淺談智能變電站的應(yīng)用意義及測(cè)試技術(shù)

江西省送變電建設(shè)公司

摘要：本文主要是闡述了有關(guān)于數(shù)字變電站的一些關(guān)鍵測(cè)試技術(shù)，以此來(lái)更好的運(yùn)用于實(shí)際工作當(dāng)中。

關(guān)鍵詞：數(shù)字變電站；應(yīng)用；測(cè)試技術(shù)

1、智能變電站概念

隨著智能化電氣的發(fā)展，特別是智能化開關(guān)、光電式互感器等機(jī)電一體化設(shè)備的出現(xiàn)，變電站即將進(jìn)入數(shù)字化新階段。智能數(shù)字變電站為變電站的信息采集、傳輸、處理、輸出過(guò)程全部數(shù)字化，它采用先進(jìn)、可靠、集成、低碳、環(huán)保的智能設(shè)備，以全站信息數(shù)字化、通信平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)化、信息共享標(biāo)準(zhǔn)化為基本要求，自動(dòng)完成信息采集、測(cè)量、控制、保護(hù)、計(jì)量和監(jiān)測(cè)等基本功能，并可根據(jù)需要支持電網(wǎng)實(shí)時(shí)自動(dòng)控制、智能調(diào)節(jié)、在線分析決策、協(xié)同互動(dòng)等高級(jí)功能的變電站。它是由智能化一次設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)化二次設(shè)備在IEC61850 通信規(guī)范基礎(chǔ)上分層構(gòu)建，實(shí)現(xiàn)智能設(shè)備間信息共享和互操作的現(xiàn)代化變電站。智能化一次設(shè)備有電子式互感器、合并單元、智能終端等，網(wǎng)絡(luò)化二次設(shè)備有保護(hù)裝置、測(cè)控裝置、錄波器、在線網(wǎng)絡(luò)分析儀、電度表等。

2、數(shù)字站和智能變電站的主要區(qū)別是？

答：數(shù)字化變電站是由智能化一次設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)化二次設(shè)備分層構(gòu)建，建立在IEC61850通信規(guī)范基礎(chǔ)上，能夠?qū)崿F(xiàn)變電站內(nèi)IED設(shè)備信息共享和互操作的現(xiàn)代化變電站。智能變電站應(yīng)增設(shè)以變壓器、斷路器等為重點(diǎn)監(jiān)測(cè)對(duì)象的在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)單元，通過(guò)電學(xué)、光學(xué)、化學(xué)等技術(shù)手段對(duì)一次設(shè)備狀態(tài)量進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)信息數(shù)字化采集、網(wǎng)絡(luò)化傳輸、狀態(tài)綜合分析及可視化展示。

3、一次設(shè)備智能化

答：智能化一次設(shè)備包括電子式/光電式互感器、智能終端

電子式互感器：一次設(shè)備中測(cè)量電網(wǎng)電流，輸出低電平模擬信號(hào)和/或提供數(shù)字輸出的變送器。

智能終端：用以將傳統(tǒng)開關(guān)和刀閘的電纜信號(hào)就地轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，并將間隔層設(shè)備發(fā)送來(lái)的數(shù)字信號(hào)解析為電纜信號(hào)的裝置。

4、二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化

答：保護(hù)裝置、測(cè)控裝置、錄波器、在線網(wǎng)絡(luò)分析儀、電度表等，二次設(shè)備可從交換機(jī)上去數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)、信息共享。

5、數(shù)字化變電站系統(tǒng)分層分布化

答：根據(jù)IEC61850便準(zhǔn)的描述，變電站的一、二次設(shè)備可分為三層：1、過(guò)程層（設(shè)備層）；2、間隔層；3、站控層（變電站層）

過(guò)程層：只要是指變電站內(nèi)的變壓器和斷路器、隔離開關(guān)及輔助接點(diǎn)，電流、電壓互感器、智能終端等一次設(shè)備。

間隔層：一般按斷路器間隔劃分，具有測(cè)量、控制元件或繼電保護(hù)元件。

測(cè)量、控制元件負(fù)責(zé)該間隔的測(cè)量、監(jiān)視、斷路器的操作控制和聯(lián)閉鎖，以及時(shí)間順序記錄等。保護(hù)元件負(fù)責(zé)該間隔線路變壓器等設(shè)備的保護(hù)、故障記錄等。

