常規互感器與合并單元的調試應用技術研究

韓友喜

摘 要：文章主要論述常規互感器與合并單元的調試應用技術，包括：技術特點，主要用途、技術原理、關鍵技術和創新點、與同類先進成果主要技術指標對比情況、推廣應用情況及前景、節能減排及經濟效益、材料與設備、質量控制、安全措施、應用實例等。

關鍵詞：常規互感器；調試；技術；研究

1 概述

目前在電力系統獲得廣泛應用的是電磁式電流、電壓互感器。采集常規電磁式電流、電壓互感器的二次電流、電壓，將模擬量轉換為數字量后，以IEC61850-9-2的幀結構將電流、電壓信號合并處理傳輸給間隔層設備，稱之為TMU模式。合并單元在一定程度上實現了過程層數據的共享和數字化，它作為遵循IEC61850標準的數字化變電站間隔層、站控層設備的數據來源，作用十分重要。隨著數字化變電站自動化技術的推廣和工程建設，對合并單元的功能和性能要求越來越高。

本技術以某110kV變電站工程的合并單元為例進行編寫。并相續在亳州市大楊110kV變電站新建工程、合肥花沖110kV變電站工程、110kV肥東聞水路新農村試驗項目等變電站工程中得到應用，并進一步完善優化，創造了較大的經濟效益和社會效益。

2 主要用途

本技術用于各種等級智能變電站，常規電流、電壓互感器搭配的合并單元調試工程。

3 技術原理

對一次側常規互感器轉換出來的二次電流、二次電壓進行采樣，將電流信號、電壓信號轉換為數字信號，并進行同步，送給保護、測控或者電能表。

4 關鍵技術和創新點

4.1 施工工藝流程

圖紙會審→單裝置調試→過程層網絡設備互聯調試→站控層網絡設備互聯調試→ 系統整體調試→調試完成

4.2 操作要點

4.2.1 施工準備

現場交流電流、電壓回路、合并單元裝置所在設備室設施條件滿足條件、合并單元裝置的接線已經完成、裝置具備上電條件、工器具準備、作業條件確認等。

（1）全站組網。注意光纖標識按照相關標準進行。

（2）全站裝置程序版本核對：和技術支持相關專責確認現場程序版本和模型是否是最新可用版本，應保證現場版本是調試時最新可用版本。

（3）合并單元裝置廠家資料及設計院圖紙具備：a.核查廠家資料是否齊備。b.核查設計院圖紙是否與現場情況相符合。與設計院最新藍圖核對：應結合現場實際核對設計院設計藍圖與監控系統數據庫，并按照最終結果修改后臺數據庫。c.核查廠家圖紙與設計院圖紙接口部分是否正確。

（4）單裝置調試具備調試條件，面向單裝置功能測試，為互聯測試和系統整體測試做準備。a.合并單元系統的二次接線已經完成。b.合并單元裝置交直流電源可以上電。c.涉及合并單元系統調試的通訊條件已經具備。

（5）施工工器具準備調試所用的主要設備和工具：數字式繼電保護測試儀、模擬繼電保護測試儀、網絡分析儀、萬用表、常用軟件調試工具等。

工具：a.常用工具：螺絲刀，尖嘴鉗。b.專用工具：萬用表兩塊，保護測試儀一臺，波形記錄儀一臺。

（6）作業條件確認

確認合并單元裝置安裝、接線完成，設備用電源已供給，具備現場調試條件。如果模型有更新，應使用最新模型更新后臺數據庫，并導出相應裝置配置更新裝置。

4.2.2 圖紙審查

圖2檢查合并單元裝置外部二次電流，電壓回路接線是否正確，可以采取二次通流通壓的技術方法，確保流進裝置電流電壓正確。以下以110kV合肥花沖變電站工程電壓并列切換系統圖2進行說明。

4.2.3 合并單元單裝置的調試

合并單元調試包括母線合并單元、各間隔合并單元。現以母線合并單元為例，進行調試分析，其他各合并單元除沒有電壓并列切換功能外大致相同。

（1）該變電站母線合并單元裝置的型號為PCS221N

（2）裝置上電

a.外觀檢查：保護裝置各插件上的元器件，應無斷線、短路和焊接不良等現象；保護裝置各部件固定級裝置外形，應固定端正，無松動、損壞及變形等現象；切換開關、按鈕、鍵盤操作應靈活，手感良好。b.絕緣檢查：用1000V兆歐表測量絕緣電阻應大于10MΩ。c.上電檢查：裝置正常工作，內部電壓輸出正常；裝置斷電恢復過程中應無異常，通電后工作穩定正常。

