎng)絡(luò)圖，檢查施工方鋪設(shè)光纜、網(wǎng)線是否正確，光纖街頭是否與裝置匹配，檢查Vlan是否按照設(shè)計院的要求配置。

（2）IED單體調(diào)試。1）通用測試項目。通用測試項目應(yīng)包含外觀檢查、電源檢查、絕緣檢查、光功率檢查、檢修機制檢查、采樣檢查、GOOSE開入開出功能測試、通信檢查等。2）同步時鐘測試：進行同步時鐘功能測試；主時鐘（擴展分機）準確度測試；對需授時設(shè)備測試。3）保護功能測試：保護定值及邏輯測試；保護裝置跳閘矩陣測試；定值整定功能；故障錄波及事件記錄功能檢查；跳合閘出口壓板檢查。4）測控功能測試：遙控操作；同期功能檢測；自檢狀態(tài)；防誤閉鎖。5）合并單元測試。合并單元同步功能測試：通過分析工具檢測多臺合并單元輸出報文的時標(biāo)是否一致，同步誤差應(yīng)不大于±1μs。合并單元守時功能檢查：斷開合并單元的同步時鐘，通過分析工具對比合并單元輸出報文的時標(biāo)與其他正常合并單元的時標(biāo)，10分鐘內(nèi)滿足4us同步精度要求。異常情況下的處理：在電源中斷、電壓異常、采集單元異常、通信中斷、通信異常、裝置內(nèi)部異常等情況下，合并單元不誤輸出采樣值。合并單元電壓切換功能：分合母線刀閘，測試各種情況下合并單元的切換動作邏輯。PT合并單元電壓并列功能：通過PT加一次電壓到合并單元，分合斷路器及刀閘，測試各種并列情況下合并單元的并列動作邏輯。6）智能終端測試。GOOSE報文處理時間及智能終端動作時間檢查：根據(jù)SCD文件的GOOSE連線，用繼電保護測試儀對智能終端輸入GOOSE，檢查從輸入GOOSE到繼電器出口時間，智能終端從收到GOOSE命令至出口繼電器接點閉合的動作時間應(yīng)不大于7ms。智能終端壓力閉鎖回路檢查：模擬斷路器壓力低，智能終端能斷開操作回路。跳合閘出口壓板檢查：投入或退出跳合閘出口壓板，測試智能終端能否跳開斷路器。跳合閘保持電流檢查：連接斷路器，智能終端能正確分合斷路器。智能終端GOOSE斷鏈后信號預(yù)警機制檢查：斷開智能終端的GOOSE輸入，能正確報警。

（3）系統(tǒng)調(diào)試。1）全站對時時鐘系統(tǒng)調(diào)試。檢測過程層裝置（有數(shù)據(jù)同步要求的裝置）的光纖B碼對時，要求對時精度為1ms；檢查所有的間隔層裝置，遠動裝置，規(guī)約轉(zhuǎn)換裝置，合并單元，智能終端，后臺系統(tǒng)的年、月、日、時、分、秒是否和GPS（北斗）一致；時間信號測試儀的開出接入測控裝置的開入，在0ms時發(fā)出脈沖，查看裝置記錄的SOE是否為0ms；從站控層讀遙信變位的COS時間和SOE時間，以其差來估算站控層系統(tǒng)對時的準確性。2）全站SMV驗證。全站SMV驗證是結(jié)合一次通流，通壓試驗，檢驗現(xiàn)場的MU發(fā)出的SMV報文的正確性，檢驗現(xiàn)場保護及測控裝置接收SMV正常。測試范圍包含所有接收的電壓和電流量的IED裝置。測試內(nèi)容有：檢測MU數(shù)據(jù)發(fā)送的正確性；互聯(lián)測試；IEC61850-9-2協(xié)議測試；穩(wěn)定性測試。3）全站GOOSE驗證。全站GOOSE驗證是為了檢測全站設(shè)備GOOSE連接情況，以及設(shè)備之間的配合；在GOOSE傳動試驗時，對故障錄波、監(jiān)控系統(tǒng)以及遠動系統(tǒng)的狀態(tài)量進行檢查、核對。測試范圍包含所有有GOOSE連線的設(shè)備。測試內(nèi)容有：裝置GOOSE發(fā)送檢測；GOOSE傳動試驗；GOOSE開入延遲測試；GOOSE開出延遲測試；GOOSE斷鏈報警；裝置檢修狀態(tài)下的邏輯測試；穩(wěn)定性測試。4）保護動作信息的采集測試。保護動作信息的采集測試是為了確認保護裝置接入故障信息子站系統(tǒng)功能是否正常，對時以及網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴對保護功能的影響。測試范圍：所有的保護裝置、保護信息子站、監(jiān)控后臺。測試內(nèi)容有：第一，保護定值（軟壓板）的召喚與修改：召喚保護裝置的定值，并且對定值進行隨機修改，測試是否正常。第二，保護動作信號的上送：測試保護裝置的所有保護動作信號是否能夠正確上送。第三，硬壓板信息的上送：測試保護裝置的所有硬壓板信號是否能夠正確上送。第四，告警及自檢信息的上送：測試保護裝置的所有告警及自檢信息是否能夠正確上送。第五，故障信息的上送、波形的上送：測試保護裝置的所有故障信息及故障波形是否能夠正確上送。

