低壓變電站自動(dòng)化設(shè)備入網(wǎng)調(diào)試驗(yàn)收方法

邵雅寧，陳 磊

(1.國(guó)網(wǎng)北京市電力公司 檢修分公司，北京 100054；2.國(guó)網(wǎng)北京通州供電公司，北京 100054）

0 引 言

隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對(duì)于電力資源的需求量越來越高，對(duì)電能質(zhì)量的要求也逐步提升[1]。面對(duì)這一發(fā)展趨勢(shì)，電力資源管理系統(tǒng)制定和發(fā)布了變電站自動(dòng)化建設(shè)倡導(dǎo)，通過減少變電站管理以及控制過程中的人為操作量，降低操作失誤概率，同時(shí)減少電力資源調(diào)度控制的時(shí)間開銷，提高變電站的管理效率[2,3]。要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，首先要確保自動(dòng)化設(shè)備的有效接入，通常情況下，對(duì)自動(dòng)化設(shè)備安裝情況的檢查和驗(yàn)收主要通過調(diào)試的方式實(shí)現(xiàn)[4]。為此，精準(zhǔn)有效的調(diào)試驗(yàn)收方法就成為了變電站自動(dòng)化設(shè)備接入的重點(diǎn)，許多學(xué)者對(duì)此進(jìn)行了相關(guān)研究。其中，文獻(xiàn)[5]提出以智能變電站監(jiān)控系統(tǒng)為基礎(chǔ)的設(shè)備調(diào)試驗(yàn)收方法，通過檢測(cè)到的數(shù)據(jù)判斷設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)是否正常，該方法取得了良好的驗(yàn)收效果，但只有在供電系統(tǒng)具有監(jiān)控設(shè)備時(shí)才適用。文獻(xiàn)[6]利用直接組網(wǎng)法驗(yàn)收智能變電站的設(shè)備，具有良好的控制效果，但驗(yàn)收過程中的時(shí)間開銷較大。文獻(xiàn)[7]通過報(bào)文解析的方式調(diào)試驗(yàn)收自動(dòng)化設(shè)備的接入情況，這種方法更加智能，可以以計(jì)算機(jī)為主體實(shí)現(xiàn)驗(yàn)收工作的順利開展，但該系統(tǒng)的裝入會(huì)對(duì)原有的電力系統(tǒng)控制中樞造成一定的干擾。

基于此，本文提出一種低壓變電站自動(dòng)化設(shè)備入網(wǎng)調(diào)試驗(yàn)收方法，并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了所提方法的實(shí)際應(yīng)用效果。

1 低壓變電站全景數(shù)據(jù)采集

要實(shí)現(xiàn)對(duì)低壓變電站自動(dòng)化設(shè)備驗(yàn)收工作的順利開展，需實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站內(nèi)數(shù)據(jù)的完整采集，根據(jù)數(shù)據(jù)反饋出的結(jié)果，調(diào)試分析自動(dòng)化設(shè)備的安裝及運(yùn)行情況。為此，本文對(duì)變電站內(nèi)的設(shè)備本體和對(duì)應(yīng)空間參數(shù)進(jìn)行采集。

在低壓變電站中，自動(dòng)化設(shè)備的參數(shù)是變電站正常運(yùn)行的關(guān)鍵，因此本文統(tǒng)一變電站內(nèi)的配置參數(shù)，并用語言SCL進(jìn)行描述，同時(shí)根據(jù)變電站內(nèi)部結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系，完善自動(dòng)化設(shè)備的IED配置參數(shù)和通信配置參數(shù)。本文依據(jù)不同設(shè)備的參數(shù)，將具有相同屬性參數(shù)的設(shè)備進(jìn)行整理，其中數(shù)據(jù)交換過程可以表示為：

式中，D表示交換之后屬性出現(xiàn)變化的參數(shù)項(xiàng)；Pi、Ti以及Bi分別表示自動(dòng)化設(shè)備的入網(wǎng)接入端口數(shù)據(jù)、運(yùn)行時(shí)間以及基礎(chǔ)運(yùn)行參數(shù)；n表示低壓變電站中自動(dòng)化設(shè)備的數(shù)量。通過式（1），將具有D值輸出的設(shè)備作為變電站內(nèi)數(shù)據(jù)采集的主要設(shè)備。以此為基礎(chǔ)，建立變電站自動(dòng)化設(shè)備全景數(shù)據(jù)采集方式，根據(jù)采集到的變電站全景數(shù)據(jù)結(jié)果對(duì)設(shè)備進(jìn)行入網(wǎng)調(diào)試驗(yàn)收。