（3）采樣檢查

采樣檢查：每個采樣電流電壓回路依次加入和該回路電壓互感器額定值相同的電壓，參考外部接線圖確認每個回路注入電壓的端子。加量后在互感器校驗儀的菜單中讀取每一路信號的幅值和角度。通過測試儀給合并單元加入交流量，通過showwave等數字萬用表軟件抓取合并單元的SV輸出，檢查SV采樣中通道配置是否與配置文件一致，檢查SV有效值、相位顯示與所加量一致，檢查SV雙AD輸出數據正確。額定值時采樣精度要求，電壓、電流：0.2級；功率：0.5級。

（4）指示檢查

“母聯1合位”指示燈：

當母聯（分段）1位置、母聯（分段）1隔刀1 位置、母聯（分段）1隔刀2位置均在合位時，指示燈亮；否則為滅。

“母聯2合位”指示燈：

母聯（分段）2 位置、母聯（分段）2 隔刀1位置、母聯（分段）2隔刀2 位置均在合位時，指示燈亮；否則為滅。

“母線1PT隔刀合位”指示燈：

當Ⅰ母PT 隔刀合位在合位時，指示燈亮；否則為滅。

“母線2PT隔刀合位”指示燈：

當Ⅱ母PT 隔刀在合位時，指示燈亮；否則為滅。

“母線3PT隔刀合位”指示燈：

當Ⅲ母PT 隔刀在合位時，指示燈亮；否則為滅。

“母線1電壓已并列”指示燈：

當裝置送出去的Ⅰ母電壓來自其他母線PT時，指示燈亮；否則為滅。

“母線2電壓已并列”指示燈：

當裝置送出去的Ⅱ母電壓來自其他母線PT時，指示燈亮；否則為滅。

“母線3電壓已并列”指示燈：

當裝置送出去的Ⅲ母電壓來自其他母線PT時，指示燈亮；否則為滅。

（5）并列邏輯檢查

a.合并單元能夠通過開入開出板或者GOOSE網接收母線刀閘的位置，然后根據位置進行電壓并列后輸出。其原理邏輯如圖5電壓并列原理示意圖。

本工程母線條數為2：雙母線、單母分段接線方式

b.PT切換和并列功能檢查（邏輯參見5.2.3-4并列邏輯表）：按照設計要求，通過硬開入或GOOSE開入給間隔合并單元提供本間隔相應的刀閘位置，檢查合并單元切換邏輯正確；通過硬開入或GOOSE開入給母線合并單元提供PT刀閘位置和母聯刀閘及斷路器位置檢查母線合并單元并列邏輯正確。

c.對時功能檢查：輸出對時信號給合并單元，檢查合并單元對時正確，對時指示燈點亮。

d.檢修功能檢查：投入檢修狀態壓板，檢查裝置指示燈及檢修狀態字的正確性。

4.2.4 過程層網絡設備互聯測試

（1）測試準備工作

a.確認相關合并單元、交換機均已安裝完成。b.確認相關設備間的通信光纜、網線、對時線等連接介質均已按照設計要求鋪設完畢，并測試完成。c.網絡通斷檢查：檢查所有合并單元、間隔層設備全部接入網絡，檢查相關設備均已連通，無斷鏈告警。d.交換機配置完成：交換機已經在廠內或現場配置完成。e.單裝置調試已經在現場調試完畢。

（2）電壓合并單元與間隔合并單元互聯測試

具體測試內容如下：a.連接端口檢查：根據工程設計圖紙要求，檢查通訊連接的端口正確性。b.采樣傳輸檢查：模擬電壓合并單元發送SV采樣給間隔合并單元，檢查間隔合并單元收到電壓合并單元SV信息的正確性。c.PT切換和并列功能檢查：按照設計要求，通過硬開入或GOOSE開入給間隔合并單元提供本間隔相應的刀閘位置，檢查合并單元切換邏輯正確。d.主要調試工具：繼電保護測試儀、MU調試工具、SHOWWAVE、客戶端工具等。

