變電站自動化系統(tǒng)調(diào)試技術(shù)的研究與創(chuàng)新

郝 強(qiáng)，趙友鵬，吳克斌，陳潤晶，姜麗娜

（國網(wǎng)丹東供電公司，遼寧 丹東 118001）

變電站自動化系統(tǒng)調(diào)試技術(shù)的研究與創(chuàng)新

郝 強(qiáng)，趙友鵬，吳克斌，陳潤晶，姜麗娜

（國網(wǎng)丹東供電公司，遼寧 丹東 118001）

變電站自動化系統(tǒng)調(diào)試是變電站調(diào)試的核心與難點(diǎn)，調(diào)試難度大，不確定因素多，工期較長，調(diào)試質(zhì)量直接關(guān)系到以后變電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行，根據(jù)多年來從事變電站自動化系統(tǒng)現(xiàn)場調(diào)試經(jīng)驗(yàn)，緊密結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，從遙信量調(diào)試技術(shù)、遙測量調(diào)試技術(shù)、調(diào)試指導(dǎo)思想、疑難故障原因查找方面進(jìn)行深入研究，取得了多項創(chuàng)新成果。這些新成果在多座220 kV和66 kV變電站調(diào)試現(xiàn)場應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)并解決了設(shè)備隱患和存在的問題，提高了調(diào)試效率，保證了調(diào)試質(zhì)量。

變電站；自動化系統(tǒng)；調(diào)試技術(shù)；遙測；遙信

變電站自動化系統(tǒng)調(diào)試難度大，不確定因素多，工期較長。變電站自動化設(shè)備種類多，提供成套設(shè)備的生產(chǎn)廠家有10多個，如果加上生產(chǎn)消弧線圈、SVQC、直流屏的廠家會更多。變電站自動化技術(shù)更新快，從微機(jī)遠(yuǎn)動、微機(jī)保護(hù)到綜合自動化變電站的不斷完善，發(fā)展到現(xiàn)在智能化變電站的出現(xiàn)及普及［1－2］。現(xiàn)有資料有關(guān)變電站自動化系統(tǒng)調(diào)試的，大都只談一般性的方法，創(chuàng)新點(diǎn)不多、實(shí)踐指導(dǎo)性不強(qiáng)［3－7］。

變電站自動化系統(tǒng)調(diào)試是變電站調(diào)試的核心與難點(diǎn)，能否優(yōu)質(zhì)、高效完成變電站自動化系統(tǒng)的調(diào)試，關(guān)系到能否按時完成繁忙的新建、改造變電站的任務(wù)，關(guān)系到以后變電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

1 遙信量調(diào)試技術(shù)研究與創(chuàng)新

1.1 遙信信號分類理論

現(xiàn)有的電力系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控原理將遙信信號分為斷路器、隔離開關(guān)位置信號及保護(hù)、自動裝置動作信號等（如圖1所示），僅是針對硬接點(diǎn)開入的信號，已不能滿足生產(chǎn)實(shí)際需要［8］。

圖1 傳統(tǒng)遙信信號分類

根據(jù)遙信信號不同的特點(diǎn)，將遙信分為實(shí)遙信和虛遙信，實(shí)遙信就是傳統(tǒng)的硬接點(diǎn)遙信信號，虛遙信是微機(jī)軟件判斷產(chǎn)生的信號，包括微機(jī)保護(hù)裝置通過報文上送的各種保護(hù)動作信號，遠(yuǎn)動通信管理機(jī)產(chǎn)生的通信中斷信號及軟件合成信號等。虛遙信分為反應(yīng)狀態(tài)信號和瞬動信號（如圖2所示）。

圖2 創(chuàng)新后的遙信信號分類

在這一理論的指導(dǎo)下，根據(jù)遙信信號不同的特點(diǎn)進(jìn)行檢驗(yàn)。調(diào)試時發(fā)現(xiàn)某公司的產(chǎn)品不區(qū)分反應(yīng)狀態(tài)信號和瞬動信號，如主變差動保護(hù)TA斷線信號就是反應(yīng)狀態(tài)的保護(hù)信號，保護(hù)裝置檢測到TA斷線時，發(fā)出TA斷線動作信號，同時閉鎖差動保護(hù)，故障還存在，但又立即發(fā)出TA斷線的復(fù)歸信號，造成誤判，廠家修改程序解決了該問題，保護(hù)裝置檢測到TA斷線故障消除后，發(fā)出TA斷線復(fù)歸信號。調(diào)試時還發(fā)現(xiàn)另一公司綜合自動化裝置，發(fā)出瞬動保護(hù)重合閘動作信號，不是立即返回，而是30 s后返回，從理論上分析，重合閘動作1次后要經(jīng)過20 s充電時間，在余下的10 s如果再次發(fā)生故障，將不上報重合閘動作信息，廠家修改了程序，重合閘動作后立即發(fā)出復(fù)歸報文。該自動化系統(tǒng)投運(yùn)后不久，1條線路就發(fā)生了短路故障，瞬時速斷保護(hù)動作，斷路器分閘，重合閘動作，斷路器合閘，但25 s后，該線路又發(fā)生永久性故障，保護(hù)正確動作，后臺監(jiān)控和主站報出信息正確，實(shí)踐證明了判斷的正確性。

