提高智能變電站遙信遙測調(diào)試效率

朱江峰，馬澤喬

（北京送變電有限公司，北京 房山 102401）

1 選擇課題

1.1 選題背景

隨著智能電網(wǎng)建設(shè)的逐步推進(jìn)，智能變電站的數(shù)量也隨之增多，相較于傳動(dòng)變電站，智能變電站監(jiān)控、遠(yuǎn)動(dòng)測試校驗(yàn)發(fā)生了較大的變化，傳統(tǒng)測試校驗(yàn)設(shè)備難以完全滿足智能變電站應(yīng)用的需要。

智能變電站二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)在結(jié)構(gòu)、功能、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和重要性等方面與傳統(tǒng)變電站存在很大差異，監(jiān)控、遠(yuǎn)動(dòng)測試校驗(yàn)發(fā)生了較大的變化，傳統(tǒng)測試校驗(yàn)設(shè)備無法應(yīng)用于智能變電站。

面對逐漸增多的智能變電站調(diào)試任務(wù)量，現(xiàn)有測試設(shè)備與技術(shù)無法實(shí)現(xiàn)變電站各領(lǐng)域高效快捷的測試，特別是監(jiān)控、遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)遙測、遙信的校驗(yàn)測試，存在測試不完備、效率低等問題。需要一種高效、可靠的方法進(jìn)行遠(yuǎn)動(dòng)傳動(dòng)。

在工程實(shí)踐中，有時(shí)需要在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成遠(yuǎn)動(dòng)傳動(dòng)任務(wù)，智能變電站遠(yuǎn)動(dòng)點(diǎn)較多，例如樂亭500 kV 變電站，遠(yuǎn)動(dòng)點(diǎn)有4000 余個(gè)，包含信息10000 余條。遙測、遙信信息點(diǎn)表復(fù)雜繁多，實(shí)際現(xiàn)場測試中逐一配置測試，工作量非常大，往往需要十天以上的時(shí)間才能完成。此外，很多遙信信號不可能頻繁操作模擬或者根本無法實(shí)際模擬，且效率低下。

1.2 選定課題

面對上述問題，需要一種新技術(shù)或新手段來進(jìn)行智能變電站遠(yuǎn)動(dòng)傳動(dòng)工作，既能保證質(zhì)量，又能提高效率。據(jù)此情況，小組成員使用頭腦風(fēng)暴法提出了三個(gè)課題，下面分別進(jìn)行分析。

課題一，使用多臺測試儀進(jìn)行傳動(dòng)。此方法簡單易行，在較短時(shí)間內(nèi)即可有效解決現(xiàn)有問題，且能夠有效保證傳動(dòng)質(zhì)量，提高傳動(dòng)效率，使用此方法將大大增加成本。所以此方法適用于周期短、工期緊的項(xiàng)目，不能從根本上解決問題。

課題二，在原有情況下延長工作時(shí)間。選派經(jīng)驗(yàn)豐富、操作熟練的試驗(yàn)人員進(jìn)行操作，能夠保證高質(zhì)量地完成任務(wù)。此方法會(huì)造成工作人員過于疲勞，影響工作效率，且該方案創(chuàng)新性不強(qiáng)。

課題三，使用智能數(shù)字測試儀。研制適應(yīng)智能變電站的智能測試儀，雖然與前兩者相比較難實(shí)現(xiàn)，費(fèi)用開支較大，且研發(fā)周期長，研制出的測試儀可用于各類電壓等級智能變電站的調(diào)試，具有較強(qiáng)的創(chuàng)新性和推廣性。使用智能測試儀還可以有效提高工作效率，縮短工作時(shí)間，節(jié)約人力、物力資源。

經(jīng)過以上分析與比較，選定方案三，研究、試制適應(yīng)智能變電站的智能測試儀。

2 設(shè)定目標(biāo)

