對智能變電站二次系統(tǒng)調(diào)試方法的分析與認識

周 平

（國電南瑞科技股份有限公司，江蘇南京 211100）

0 引言

智能變電站作為電力行業(yè)中的關(guān)鍵組成，承擔著重要的變電任務。變電技術(shù)本身就是一種綜合性技術(shù)。變電站二次系統(tǒng)是智能變電站中的重要組成，關(guān)系到整個變電站運行的安全性和穩(wěn)定性，因此在二次系統(tǒng)調(diào)試工作中，相關(guān)技術(shù)人員需要綜合考慮多種因素，選取合理的系統(tǒng)調(diào)試方法，有序開展生產(chǎn)和組織工作，保障各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)的有序推進。這樣，一方面能夠為變電站的穩(wěn)定運行提供保障，另一方面也能有效延長相關(guān)電力設備的使用周期[1-5]。

1 智能變電站的概述及特征

不同于傳統(tǒng)的變電站，智能變電站加強了對信息技術(shù)和信息設備的利用，運行效率顯著提升，工作模式不斷更新和完善，為電力行業(yè)的建設和發(fā)展提供了有效保障。通信平臺網(wǎng)絡化、全站信息數(shù)字化是智能變電站的顯著特點。變電站可以借助相關(guān)設備完成信息的收集、測量和處理工作，電力技術(shù)人員的工作壓力大幅降低。結(jié)合變電站的具體功能，可以將智能變電站的二次系統(tǒng)細分為過程層、間隔層和站控層（如圖1 所示）。與傳統(tǒng)的變電站相比，該類變電站在維護和調(diào)試工作上有著較大的轉(zhuǎn)變，從物理角度來看取消了硬接線，因此加強對相關(guān)調(diào)試方法的分析和研究很有必要。

圖1 智能變電站系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

結(jié)合智能變電站的實際建設和管理情況來看，智能變電站主要有以下幾項功能特性：二次設備網(wǎng)絡化、運行控制自動化、信息交換標準化、一次設備智能化和二次系統(tǒng)一體化。為了提升變電站的運行效率，也為了保障二次系統(tǒng)調(diào)試工作的穩(wěn)步推進，不同設備系統(tǒng)的互操作性需要達到更高的要求。

2 二次系統(tǒng)調(diào)試概述

智能變電站二次調(diào)試內(nèi)容較為復雜，主要可以細分為集成測試、全系統(tǒng)聯(lián)調(diào)、出廠檢驗和帶載荷試驗等。出廠檢驗和集成測試需要在變電站出廠前完成，在完成基礎(chǔ)性的安裝工作后，推進相應的現(xiàn)場調(diào)試工作，可以細分為全系統(tǒng)聯(lián)調(diào)、帶載荷實驗和子系統(tǒng)調(diào)試等。通信測試、性能測試和互操作性測試是集成測試中的主要內(nèi)容[6]。出廠檢驗工作主要包括絕緣測試、連接件緊固情況和外觀檢查等。通過相關(guān)的測試工作，能夠?qū)Σ煌ㄐ旁O備的通信連接情況進行檢測，有利于相關(guān)技術(shù)人員把握系統(tǒng)的性能。此外，有序開展測試工作，也能在短時間內(nèi)發(fā)現(xiàn)智能變電站中存在的問題，及時采取有效的解決措施，對于規(guī)避一些不可預見的風險有著重要意義。全系統(tǒng)聯(lián)調(diào)、帶載荷試驗和子系統(tǒng)調(diào)試都開展于變電站安裝工作之后，首先推進不同子系統(tǒng)的分部調(diào)試工作，然后，推進進一步的系統(tǒng)聯(lián)調(diào)工作，檢查系統(tǒng)軟件程序的運算邏輯，保障相關(guān)算法能夠滿足變電站運行的實際需求。