站控層：站控層包括監(jiān)控主機(jī)、遠(yuǎn)動(dòng)通信機(jī)等，變電站層設(shè)現(xiàn)場(chǎng)總線或局域網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)各主機(jī)之間、監(jiān)控主機(jī)與間隔層之間信息交換。

6、非常規(guī)互感器

答：非常規(guī)互感器依其變換原理可以分為有源和無(wú)源兩大系列，有源非常規(guī)互感器又稱為電子式電壓/電流互感器（EVT/ECT），其特點(diǎn)是需要向傳感頭提供電源，主要以洛夫斯基線圈為代表；無(wú)源非常規(guī)互感器主要指采用法拉第效應(yīng)光學(xué)測(cè)量原理的電流互感器，又稱為光電式電壓/電流互感器（OVT/OCT），其特點(diǎn)是無(wú)需向傳感頭提供電源

7、智能終端

答：用以將傳統(tǒng)開關(guān)和刀閘的電纜信號(hào)就地轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，并將間隔層設(shè)備發(fā)送來(lái)的數(shù)字信號(hào)解析為電纜信號(hào)的裝置，智能終端與一次設(shè)備采用電纜連接，與保護(hù)、測(cè)控等二次設(shè)備采用光纖連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)一次設(shè)備（如：斷路器、刀閘、主變壓器等）的測(cè)量、控制等功能。

8、數(shù)字變電站現(xiàn)場(chǎng)中數(shù)字保護(hù)接口方式

答：1）輸入電壓、電流為模擬量，跳、合閘等狀態(tài)量采用GOOSE傳遞。（使用PW460/L336測(cè)試儀試驗(yàn)）

2）輸入電壓、電流為數(shù)字量，開入、開出采用硬接點(diǎn)連接。（使用PWF系列測(cè)試儀試驗(yàn)）

3）輸入電壓、電流為數(shù)字量，跳、合閘等狀態(tài)量采用GOOSE傳遞。（使用PWF系列測(cè)試儀試驗(yàn)）

9、數(shù)字化變電站組網(wǎng)方式

答：國(guó)網(wǎng)典型組網(wǎng)方式：間隔內(nèi)保護(hù)裝置采用直采直跳方式，主變、母差保護(hù)裝置goose通過(guò)交換機(jī)組網(wǎng)。

南網(wǎng)典型組網(wǎng)方式：采樣與goose都通過(guò)交換機(jī)組網(wǎng)。

10、光數(shù)字測(cè)試與傳統(tǒng)測(cè)試有什么區(qū)別？

答：不同點(diǎn)：傳統(tǒng)測(cè)試儀輸出的電壓電流為模擬量，開入、開出為硬接點(diǎn)信號(hào)，數(shù)字測(cè)試儀輸出電壓電流為數(shù)字量的61850-9-1/9-2，開入、開出為數(shù)字量的goose信息。

相同點(diǎn)：試驗(yàn)方法和試驗(yàn)原理是相同的。

11、61850報(bào)文配置的意義

答：測(cè)試儀模擬MU給保護(hù)裝置加采樣，每個(gè)MU發(fā)出一組報(bào)文信息（每個(gè)MU發(fā)出的報(bào)文信息中所包含的MAC地址等信息在同一個(gè)變電站中是唯一的），報(bào)文信息中包含了接收保護(hù)裝置的MAC地址、APPID、SVID等信息，保護(hù)裝置通過(guò)判斷報(bào)文信息是否是與本裝置配置信息一致來(lái)決定報(bào)文的取舍。所以在做數(shù)字保護(hù)試驗(yàn)時(shí)，報(bào)文配置是最重要的一項(xiàng)。

12、報(bào)文配置錯(cuò)誤會(huì)產(chǎn)生什么問(wèn)題？

答：如果測(cè)試儀直接連接到保護(hù)裝置上，報(bào)文配置錯(cuò)誤時(shí)保護(hù)裝置將會(huì)報(bào)采樣異常，不能給保護(hù)裝置加量，此情況下不會(huì)影響到其他保護(hù)裝置。

如果測(cè)試儀通過(guò)交換機(jī)連接到保護(hù)裝置上，報(bào)文配置錯(cuò)誤時(shí)此保護(hù)裝置會(huì)報(bào)采樣異常，但是錯(cuò)誤的信息可能與其他保護(hù)裝置配置一致，可能導(dǎo)致其他保護(hù)裝置誤動(dòng)作。（建議在現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)時(shí)盡量不要通過(guò)交換機(jī)給保護(hù)裝置加采樣或goose，如果通過(guò)交換機(jī)一定要仔細(xì)檢查配置信息）。