（3）間隔合并單元與保護裝置互聯測試

具體測試內容如下：a.連接端口檢查：根據工程設計圖紙要求，檢查通訊連接的端口正確性。b.采樣傳輸檢查：模擬合并單元發送SV采樣給保護裝置，檢查保護裝置接收SV采樣信息的正確性。額定值時采樣精度要求，電壓、電流：0.2級；功率：0.5級。c.PT切換和并列功能檢查：按照設計要求，通過硬開入或GOOSE開入給間隔合并單元提供本間隔相應的刀閘位置，檢查合并單元切換邏輯正確。d.主要調試工具：繼電保護測試儀、MU調試工具、CSPC、SHOWWAVE、客戶端工具等。

（4）合并單元與測控裝置互聯測試

具體測試內容如下：a.連接端口檢查：根據工程圖紙，檢查通訊連接的端口正確性。b.采樣傳輸檢查：模擬合并單元發送SV采樣給測控裝置，檢查測控裝置接收SV采樣信息的正確性。額定值時采樣精度要求，電壓、電流：0.2級；功率：0.5級。c.PT切換和并列功能檢查：按照設計要求，通過硬開入或GOOSE開入給間隔合并單元提供本間隔相應的刀閘位置，檢查合并單元切換邏輯正確。d.主要調試工具：繼電保護測試儀、MU調試工具、200EMANAGE、SHOWWAVE、客戶端工具等。

（5）合并單元與智能終端互聯測試

具體測試內容如下：a.連接端口檢查：根據工程圖紙，檢查通訊連接的端口正確性。b.GOOSE傳輸檢查：模擬智能終端相關GOOSE開出給合并單元，檢查合并單元收到GOOSE信息的正確性。c.主要調試工具：MU調試工具、客戶端工具等。

4.2.5 站控層網絡設備互聯測試

（1）保護裝置與監控系統互聯測試

具體測試內容如下：a.信號上送檢查：模擬保護裝置發送各種遙信，檢查監控系統接收各種遙信的正確性；檢查監控系統對保護裝置的定值召換功能。b.信號下傳檢查：模擬監控系統對保護裝置執行壓板投退、定值區切換、定值修改、開關刀閘遙控、調錄波等命令，檢查各項功能的正確性。c.主要調試工具：繼電保護測試儀、MU調試工具、CSPC、SHOWWAVE、客戶端工具等。

（2）保護裝置或自動裝置與信息子站的互聯測試

具體測試內容如下：a.采集各保護裝置的信息檢查。包括各種采樣信息、開關量信息等。b.控制管理功能檢查。接收主站命令，包括定值上裝、下裝、遙控、遙調、復位、查看定值、查看開關量狀態、調用故障波形等功能。c.歷史事件記錄。記錄保護裝置的自檢信息、事件信息、故障信息、定值變化信息等。d.錄波波形調用及分析。e.主要調試工具：繼電保護測試儀、MU調試工具、CSPC、SHOWWAVE、客戶端工具等。

4.2.6 系統整體測試

（1）系統整體測試應具備的條件

a.確認各設備間的通信光纜、網線、對時線等連接介質均已按照設計要求鋪設完畢，并測試完成。b.確認相關的過程層設備、間隔層設備、交換機、站控層設備已安裝完成，單裝置上電正常，無異常告警，否則先進行單裝置調試。c.交換機配置完成：交換機已經在廠內或現場配置完成。d.網絡通斷檢查：檢查所有間隔層設備和站控層設備全部接入過程層網絡和站控層網絡，檢查所有間隔設備均已連通，無斷鏈告警，否則先進行設備間互聯調試。e.單裝置測試已經在廠內或現場調試完畢。f.后臺數據庫已經按照設計院藍圖及現場實際修改完畢；對于進行過程序更新或模型更新并重新下裝裝置配置的間隔，應先進行單裝置的相關調試。g.一次設備與過程層裝置的智能終端電纜線配線完成，并已經完成了電纜線的校核（施工單位完成）。h.一次設備本體傳動正常。i.全站對時及同步系統正常。