1.2 遙信去抖時間設(shè)置［9］

針對硬接點(diǎn)在變位過程抖動，大多采用軟件去抖濾波的方法，即在軟件中設(shè)計1個“遙信去抖時間”（如圖3所示）。在遙信瞬時變位后，若在“遙信去抖時間”內(nèi)，遙信信號返回，則認(rèn)為是干擾信號，而不是真正的變位信號。但這一時間設(shè)置多長合適卻沒有介紹，許多國內(nèi)知名廠家自動化設(shè)備給出的默認(rèn)值都不合適。遙信去抖時間長短的設(shè)置很重要，時間太短可能接點(diǎn)抖動，多報變位信息，過長則可能將正常的變位當(dāng)作抖動去掉。永久性故障時斷路器變化最快的跳、合、跳過程，從斷路器合閘到保護(hù)立即動作再到斷路器分閘需30 ms左右，根據(jù)故障錄波器記錄的開關(guān)量動作時間計算，保護(hù)裝置瞬動接點(diǎn)動作返回時間在55～65 ms，綜合考慮以上情況，一般遙信去抖時間設(shè)置為20 ms是合理的，其他特殊遙信需要單獨(dú)設(shè)置。如控制回路斷線信號是監(jiān)視斷路器控制回路完好的重要信號，但在斷路器分合過程中，瞬間會發(fā)出控制回路斷線信號，可根據(jù)實(shí)際動作返回記錄的SOE時間計算取整設(shè)置，一般設(shè)置為100 ms。很多自動化設(shè)備生產(chǎn)廠家將控制回路斷線信號去抖時間設(shè)置為10 s，雖然去掉了斷路器分合過程中多報的控制回路斷線信號，但卻忽視了生產(chǎn)實(shí)際存在的問題，由于斷路器分合過程中震動等原因，長時間運(yùn)行將造成回路中螺絲松動、接觸不良，控制回路斷線信號過一段時間動作幾秒后返回，若設(shè)置時間過長，則可能將正確反映控制回路接觸不良時發(fā)出的信號當(dāng)作抖動去掉。

圖3 遙信去抖時間

遙信去抖時間設(shè)置很關(guān)鍵，從理論和實(shí)踐分析可以看出，一般遙信去抖時間設(shè)置為20 ms，其他特殊遙信需要單獨(dú)設(shè)置，控制回路斷線信號根據(jù)實(shí)際動作返回記錄的SOE時間計算取整設(shè)置。

1.3 通信中斷信號調(diào)試方法

通信中斷信號是變電站自動化系統(tǒng)必不可少的信號，可發(fā)現(xiàn)通信線和裝置通信接口硬件故障和裝置CPU死機(jī)故障，但完成1個通信中斷動作復(fù)歸需要約6 min，1個中等規(guī)模的二次變，一般都A、B雙網(wǎng)配置，通信中斷信號至少50個，全部做完至少需要300 min，如果在每個通信中斷動作、復(fù)歸時間內(nèi)繼續(xù)對試其他信號，則容易產(chǎn)生干擾和錯誤，影響對試質(zhì)量。通過研究發(fā)現(xiàn)通信中斷信號從拔網(wǎng)線頭開始到裝置通信中斷信號動作發(fā)出約需要5 min，通信管理裝置有個判斷過程，但恢復(fù)很快，一般立即就報通信中斷信號恢復(fù)。因此，可以集中做通信中斷信號，先依次將各網(wǎng)線頭拔出，全部通信中斷信號會在約6 min后發(fā)出，后臺和集控站將依次看到各裝置的通信中斷信號，然后插上1個網(wǎng)線頭就對一下信號，10 min內(nèi)可完成對試。

2 遙測量調(diào)試技術(shù)

2.1 溫度量調(diào)試

精確地改變熱電阻所測的溫度不容易做到，通過研究發(fā)現(xiàn)熱電阻阻值和溫度的關(guān)系不是線性關(guān)系，但可通過查分度表查出常用的Pt100電阻53℃時對應(yīng)的阻值是120.55 Ω（如表1所示）。熱電阻可通過串聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)電阻的方法精確地計算出溫度變送器和測控裝置的誤差。