3 智能化變電站二次系統(tǒng)調(diào)試的重點內(nèi)容

3.1 繼電保護系統(tǒng)調(diào)試

通過相關(guān)故障的模擬仿真，能夠為繼電保護功能的檢查創(chuàng)造條件，同時監(jiān)控后臺和智能操作箱也能夠直觀顯示出相應的保護動作信息，并對聯(lián)閉鎖信息的正確性進行檢查。如果安裝現(xiàn)場的條件允許，可以推進保護傳動工作，對于擴大檢查范圍有著較大幫助。結(jié)合相關(guān)檢查工作來看，監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)調(diào)實驗和帶回路整組試驗在系統(tǒng)通信狀態(tài)的檢查中應用較為廣泛[7]。

3.2 網(wǎng)絡通信調(diào)試

得益于計算機仿真技術(shù)的應用，智能化電網(wǎng)的調(diào)度工作有了高效的工具，各類智能設備的環(huán)保性能大幅提升，能夠有效推進通信平臺網(wǎng)絡化、信息數(shù)字化的建設，促進平臺內(nèi)部相關(guān)資源的共享和交流。值得注意的是，在通信網(wǎng)絡異常問題的應對過程中，可以適時開展通信功能檢驗工作，如果通信網(wǎng)絡出現(xiàn)了故障和問題，能夠及時獲取故障位置，從而在短時間內(nèi)修復故障。電氣量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)作為相關(guān)系統(tǒng)中的代表，有利于推進變電站的轉(zhuǎn)型和升級。智能化變電站逐漸成為變電站的主要形式，對于智能電網(wǎng)的建設有著重要意義，相關(guān)工作人員可以結(jié)合自身的需求對不同的分系統(tǒng)單元進行保護。

3.3 二次回路檢測

光纖是智能變電站中的主要傳輸介質(zhì)，通過光收發(fā)裝置功率測試、光纖頭清潔度檢測、光纖網(wǎng)絡鏈路狀態(tài)檢查和誤碼率測試等工作，對光纖以太網(wǎng)物理連接的可靠性和穩(wěn)定性進行檢查，借助網(wǎng)絡分析儀等專業(yè)的儀器實現(xiàn)對網(wǎng)絡性能的有效監(jiān)測。此外，網(wǎng)絡也是智能變電站中的關(guān)鍵組成，可以細分為MMS 網(wǎng)、GOOSE 網(wǎng)和SV 網(wǎng)等。在一些智能變電站中安裝網(wǎng)絡分析系統(tǒng)，能夠?qū)ο到y(tǒng)中的不同網(wǎng)絡信息和數(shù)據(jù)進行監(jiān)視和分析，能夠幫助相關(guān)技術(shù)人員完成故障的定位工作。一些變電站在過程層和間隔層中還配置了一些交換機，如果交換機出現(xiàn)了故障，可能會擴大事故的影響范圍，因此在日常工作中需要采取有效措施提升交換機運行的可靠性。

3.4 保護裝置測試

保護裝置的調(diào)試是為了提升測試工作的效率和質(zhì)量。保護裝置的調(diào)試可細分為以下3 個環(huán)節(jié)：保護裝置輸出調(diào)試、同步電流調(diào)試和電壓采樣檢測調(diào)試。值得注意的是，在輸出調(diào)試工作中，可以借助GOOSE 相關(guān)手段，對輸出信號的正確性進行判斷，同時也能分析保護信號的效果。

同步調(diào)試測試作為電力技術(shù)高速發(fā)展的產(chǎn)物，在同源條件下只需要進行一次升壓和升流操作，能夠在短時間內(nèi)獲取同步數(shù)據(jù)，可以說電壓電流信號光數(shù)字化的發(fā)展為相關(guān)調(diào)試工作的推進創(chuàng)造了有利條件。

最后是電壓和電流的采樣檢測調(diào)試工作。結(jié)合光數(shù)字保護測試儀的檢測結(jié)果來看，雖然相關(guān)檢測數(shù)據(jù)的準確性得到了顯著的提升，但是在信號的傳輸過程中，受到外部因素的影響，難免會出現(xiàn)一些誤差，對數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性產(chǎn)生負面影響。如果重新進行采樣，不僅會造成資源浪費，同時也會對采樣結(jié)果的準確性產(chǎn)生負面影響，因此保障電流信號輸入的準確性和電壓輸入的數(shù)字化，在檢測和調(diào)試工作中需要對以往的檢測和調(diào)試經(jīng)驗進行總結(jié)和整合。