（2）系統整體調試

a.SV回路整體檢查：對于傳統互感器，利用傳統校驗儀對間隔合并單元和母線合并單元直接加量，檢查本間隔所有保護值、測量值正確性，檢查保護各側采樣值相角正確性；額定值時采樣精度要求，電壓、電流：0.2級；功率：0.5級。b.遙信、跳閘整體回路檢查（應帶一次設備進行調試）：從根部模擬各種遙信、閉鎖等信號輸入，檢查接收裝置是否收到相應開入；由裝置或后臺模擬所有跳閘、遙控、閉鎖等信號，檢查相應智能終端裝置硬開出接點是否連通。檢查跨間隔的各種開入量GOOSE信息（啟失靈至母線保護、母線失靈動作聯跳三側、解除復壓閉鎖等開入量）。c.保護邏輯檢查：檢查本間隔保護裝置邏輯功能的正確性。d.PT切換和并列功能檢查（邏輯參見附錄A）：按照設計要求，通過硬開入或GOOSE開入給合并單元提供本間隔相應的刀閘位置，檢查合并單元切換和并列邏輯正確。e.監控系統信號檢查：檢查主變分系統各設備上送至監控系統信號的正確性。f.故障錄波器信號檢查：檢查故障錄波器接收主變分系統各設備信號的正確性。g.網絡分析儀信號檢查：檢查網絡分析儀接收主變分系統各設備信號的正確性。h.主要調試工具：繼電保護測試儀、MU調試工具、CSPC、SHOWWAVE、客戶端工具等。

4.2.7 調試創新總結

本技術比常規調試中運用到了廠家提供的軟件調試工具，例如MU調試工具，CSPC，SHOWWAVE，客戶端工具等。還用到了先進的光電保護測試儀，這些調試中用到的硬件和軟件充分的驗證了合并單元對模擬量轉換成數字量的精準并完成數據處理傳輸，能穩定的運行，為智能電站統一的數字化信息平臺提供高精準度的信息，使智能站具有很好的經濟性和擴展性。突破了原有基于單裝置性能測試的調試方法。本技術對常規互感器與合并單元的調試從各個方面充分的、完好的體現合并單元在整個系統中充分擔當數據的采集及處理的任務。

5 與同類先進成果主要技術指標對比情況

常規互感器與合并單元的調試技術和電子式互感器與合并單元的調試技術相比并沒有太大的不同。因為它們僅僅只是在電流采集的方式不同，一次設備電流電壓量參數通過電子式互感器轉換成二次量到合并單元進行數模轉換數據得到整合處理，與傳統互感器相比電子互感器無飽和現象，提高了測量的準確性，并沒有其它不同之處。在整體調試應用上本技術常規互感器與合并單元的調試技術也可以運用到電子式互感器與合并單元的調試技術上。

6 推廣應用情況及前景

作為未來電網的發展方向，智能電網已經滲透到發電、用電、變電、輸電、配電、調度、通信信息等各個環節。其中智能變電站無疑是最核心的一環。《2013-2017年中國智能變電站行業市場前瞻與投資戰略規劃報告》中指出2011年以后所有新建的變電站必須按照智能變電站技術標準建設。本技術以實際應用到亳州市大楊110kV變電站新建工程、合肥花沖110kV變電站工程、110kV肥東聞水路新農村試驗項目等變電站工程，隨著未來電網發展還會應用到發電、用電、輸電、配電等工程實際中，應用前景廣泛。

7 節能減排及經濟效益

本項目施工基本不會影響環保。做到使用的工具和材料，每日進行回收，保持施工場地整潔，做到“工完、料盡、場地清”。本技術總結了大中型變電站交流二次回路系統調試的施工經驗，從系統調試的整個過程考慮，對合并單元單裝置及系統調試的具體方法及調試步驟進行了詳細、系統的分析，為合并單元的調試提供了參考的依據，在多個工程進行的推廣應用顯示，其具有相當的示范作用，社會效益和經濟效益顯著。

8 材料與設備

（1）儀器：保護測試儀，萬用表。（2）主要設備：母線合并單元裝置，電磁式電流互感器、電壓互感器，主變保護裝置，主變測控裝置，備自投裝置。（3）施工工器具準備。a.常用工具：螺絲刀，尖嘴鉗。b.專用工具：萬用表兩塊，保護測試儀一臺，波形記錄儀一臺。