由表1可知，智能變電站遠(yuǎn)動(dòng)傳動(dòng)的平均工作效率為每天244點(diǎn)，傳動(dòng)周期均在一周以上。通過該裝置的使用，預(yù)計(jì)將傳動(dòng)效率提高30%，即每天317點(diǎn)。

表1 智能變電站遠(yuǎn)動(dòng)傳動(dòng)效率統(tǒng)計(jì)表

3 提出方案并確定最佳方案

本項(xiàng)目擬使用一種新方法或新手段進(jìn)行智能變電站遠(yuǎn)動(dòng)傳動(dòng)測試，以提高遙信遙測效率，根據(jù)現(xiàn)狀，提出以下3種備選方案。

方案一：使用光數(shù)字繼電保護(hù)測試儀，由于數(shù)字測試儀體積較大、略顯笨重，且裝置內(nèi)部未裝有電池，在使用過程中，不僅需要交流電源為其供電，而且在試驗(yàn)完成切換至下一個(gè)間隔時(shí)，十分不方便。

方案二：使用光數(shù)字萬用表，在進(jìn)行遠(yuǎn)動(dòng)傳動(dòng)時(shí)，光數(shù)字萬用表不能按照點(diǎn)表順序輸出，且每個(gè)間隔需要單獨(dú)配置，給操作帶來極大不便，導(dǎo)致傳動(dòng)時(shí)間較長、效率不高。

方案三：研究、試制適應(yīng)智能變電站的便攜式遙信遙測校驗(yàn)裝置，應(yīng)用于智能變電站的遠(yuǎn)動(dòng)傳動(dòng)測試，與其他兩個(gè)方案相比，此法科技含量較高，所以研發(fā)時(shí)間較長，費(fèi)用花銷也最大。但是可以根據(jù)工作須要選擇功能和屬性，有針對性的提高傳動(dòng)效率，達(dá)到很好的效果。

綜上所述，3種方案各有利弊，前兩種雖然節(jié)省資金、易于執(zhí)行，但是無法快捷、方便地完成監(jiān)控、遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)遙信、遙測、遙控信息的全面細(xì)致測試。而開發(fā)便攜式智能變電站遙信遙測校驗(yàn)裝置，雖然耗時(shí)較長、費(fèi)用較大，但是預(yù)期效果最好，故選擇方案三。

4 制定對策

經(jīng)過以上分析和論述，決定采用開發(fā)便攜式智能測試儀的方法解決現(xiàn)有問題。在研制過程中，首先須要考慮機(jī)型的外觀設(shè)計(jì)，使其具有適合現(xiàn)場工作的特點(diǎn)，另外，要與廠家溝通，設(shè)計(jì)相應(yīng)軟件，在測試儀中配置遠(yuǎn)動(dòng)傳動(dòng)必備的功能。為使智能測試儀更好地運(yùn)用到生產(chǎn)實(shí)踐中，須要進(jìn)行現(xiàn)場測試，測試分為遙信、遙測、遙控3部分。具體對策如表2所示。

表2 對策表

5 對策實(shí)施

5.1 遠(yuǎn)動(dòng)測試儀硬件設(shè)計(jì)

為使遠(yuǎn)動(dòng)測試儀具有便于攜帶、操作簡便、持久耐用的特點(diǎn)，采用與其他數(shù)字測試儀相似的便于手持的殼體，并帶有鋰電池，可自由充放電。光數(shù)字信號接口共2對，以ST或LC接口與裝置相連接，接口形式采用ST 或LC 接口，用于向過程層測控或保測一體化裝置發(fā)送SV采樣值報(bào)文和GOOSE報(bào)文。

人機(jī)交互模塊包含液晶顯示、按鍵、通用通信接口、存儲介質(zhì)接口、電源管理模塊，用于實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互和遙信、遙測校驗(yàn)點(diǎn)表文件導(dǎo)入、校驗(yàn)結(jié)果的導(dǎo)出、充電管理等功能。

5.2 點(diǎn)表離線配置軟件開發(fā)