3.5 SV采樣部分的調(diào)試

該環(huán)節(jié)的調(diào)試工作同繼電保護系統(tǒng)的調(diào)試工作有一些相似之處，首先，借助對故障的仿真和模擬，掌握電氣系統(tǒng)和設備中的一些關(guān)鍵部位信息，并開展相應的繼電保護檢查工作，包括故障錄波儀是否完成了錄波工作，智能操作箱是否具備正確動作等。如果現(xiàn)場條件符合，也可以采用帶開關(guān)進行保護傳動的方式，對提升考察工作的針對性有著巨大幫助。然后，在傳感器的二次繞組處增加特定量電壓，并采取技術(shù)措施檢查電流和電壓的傳輸性，一方面能夠有效提升供電的穩(wěn)定性，另一方面也能對電壓的傳輸過程有一個正確且全面的認識和了解。

3.6 智能變電站仿真平臺

在全場景的試驗工作中，相關(guān)技術(shù)人員可以利用電力系統(tǒng)仿真軟件和圖形化建模軟件完成相關(guān)建模工作。借助仿真結(jié)果的波形，控制和把握整個調(diào)試過程（如圖2 所示）。合理借助智能操作箱，對分、合閘命令進行檢驗，通過相關(guān)的智能化設備也能在出現(xiàn)問題后處理和整合大量的信息和數(shù)據(jù)，一方面能夠降低相關(guān)工作人員的工作壓力，另一方面也能提升故障診斷工作的可靠性。

圖2 二次回路三維建模及可視化研究

4 傳統(tǒng)變電站二次系統(tǒng)中存在的問題

4.1 供電質(zhì)量難以保證

伴隨人民生活水平和生活質(zhì)量的提升，各行業(yè)對于電力資源的需求量也在不斷提升，工業(yè)用電和農(nóng)業(yè)用電是其中的代表，電網(wǎng)供電負荷增大，使電網(wǎng)的運行管理工作面臨全新的挑戰(zhàn)。相關(guān)技術(shù)人員需要發(fā)揮自身的能動性，有效控制相關(guān)風險，因此，提升電能質(zhì)量顯得尤為重要。波形、頻率和電壓是電能質(zhì)量的集中體現(xiàn)，要想提升電壓輸送的穩(wěn)定性和電能質(zhì)量，不僅要從發(fā)電廠入手，同時也要保障變電站的穩(wěn)定運行。但是在傳統(tǒng)的變電站中，受變電技術(shù)的局限，并不具備相關(guān)的調(diào)壓手段，不僅無法提升電能質(zhì)量，還容易引發(fā)一些供電問題；不僅會影響廣大人民的用電體驗，也會造成不必要的經(jīng)濟損失。

4.2 電力系統(tǒng)可靠性低

為了提升變電站的運行效率和穩(wěn)定性，各類新型電力設備在變電中得以應用。在變電站中的二次系統(tǒng)中，大部分自動裝置和繼電保護裝置都選用晶體管設備和電磁型設備，在具體功能和內(nèi)部構(gòu)造上存在較大差異。一些設備并不具備故障自檢能力，在出現(xiàn)故障和問題后，需要依靠二次系統(tǒng)進行檢測和測試，這造成相關(guān)檢測工作的流程復雜化，檢測工作的針對性較低，相關(guān)檢測人員的工作壓力也比較大。此外，在傳統(tǒng)的變電站中，大部分電力設備聯(lián)系性較強，再加上電力設備的規(guī)格和類型多樣，因此在組合過程中很難進行協(xié)調(diào)和合作，容易引發(fā)各類設計隱患，從長遠角度來看，不利于變電站的后期建設。