13、61850報(bào)文中通道設(shè)置的意義

答：報(bào)文通道配置相當(dāng)于傳統(tǒng)保護(hù)的電壓、電流接線。對(duì)于傳統(tǒng)保護(hù)，我們可以通過(guò)保護(hù)裝置的端子排接線圖把電流電壓測(cè)試線連接到端子排上面去，然后通過(guò)測(cè)試儀給保護(hù)加電流和電壓。但是對(duì)于數(shù)字保護(hù)，電壓電流都是通過(guò)報(bào)文傳輸?shù)?，一組報(bào)文中包含了此MU發(fā)送的所有電流值和電壓值，電壓值、電流值按一定順序排列在報(bào)文中，在通道配置中正確配置好電壓電流順序才能正確輸出電壓電流值。

14、變電站配置語(yǔ)言SCL（Substation Configuration Language）

答：文件一共有4種，SSD（一次系統(tǒng)配置文件）、SCD（全站系統(tǒng)配置文件）、ICD（裝置模板配置文件）和CID（裝置實(shí)例配置文件），軟件能導(dǎo)入SCD，ICD和CID文件。這些文件都是由系統(tǒng)集成商提供的。

15、Goose訂閱、發(fā)布的定義？

答：Goose即Generic Object Oriented Substation Event（通用面向?qū)ο蟮淖冸娬臼录?，提供了變電站事件（如命令、告警等）快速傳輸?shù)臋C(jī)制，可用于跳閘和故障錄波啟動(dòng)等報(bào)文的傳輸。Goose訂閱是接收保護(hù)的動(dòng)作信息的報(bào)文并獲取保護(hù)的動(dòng)作信息已形成閉環(huán)測(cè)試，即為開入量功能的數(shù)字化。Goose發(fā)布是測(cè)試儀發(fā)送goose信息給保護(hù)裝置或其他設(shè)備，如測(cè)試儀模擬智能終端給保護(hù)裝置發(fā)送開關(guān)位置信息，或測(cè)試儀模擬保護(hù)裝置給智能終端發(fā)送跳閘信息，即為開出量功能的數(shù)字化。PWF系列數(shù)字測(cè)試儀軟件可以訂閱5組Goose發(fā)布12組Goose，PW460（國(guó)外型號(hào)）可以訂閱3組Goose發(fā)布1組Goose。

16、IEC61850-9-1定義

答：IEC61850-9-1是一種模擬量采樣值傳輸?shù)某橄蠓?wù)映射，這種傳輸基于與IEC 60044-7/8 相一致的單向多路點(diǎn)對(duì)點(diǎn)串行通信鏈路。不支持“GetMSvCBValues/SetMSvCBv ues”等控制服務(wù)，也不支持對(duì)數(shù)據(jù)對(duì)象的直接訪問(wèn)等服務(wù)。它可用于變電站內(nèi)電子式電流互感器（ECT）或電壓互感器（EVT）的合并單元與諸如繼電保護(hù)這樣的間隔層設(shè)備之間的通信。

17、IEC61850-9-2的定義

答：IEC61850-9-2不僅支持采樣值報(bào)文的廣播/組播和單播傳輸，而且支持對(duì)多點(diǎn)傳送的采樣值控制塊（MSVCB）進(jìn)行讀和設(shè)置，支持對(duì)數(shù)據(jù)集的更改和對(duì)數(shù)據(jù)對(duì)象的直接訪問(wèn)。幀格式可以靈活定義。9-2 在映射的完備性和靈活性方面都優(yōu)于9-1，在智能變電站中采用9-2有助于將以太網(wǎng)技術(shù)引進(jìn)到過(guò)程總線通信中，從而推動(dòng)和加快IEC 61850 在過(guò)程層自動(dòng)化中的工程應(yīng)用。

18、SMV通道配置有什么需要注意的？

答：IEC61850-9-2中勾選IEC61850-9-2LE時(shí)候通道為標(biāo)準(zhǔn)8通道，無(wú)法自行修改，IEC61850-9-1/60044-7/8中勾選“標(biāo)準(zhǔn)IEC61850-9-1/60044-7/8”通道會(huì)為默認(rèn)9-1標(biāo)準(zhǔn)12格式，通道數(shù)目不能更改。所以沒(méi)有特殊情況都勾選“自定義”。配置采樣值信息的時(shí)候，導(dǎo)入SCD文件相關(guān)的通道都是自動(dòng)配置起來(lái)的。