離線編輯配置模塊在計(jì)算機(jī)中實(shí)現(xiàn)，經(jīng)通用通信接口與便攜式校驗(yàn)裝置連接。其中包括SCD文件解析模塊、遙信校驗(yàn)點(diǎn)表編輯與映射模塊、遙測校驗(yàn)點(diǎn)表編輯與映射模塊，用于離線編輯遙信校驗(yàn)點(diǎn)表、遙測校驗(yàn)點(diǎn)表，根據(jù)SCD文件實(shí)現(xiàn)相應(yīng)控制塊及通道的映射，形成最終的遙信/遙測校驗(yàn)點(diǎn)表文件。

軟件界面如圖1所示。

圖1 離線配置軟件界面

5.3 遙信測試

便攜式遠(yuǎn)動(dòng)測試儀遙信測試界面如圖2 所示。進(jìn)行遙信測試時(shí)，須將遙信點(diǎn)表測試模板文件通過SD卡導(dǎo)入至遠(yuǎn)動(dòng)測試儀中，測試儀自動(dòng)將測試模板保存至測裝置內(nèi)部的CF卡中。經(jīng)確認(rèn)后顯示已進(jìn)行數(shù)據(jù)模型與通信模型映射的點(diǎn)表，包括點(diǎn)號與站內(nèi)實(shí)際點(diǎn)號描述，其他信息可通過設(shè)置功能進(jìn)行添加顯示，在該頁面中可按遙信量點(diǎn)號逐點(diǎn)進(jìn)行測試，自動(dòng)發(fā)送相應(yīng)ⅠED的GOOSE信息，GOOSE的APPⅠD、數(shù)據(jù)模型及通信模型自動(dòng)匹配，測試結(jié)果可直接標(biāo)記于“結(jié)果”欄。

圖2 遙信對點(diǎn)界面

測試頁面中，顯示當(dāng)前遙信點(diǎn)條目信息，該遙信點(diǎn)對應(yīng)的ⅠED名稱及描述，以及GOOSE控制塊的APPⅠD，選擇GOOSE 發(fā)送的光口號（光口1～光口3），可設(shè)置遙信點(diǎn)的狀態(tài)ON/OFF，對于雙點(diǎn)GOOSE 可設(shè)置為 ⅠNⅠT/OFF/ON/BAD 態(tài)，測試結(jié)果可標(biāo)注于結(jié)果欄目中，結(jié)果可標(biāo)注為未測（—）、通過（√）、不通過（×）及疑問（△）。

為實(shí)現(xiàn)遙信點(diǎn)表與遠(yuǎn)動(dòng)點(diǎn)表的一致，編制基于圖形化SCD 解析軟件的離線編輯軟件實(shí)現(xiàn)測試點(diǎn)表的選擇與排序，如圖3 所示，可根據(jù)遙信點(diǎn)表逐一選擇每個(gè)測控裝置對應(yīng)的GOOSE 控制塊及相應(yīng)通道。

圖3 樹形目錄顯示

5.4 遙測測試

經(jīng)測控裝置精度測定，測試儀輸出SV數(shù)據(jù)滿足精度要求，有效值精度優(yōu)于0.01%，相位精度優(yōu)于0.001°；采樣值間隔離散度優(yōu)于100 ns。

進(jìn)行遙測對點(diǎn)時(shí)，向測試儀中導(dǎo)入配置好的遙測量點(diǎn)表，按照配置中映射的SV控制塊發(fā)送一組電壓、兩組電流，可設(shè)置為手動(dòng)發(fā)送數(shù)據(jù)模式及按典型值發(fā)送數(shù)據(jù)模式，按典型值發(fā)送模式下可設(shè)置試點(diǎn)變量，設(shè)置試點(diǎn)變量后裝置自動(dòng)按配置的典型試點(diǎn)進(jìn)行電壓電流輸出。遙信對點(diǎn)界面如圖4所示。

