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?；采用電子式互感器，避免了CT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(yuǎn)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(zhǔn)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(zhǔn)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(yuǎn)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(zhǔn)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(yuǎn)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(rèn)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(yuǎn)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(yuǎn)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(fù)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(xì)量化指標(biāo)或者詳細(xì)操作細(xì)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(zhǔn)體系建設(shè)，補充完善相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范技術(shù)細(xì)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。

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