2.2 遙測誤差計算方法

1個變電站上百個遙測量疊加，然后計算誤差，需要花費(fèi)很多時間。變電站電壓等級不同，各線路可選擇不同的TA變比，計算的遙測量有很大差異，通過編寫遙測誤差表解決了該問題，遙測誤差表如表2所示。

表1 Pt100工業(yè)鉑電阻分度值（部分）

表2 遙測誤差表（部分）

遙測誤差表給出了0.5級和1.0級2種等級誤差數(shù)據(jù)，可同時滿足現(xiàn)場RTU和調(diào)控中心對精度的要求。

通過表2給出的誤差范圍，可看出后臺和調(diào)控中心的數(shù)據(jù)是否滿足精度要求，加快了遙測量的檢驗(yàn)速度。

表2中的電流和電壓可根據(jù)需要改變，數(shù)據(jù)可根據(jù)編好的公式自動改變，以適應(yīng)現(xiàn)場不同電壓等級、多種TA變比的需要。

3 調(diào)試指導(dǎo)思想

先依次選擇不同型號的裝置進(jìn)行試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)問題特別是程序問題及時改正，然后再全面試驗(yàn)，這樣可以避免改程序后的大量重復(fù)工作。

聯(lián)調(diào)試驗(yàn)盡量模擬實(shí)際。如帶斷路器傳動時，每條線路模擬1次永久性故障，斷路器有1個跳、合、跳的過程。經(jīng)過這樣的檢驗(yàn)，變電站運(yùn)行后的各種故障，自動化系統(tǒng)都能正確反應(yīng)。

熟練掌握設(shè)備的操作方法和性能原理，對不同特點(diǎn)的設(shè)備有針對性地檢驗(yàn)。例如四方公司轉(zhuǎn)發(fā)SOE需要單獨(dú)的轉(zhuǎn)發(fā)表，實(shí)際做的信號才會發(fā)SOE，應(yīng)注意和調(diào)控中心對試時每個遙信信號都是實(shí)際做出，并對試每個遙信的SOE。

4 疑難故障原因查找［10］

當(dāng)與主站對試時，主站收不到信息或收到的信息不正確，檢查現(xiàn)場通信管理機(jī)中的設(shè)置和主站庫的設(shè)置，如果都沒有問題，則很難判斷出故障原因，只有通過錄取報文，分析是現(xiàn)場原因還是主站原因，一般都是深層次程序的原因。

5 結(jié)束語

這些研究成果在新上和改造的220 kV和66 kV變電站調(diào)試現(xiàn)場應(yīng)用，取得了很好的效果。發(fā)現(xiàn)并解決了多個知名大公司設(shè)備存在的問題，如遠(yuǎn)動機(jī)在模擬事故跳閘時漏發(fā)遙信變位、主站101規(guī)約下發(fā)的報文錯誤和104規(guī)約接收程序有時丟遙信變位等廠家設(shè)備的嚴(yán)重缺陷，保證了調(diào)試質(zhì)量，提高了調(diào)試效率，優(yōu)質(zhì)、高效地完成了多座變電站自動化系統(tǒng)的調(diào)試。

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［10］廖澤友，蔡運(yùn)清.IEC60870－5－103和IEC60870－5－104協(xié)議應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)［J］.電力系統(tǒng)自動化，2003，27（4）：66－68.

Research and Innovation on Debugging Technology of Substation Automation System

HAO Qiang，ZHAO You?peng，WU Ke?bin，CHEN Run?jing，JIANG Li?na
（State Grid Dandong Power Electric Supply Company，Dandong，Liaoning 118001，China）

The debugging of substation automation system is the core and difficulty，it is difficult and duration is longer.The quality of debugging is directly related to the safe and stable operation of substation.According to debug experiences including debugging technol?ogy of remote signal，debugging technology of remote measurement，the guiding ideology and lookup technology of difficult fault，many innovative achievements are obtained.The debugging technology are applied in many 220 kV and 66 kV substations and achieves very good results.It solves many problems of domestic well?known protection automation equipment.The innovative achievements im?prove the efficiency of debugging and ensure test quality.

Substation；Substation automation system；Debugging technology；Telemetery；Telesignalization

TM63

A

1004－7913（2015）12－0036－03

郝 強(qiáng)（1978—），男，學(xué)士，高級工程師，高級技師，從事變電站保護(hù)自動化、調(diào)度自動化研究工作。

2015－09－15）