2 自動(dòng)化設(shè)備入網(wǎng)調(diào)試驗(yàn)收

驗(yàn)收工作的主要目的是確保設(shè)備的正常運(yùn)行，可以以最佳狀態(tài)投入使用，其實(shí)質(zhì)是對(duì)異常運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行診斷識(shí)別。為此，本文利用上文得到變電站全景數(shù)據(jù)對(duì)異常設(shè)備進(jìn)行識(shí)別定位，提高驗(yàn)收工作的可靠性。將數(shù)據(jù)參數(shù)以線性的形式進(jìn)行劃分，當(dāng)劃分區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)異常數(shù)據(jù)時(shí)，需確定區(qū)域中對(duì)應(yīng)異常數(shù)據(jù)的具體位置。

依據(jù)上述劃分區(qū)域，將異常數(shù)據(jù)調(diào)整到可運(yùn)行的閾值范圍內(nèi)，并在對(duì)自動(dòng)化設(shè)備進(jìn)行調(diào)試時(shí)，以異常設(shè)備所在區(qū)域的數(shù)據(jù)交換結(jié)果為依據(jù)進(jìn)行。當(dāng)交換得到的同屬性參數(shù)項(xiàng)為D，設(shè)備的檢測(cè)信號(hào)為f（i）時(shí)，在進(jìn)行入網(wǎng)參數(shù)調(diào)整前，需要對(duì)該異常信號(hào)進(jìn)行分析，為此本文采用小波變換的方式將信號(hào)進(jìn)行分解，其可以表示為：

式中，fx(i)和fy(i)分別表示信號(hào)在x和y軸上的波動(dòng)，那么異常信號(hào)變化函數(shù)表示為：

式中，λ表示檢測(cè)信號(hào)受設(shè)備異常值影響而產(chǎn)生的波動(dòng)程度。

由此可以得出對(duì)異常信號(hào)的調(diào)整量為：

式中，E即為入網(wǎng)調(diào)試驗(yàn)收時(shí)，異常信號(hào)調(diào)整量。

完成上述調(diào)試后，再觀察區(qū)域內(nèi)的數(shù)據(jù)采集結(jié)果，如果仍顯示異常，表明該區(qū)域內(nèi)存在接入異常的設(shè)備。此時(shí)采用二分裂法對(duì)目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行分級(jí)排查，以區(qū)域內(nèi)中間節(jié)點(diǎn)為界，分別測(cè)試異常設(shè)備在兩個(gè)子區(qū)域A1，A2內(nèi)的運(yùn)行狀態(tài)。如A1，A2內(nèi)均出現(xiàn)異常，則以同樣的方式分別對(duì)二者進(jìn)行劃分，對(duì)應(yīng)得到A11、A12、A21以及A22共4個(gè)子區(qū)域，若4個(gè)區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)異常，則重復(fù)上述步驟，直至確定異常設(shè)備。如果在初次劃分時(shí)僅有一個(gè)子區(qū)域出現(xiàn)異常，則僅對(duì)子區(qū)域進(jìn)行分類排查即可。需要注意的是，以二分裂法進(jìn)行排查時(shí)，在每一次的分裂結(jié)果中都要確保有驅(qū)動(dòng)設(shè)施存在，如果條件不滿足，則需要通過外載的方式進(jìn)行補(bǔ)充。通過這樣的方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)低壓變電站自動(dòng)化設(shè)備的入網(wǎng)調(diào)試驗(yàn)收。

3 試驗(yàn)測(cè)試

為了更加全面地分析本文所提出調(diào)試驗(yàn)收方法的效果，進(jìn)行了試驗(yàn)測(cè)試，同時(shí)為了提高測(cè)試結(jié)果的客觀性，將文獻(xiàn)[5]、文獻(xiàn)[6]以及文獻(xiàn)[7]提出的調(diào)試方法作為對(duì)照組。

