低壓變電站自動化設備入網調試驗收方法

邵雅寧，陳 磊

(1.國網北京市電力公司 檢修分公司，北京 100054；2.國網北京通州供電公司，北京 100054）

0 引 言

隨著國家經濟的快速發展，對于電力資源的需求量越來越高，對電能質量的要求也逐步提升[1]。面對這一發展趨勢，電力資源管理系統制定和發布了變電站自動化建設倡導，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，同時減少電力資源調度控制的時間開銷，提高變電站的管理效率[2,3]。要實現這一目標，首先要確保自動化設備的有效接入，通常情況下，對自動化設備安裝情況的檢查和驗收主要通過調試的方式實現[4]。為此，精準有效的調試驗收方法就成為了變電站自動化設備接入的重點，許多學者對此進行了相關研究。其中，文獻[5]提出以智能變電站監控系統為基礎的設備調試驗收方法，通過檢測到的數據判斷設備的運行狀態是否正常，該方法取得了良好的驗收效果，但只有在供電系統具有監控設備時才適用。文獻[6]利用直接組網法驗收智能變電站的設備，具有良好的控制效果，但驗收過程中的時間開銷較大。文獻[7]通過報文解析的方式調試驗收自動化設備的接入情況，這種方法更加智能，可以以計算機為主體實現驗收工作的順利開展，但該系統的裝入會對原有的電力系統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化設備入網調試驗收方法，并通過實驗驗證了所提方法的實際應用效果。

1 低壓變電站全景數據采集

要實現對低壓變電站自動化設備驗收工作的順利開展，需實現對變電站內數據的完整采集，根據數據反饋出的結果，調試分析自動化設備的安裝及運行情況。為此，本文對變電站內的設備本體和對應空間參數進行采集。

在低壓變電站中，自動化設備的參數是變電站正常運行的關鍵，因此本文統一變電站內的配置參數，并用語言SCL進行描述，同時根據變電站內部結構之間的關系，完善自動化設備的IED配置參數和通信配置參數。本文依據不同設備的參數，將具有相同屬性參數的設備進行整理，其中數據交換過程可以表示為：

式中，D表示交換之后屬性出現變化的參數項；Pi、Ti以及Bi分別表示自動化設備的入網接入端口數據、運行時間以及基礎運行參數；n表示低壓變電站中自動化設備的數量。通過式（1），將具有D值輸出的設備作為變電站內數據采集的主要設備。以此為基礎，建立變電站自動化設備全景數據采集方式，根據采集到的變電站全景數據結果對設備進行入網調試驗收。

2 自動化設備入網調試驗收

驗收工作的主要目的是確保設備的正常運行，可以以最佳狀態投入使用，其實質是對異常運行設備進行診斷識別。為此，本文利用上文得到變電站全景數據對異常設備進行識別定位，提高驗收工作的可靠性。將數據參數以線性的形式進行劃分，當劃分區域內出現異常數據時，需確定區域中對應異常數據的具體位置。

依據上述劃分區域，將異常數據調整到可運行的閾值范圍內，并在對自動化設備進行調試時，以異常設備所在區域的數據交換結果為依據進行。當交換得到的同屬性參數項為D，設備的檢測信號為f（i）時，在進行入網參數調整前，需要對該異常信號進行分析，為此本文采用小波變換的方式將信號進行分解，其可以表示為：

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

式中，λ表示檢測信號受設備異常值影響而產生的波動程度。

由此可以得出對異常信號的調整量為：

式中，E即為入網調試驗收時，異常信號調整量。

完成上述調試后，再觀察區域內的數據采集結果，如果仍顯示異常，表明該區域內存在接入異常的設備。此時采用二分裂法對目標區域進行分級排查，以區域內中間節點為界，分別測試異常設備在兩個子區域A1，A2內的運行狀態。如A1，A2內均出現異常，則以同樣的方式分別對二者進行劃分，對應得到A11、A12、A21以及A22共4個子區域，若4個區域內出現異常，則重復上述步驟，直至確定異常設備。如果在初次劃分時僅有一個子區域出現異常，則僅對子區域進行分類排查即可。需要注意的是，以二分裂法進行排查時，在每一次的分裂結果中都要確保有驅動設施存在，如果條件不滿足，則需要通過外載的方式進行補充。通過這樣的方式，實現對低壓變電站自動化設備的入網調試驗收。

3 試驗測試

為了更加全面地分析本文所提出調試驗收方法的效果，進行了試驗測試，同時為了提高測試結果的客觀性，將文獻[5]、文獻[6]以及文獻[7]提出的調試方法作為對照組。

3.1 測試環境

本文以某750 kV的變電站為測試對象，變電站內共包括7條母線（L1üL7）以及對應的7個保護裝置（LB1üLB7），15條線路（X1üX15）以及對應的15個保護裝置（XB1üXB15），1臺主變（Z1）以及對應的兩個保護裝置（ZB1～ZB2），23個斷路器（D1üD23）以及對應的23個保護裝置（DB1üDB23），另外還有16個遠方跳閘保護裝置（TB1üTB16）。根據750 kV變電站的電壓等級特性，將其劃分為3個區域，分別為X，Y，Z。為了提高測試驗收效果分析的準確性，分別將3個區域內對應的自動化設備原件進行編號，其劃分結果如表1所示。

表1 變電站區域劃分結果

按照表1的劃分結果，本文設計了不同的設備異常情況，分別采用4種方法進行驗收測試，并對比其調試驗收結果。

3.2 測試結果

在上述基礎上，分別設置了3種不同異常設備，4種方法的調試驗收結果如表2所示。

表2 不同方法的調試驗收結果

從表2中可以看出，當變電站內設備接入異常由單一設備（線路X5）引起時，4種方法都能夠很好地實現對異常設備的定位，當設備接入異常是由2個設備（如斷路器對應的保護裝置DB1+遠方跳閘保護裝置TB11）復合作用引起時，文獻[5]和本文方法依然能夠實現對異常設備的準確定位，而文獻[6]和文獻[7]均出現了定位錯誤，當引起異常的設備數量增加到3個時，僅有本文提出的方法能夠準確定位故障設備，其余3種方法均出現了明顯誤差，表明本文方法對設備的入網調試驗收具有良好的效果。這是因為本文將變電站的全景數據作為故障定位的基礎，通過數據間的關聯性提高區域定位的精度，降低了外界干擾的影響，也提高了驗收結果的可靠性。

4 結 論

自動化設備應用程度的不斷加深，越來越多的電力系統開始接入自動化設備。在此背景下，有效的自動化設備入網調試驗收方法是確保變電站自動化進程有序推進的重要環節，其不僅關系到變電站的穩定運行，而且對于后期的維護工作也起到至關重要的作用。本文提出低壓變電站自動化設備入網調試驗收方法，能夠實現對變電站中異常設備的準確定位，具有良好的驗收效果，可以為變電站的設備安裝工作提供有價值的參考。