5 智能變電站二次系統(tǒng)調(diào)試的策略

5.1 轉(zhuǎn)變系統(tǒng)調(diào)試觀念

正確的系統(tǒng)調(diào)試觀念能夠有效規(guī)避一些常見的調(diào)試問題，同時也能為后期的調(diào)試工作提供正確的導向。受到傳統(tǒng)調(diào)試觀念的影響，相關(guān)調(diào)試人員在后續(xù)工作中處于被動地位，落后的系統(tǒng)調(diào)試觀念不僅無法為調(diào)試工作的推進創(chuàng)造條件，甚至還會對后續(xù)工作的開展造成阻礙，因此要將系統(tǒng)調(diào)試觀念的轉(zhuǎn)變作為調(diào)試工作中的首要任務。

針對系統(tǒng)調(diào)試觀念的轉(zhuǎn)變，首先要明確智能變電站系統(tǒng)調(diào)試工作中的重點和難點，有針對性地推進后續(xù)調(diào)試工作；其次，緊跟行業(yè)和時代的發(fā)展腳步，基于變電站系統(tǒng)調(diào)試工作的實際訴求，推進系統(tǒng)調(diào)試觀念的革新和優(yōu)化。變電站二次系統(tǒng)調(diào)試工作在不同的歷史發(fā)展階段有著不同的訴求，相關(guān)調(diào)試人員要發(fā)揮自身的能動性，緊跟行業(yè)的發(fā)展腳步，推進系統(tǒng)調(diào)試觀念的不斷優(yōu)化。

5.2 提升系統(tǒng)供電質(zhì)量

二次系統(tǒng)調(diào)試工作的開展有助于提升電能質(zhì)量，對于電力行業(yè)的管理和后期發(fā)展有著巨大的推動作用。但從我國一些變電站的管理和發(fā)展情況來看，系統(tǒng)供電質(zhì)量難以提升，推進系統(tǒng)供電質(zhì)量的提升，對于優(yōu)化廣大人民的用電體驗有著巨大幫助。

針對系統(tǒng)供電質(zhì)量的提升，首先要加強對新型供電技術(shù)和供電設備的應用，為電能質(zhì)量的提升奠定堅實的技術(shù)基礎(chǔ)；其次，總結(jié)以往的供電經(jīng)驗，尤其是一些常見的供電問題，針對不同的問題制定不同的應對策略，在出現(xiàn)電力問題后能夠在短期內(nèi)解決；最后，基于用戶的用電需求分析，制定科學的供電計劃。

5.3 推進專業(yè)人才培養(yǎng)

在變電站二次系統(tǒng)的調(diào)試工作中，調(diào)試人員的重要性毋庸置疑。但是從一些變電站的實際運行情況來看，專業(yè)性技術(shù)人才較為匱乏，因此推進專業(yè)人才的培養(yǎng)很有必要，對此主要有以下幾項要點：首先，明確變電站二次系統(tǒng)調(diào)試中的人才需求，有效提升后期人才培養(yǎng)工作的針對性；其次，將綜合素質(zhì)培養(yǎng)作為人才培養(yǎng)工作的最終目標，切實提升相關(guān)技術(shù)人員的專業(yè)素質(zhì)，鍛煉相關(guān)技術(shù)人員的專業(yè)技能，為變電站后期的生產(chǎn)和管理提供高素質(zhì)人才。

6 結(jié)束語

智能變電站二次調(diào)試不僅關(guān)系到變電站自身的管理和發(fā)展，同時也會對電力行業(yè)的后期發(fā)展產(chǎn)生重要影響。因此，變電站要及時轉(zhuǎn)變發(fā)展觀念，緊跟行業(yè)和時代的發(fā)展腳步，不斷推進管理模式和管理制度的創(chuàng)新，選用科學的系統(tǒng)調(diào)試方法，加強對二次調(diào)試工作的重視力度。調(diào)試人員在日常的設備檢修和維護中，要加強對設備關(guān)鍵部位的把握，將經(jīng)驗總結(jié)作為設備維護中的關(guān)鍵任務，為電力行業(yè)的長遠發(fā)展貢獻自身的力量。