5）測控系統(tǒng)、遠動系統(tǒng)調(diào)試。為了確保監(jiān)控系統(tǒng)能正確反應(yīng)設(shè)備運行情況，應(yīng)對監(jiān)控系統(tǒng)、遠動系統(tǒng)及各間隔層裝置進行以下測試：遙信量采集功能測試；控制功能測試；計算機通訊與冗余功能測試，測試過程應(yīng)對雙網(wǎng)分別進行測試，檢查應(yīng)用系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)工作是否正常。此外，還應(yīng)檢查系統(tǒng)中冗余方式的正常工作情況以及故障情況下能夠自動進行切換。

（4）全站整體調(diào)試。全站整體調(diào)試需全站所有裝置全部投入運行，模擬故障使多個保護設(shè)備動作，對GOOSE跳閘報文進行檢查，對網(wǎng)絡(luò)負荷進行測試，確保各裝置應(yīng)無丟幀現(xiàn)象，無死機現(xiàn)象。

三、智能變電站存在的問題與建議

目前可供智能變電站工程建設(shè)和改造遵循的規(guī)范大部分是原則性的，并沒有關(guān)于裝置或者系統(tǒng)帶有詳細量化指標(biāo)或者詳細操作細節(jié)的技術(shù)規(guī)范，可操作性還是沒有達到預(yù)期的效果。筆者建議加強智能電網(wǎng)標(biāo)準體系建設(shè)，補充完善相關(guān)標(biāo)準規(guī)范技術(shù)細節(jié)，并結(jié)合投運設(shè)備運行情況，進一步完善相關(guān)運行、檢修、試驗等現(xiàn)場規(guī)程規(guī)定。

當(dāng)前的智能一次設(shè)備涉及多種技術(shù)的融合，尤其是電子式互感器和傳感器技術(shù)被大量應(yīng)用，同時還涉及狀態(tài)監(jiān)測、保護、測量、控制和計量等多種功能。多技術(shù)的融合帶來了整體設(shè)備穩(wěn)定性和可靠性的問題。筆者建議以試點工程為基礎(chǔ)，總結(jié)現(xiàn)場運行問題和工程經(jīng)驗，確定可以使用的在線監(jiān)測技術(shù)和傳感器，并考慮性價比，指導(dǎo)相關(guān)技術(shù)的進一步改進。同時設(shè)備廠家自身也要加大研發(fā)力度，不斷提高和改進設(shè)備的智能化的穩(wěn)定性和可靠性。

信息共享度和鏈路共享度明顯上升，保護、計量等專業(yè)特定的、獨立的物理鏈路被模糊，取而代之的是邏輯鏈路，這給運行維護帶來了新課題。在現(xiàn)階段，存在基于SV、GOOSE網(wǎng)絡(luò)運行的設(shè)備如何檢修、檢定和溯源、交換機喪失互換性等問題。筆者建議編寫智能變電站運行維護導(dǎo)則，解決目前存在的共性問題。

參考文獻：

[1]高翔.數(shù)字化變電站應(yīng)用技術(shù)[M].北京：中國電力出版社，2008.

[2]徐禮葆，劉寶志，郝燕麗.開放式數(shù)字化變電站自動化系統(tǒng)的討論[J].繼電器，2004，32（6）：40-43.

[3]易永輝.基于IEC61850標(biāo)準的變電站自動化若干關(guān)鍵技術(shù)研究[D].杭州：浙江大學(xué)，2008.

[4]Q/GDW 441-2010，智能變電站繼電保護技術(shù)規(guī)范[S].

[5]殷志良.數(shù)字化變電站中采樣值同步技術(shù)研究[J].華東電力，

2008，36（7）：38-41.