圖4 遙測對點(diǎn)界面

5.5 遙控測試

遙控測試時(shí)，將配置好的遙控點(diǎn)表測試模板導(dǎo)入到測試儀后，在進(jìn)行“測試本條”菜單中，可顯示當(dāng)前點(diǎn)遙控量對應(yīng)的GOOSE 模型信息，及GOOSE狀態(tài)信息，如圖5所示。

圖5 遙控量測試界面

6 確認(rèn)效果

將該裝置應(yīng)用于棗園220 kV 變電站和甸頭500 kV變電站的調(diào)試工程中。對該裝置的使用效果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果如表3所示。

表3 新裝置使用后遠(yuǎn)動(dòng)傳動(dòng)效率統(tǒng)計(jì)表

根據(jù)統(tǒng)計(jì)，得出傳動(dòng)效果對比圖，如圖6所示。結(jié)果表明，使用該裝置后，遠(yuǎn)動(dòng)傳動(dòng)效率為每天332 個(gè)點(diǎn)，相較于使用前，提高了36%，達(dá)到了預(yù)期的提高30%的目標(biāo)。由此可見，該裝置的應(yīng)用可以有效提高工作效率。

圖6 新裝置使用前后平均傳動(dòng)效率對比圖

綜上，該項(xiàng)目的技術(shù)創(chuàng)新主要體現(xiàn)在如下3 個(gè)方面。

第一，開發(fā)了離線配置工具，實(shí)現(xiàn)了變電站點(diǎn)表的導(dǎo)入與信息的提取，通過變電站SCD文件實(shí)現(xiàn)基于點(diǎn)表的信號映射。配置工具軟件可在筆記本電腦導(dǎo)入EXCEL格式的變電站遙信、遙測、遙控點(diǎn)表文件，并可導(dǎo)入智能變電站SCD文件，按照點(diǎn)表順序?qū)Ω餍盘柫窟M(jìn)行SV、GOOSE模型映射。

第二，基于點(diǎn)表測試模板的信號傳動(dòng)測試方法。可通過離線配置工具生成點(diǎn)表測試模板，點(diǎn)表測試模板中包含遙信、遙測、遙控點(diǎn)表信息，以及GOOSE、SV 的映射關(guān)系及基于SCD 文件的控制塊數(shù)據(jù)模型，點(diǎn)表測試模板生成后導(dǎo)入傳動(dòng)綜合測試儀中。基于點(diǎn)表測試模板的測試方法優(yōu)點(diǎn)是可自動(dòng)按照點(diǎn)號順序進(jìn)行測試，測試過程中不須進(jìn)行SV、GOOSE的映射及數(shù)據(jù)模型的配置，測試結(jié)果可在測試模板上進(jìn)行標(biāo)記。

第三，根據(jù)點(diǎn)表測試模板自動(dòng)生成測試結(jié)果報(bào)告。可在傳動(dòng)綜合測試儀中利用點(diǎn)表模板對測試結(jié)果進(jìn)行標(biāo)記，測試完成后導(dǎo)出點(diǎn)表測試模板，離線生成excel格式的測試結(jié)果報(bào)告。

7 標(biāo)準(zhǔn)化

措施一：編寫《便攜式智能變電站遙信遙測校驗(yàn)裝置使用說明書》，詳細(xì)介紹裝置的使用方法和操作流程，并解釋使用過程中的常見問題，便于工作人員閱讀使用。

措施二：編寫《便攜式智能變電站遙信遙測校驗(yàn)裝置操作指導(dǎo)書》，修訂班組儀器儀表使用和保管條例及和現(xiàn)場操作規(guī)程，納入規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化管理程序。

措施三：制定《便攜式智能變電站遙信遙測校驗(yàn)裝置校驗(yàn)指南》，嚴(yán)格按規(guī)定定期對裝置進(jìn)行檢查校核，以保證準(zhǔn)確性和可靠性，同時(shí)列入分公司年度計(jì)量檢定范圍和計(jì)劃。