9 質量控制

9.1 質量控制標準

（1）GB 50150-2006《電氣裝置安裝工程電氣設備交接試驗標準》

（2）Q/GDW 426-2010《智能變電站合并單元技術規范》、Q/GDW 427-2010《智能變電站測控單元技術規范》

（3）Q/GDW 393-2009《110（66）kV～220kV智能變站設計規范》、Q/GDW 394-2009《330～750kV智能變電站設計規范》

（4）Q/GDW 441-2010《智能變電站繼電保護技術規范》

（5）GB 50171-92《電氣裝置安裝工程 盤、柜及二次回路結線施工及驗收規范》

（6）Q/GDW 383-2009《智能變電站技術導則》

9.2 質量控制措施

施工中，遵循 “質量管理，預防為主”的方針，采取主動控制、對關鍵工序實行旁站監督、重點盯防的措施，認真執行四級驗收制度，逐層把關。

根據前述工藝流程圖可以看出，同期系統調試質量控制主要在三方面：（1）合并單元系統圖紙的會審：確認系統接線方式，保證電壓并列切換邏輯的正確。（2）合并單元單裝置調試：在各種運行方式下，合并單元采樣的正確性。（3）合并單元裝置的系統調試：完成合并單元裝置與主變保護綜自、測控、DCS的信號確認，保證在全站送電時能夠正常工作。

10 安全措施

（1）對各級調試人員進行詳細交底，讓每一個人對每道工序的危險源、危險點有個明確詳盡的認識。（2）嚴格執行電力建設作業安全工作規程，認真做好工作前的三查三交。（3）堅持站班會和安全例會制度，杜絕習慣性違章。（4）電動工具及電源盤必須經檢查合格，漏電保護器完好。（5）PT電壓并列切換時，二次加壓，確保與PT二次根部回路斷開，防止電壓反倒到一次。

11 應用實例

11.1 安徽合肥110kV肥東聞水路新農村試驗項目

本技術以安徽合肥110kV肥東聞水路新農村試驗項目的交流二次電壓系統為例進行分析和編寫，具有代表性，可以作為各種電壓等級的變電站在進行合并單元系統調試時的參考。本工程的交流電壓系統調試2014年10月開始調試，2015年2月交接驗收。本技術從合并單元調試的整個過程考慮，對單裝置及系統調試的具體方法及調試步驟進行了詳細、系統的描述，為合并單元裝置的調試提供了參考的依據， 是交流二次系統調試的典型范例，具有很強的代表性。本技術曾先后在亳州市大楊110kV變電站新建工程、合肥花沖110kV變電站工程等智能變電站工程中得到應用，并進一步完善優化，效果良好，值得推廣應用，具有良好的經濟效益和社會效益。如圖6～圖15中所示為安徽合肥110kV肥東聞水路新農村試驗項目的交流二次電壓，母線合并單元系統調試畫面。

11.2 亳州市大楊110kV變電站新建工程

在本工程中主變保護，備自投裝置，線路保護，測控裝置，故障錄波等電流電壓量的采集都是由常規互感器經合并單元把模擬量轉化成數字量通過光纜傳輸到這些裝置上的。采集的數字量精度和數據同步達到技術要求。工程經本技術對常規電流電壓互感器和合并單元的調試，能很好的滿足二次設備對一次電流電壓量的采集。

11.3 合肥花沖110kV變電站工程

本工程的合并單元的設計與裝設和亳州大楊110kV變電站新建工程基本相同。因此，在進行傳統互感器與合并單元的調試時，根據設計圖紙按照此技術的調試步驟進行調試，便能保證滿足二次設備對一次電氣參數的需求。

參考文獻

[1]GB 50150-2006.電氣裝置安裝工程電氣設備交接試驗標準[S].

[2]Q/GDW 426-2010.智能變電站合并單元技術規范[S].

[3]Q/GDW 427-2010.智能變電站測控單元技術規范[S].

[4]Q/GDW 393-2009.110（66）kV～220kV智能變站設計規范[S].

[5]Q/GDW 394-2009.330～750kV智能變電站設計規范[S].

[6]Q/GDW 383-2009.智能變電站技術導則[S].