3.1 測(cè)試環(huán)境

本文以某750 kV的變電站為測(cè)試對(duì)象，變電站內(nèi)共包括7條母線（L1üL7）以及對(duì)應(yīng)的7個(gè)保護(hù)裝置（LB1üLB7），15條線路（X1üX15）以及對(duì)應(yīng)的15個(gè)保護(hù)裝置（XB1üXB15），1臺(tái)主變（Z1）以及對(duì)應(yīng)的兩個(gè)保護(hù)裝置（ZB1～ZB2），23個(gè)斷路器（D1üD23）以及對(duì)應(yīng)的23個(gè)保護(hù)裝置（DB1üDB23），另外還有16個(gè)遠(yuǎn)方跳閘保護(hù)裝置（TB1üTB16）。根據(jù)750 kV變電站的電壓等級(jí)特性，將其劃分為3個(gè)區(qū)域，分別為X，Y，Z。為了提高測(cè)試驗(yàn)收效果分析的準(zhǔn)確性，分別將3個(gè)區(qū)域內(nèi)對(duì)應(yīng)的自動(dòng)化設(shè)備原件進(jìn)行編號(hào)，其劃分結(jié)果如表1所示。

表1 變電站區(qū)域劃分結(jié)果

按照表1的劃分結(jié)果，本文設(shè)計(jì)了不同的設(shè)備異常情況，分別采用4種方法進(jìn)行驗(yàn)收測(cè)試，并對(duì)比其調(diào)試驗(yàn)收結(jié)果。

3.2 測(cè)試結(jié)果

在上述基礎(chǔ)上，分別設(shè)置了3種不同異常設(shè)備，4種方法的調(diào)試驗(yàn)收結(jié)果如表2所示。

表2 不同方法的調(diào)試驗(yàn)收結(jié)果

從表2中可以看出，當(dāng)變電站內(nèi)設(shè)備接入異常由單一設(shè)備（線路X5）引起時(shí)，4種方法都能夠很好地實(shí)現(xiàn)對(duì)異常設(shè)備的定位，當(dāng)設(shè)備接入異常是由2個(gè)設(shè)備（如斷路器對(duì)應(yīng)的保護(hù)裝置DB1+遠(yuǎn)方跳閘保護(hù)裝置TB11）復(fù)合作用引起時(shí)，文獻(xiàn)[5]和本文方法依然能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)異常設(shè)備的準(zhǔn)確定位，而文獻(xiàn)[6]和文獻(xiàn)[7]均出現(xiàn)了定位錯(cuò)誤，當(dāng)引起異常的設(shè)備數(shù)量增加到3個(gè)時(shí)，僅有本文提出的方法能夠準(zhǔn)確定位故障設(shè)備，其余3種方法均出現(xiàn)了明顯誤差，表明本文方法對(duì)設(shè)備的入網(wǎng)調(diào)試驗(yàn)收具有良好的效果。這是因?yàn)楸疚膶⒆冸娬镜娜皵?shù)據(jù)作為故障定位的基礎(chǔ)，通過數(shù)據(jù)間的關(guān)聯(lián)性提高區(qū)域定位的精度，降低了外界干擾的影響，也提高了驗(yàn)收結(jié)果的可靠性。

4 結(jié) 論

自動(dòng)化設(shè)備應(yīng)用程度的不斷加深，越來越多的電力系統(tǒng)開始接入自動(dòng)化設(shè)備。在此背景下，有效的自動(dòng)化設(shè)備入網(wǎng)調(diào)試驗(yàn)收方法是確保變電站自動(dòng)化進(jìn)程有序推進(jìn)的重要環(huán)節(jié)，其不僅關(guān)系到變電站的穩(wěn)定運(yùn)行，而且對(duì)于后期的維護(hù)工作也起到至關(guān)重要的作用。本文提出低壓變電站自動(dòng)化設(shè)備入網(wǎng)調(diào)試驗(yàn)收方法，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)變電站中異常設(shè)備的準(zhǔn)確定位，具有良好的驗(yàn)收效果，可以為變電站的設(shè)備安裝工作提供有價(jià)值的參考。