變電站自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)研究

錢同川

【摘要】隨著智能變電站的大規(guī)模投入使用，數(shù)字化設(shè)備相對(duì)于傳統(tǒng)設(shè)備的區(qū)別對(duì)專業(yè)人員提出了更高的學(xué)習(xí)要求，智能變電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行必將需要從業(yè)者在現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)更多的專業(yè)知識(shí)和技能的提升。但在智能變電站實(shí)際工作中，工作人員測(cè)試條件和技術(shù)能力目前仍有待提高。本技術(shù)研究前期分析了現(xiàn)有實(shí)際工作中存在的主要問(wèn)題，研究一些技術(shù)方法和測(cè)試裝置，旨在克服實(shí)際的困難，提升現(xiàn)場(chǎng)工作的簡(jiǎn)便和實(shí)效性。

【關(guān)鍵詞】智能變電站；手持式；測(cè)試儀器

1前期準(zhǔn)備調(diào)研工作

本課題開展了大量的前期調(diào)研和需求分析工作，針對(duì)智能變電站工作中測(cè)試、校驗(yàn)、分析以及相關(guān)知識(shí)的培訓(xùn)情況等調(diào)閱，通過(guò)需求分析確定了本課題能研究客服解決的問(wèn)題，并針對(duì)存在的問(wèn)題提出可行的技術(shù)方案。調(diào)研中發(fā)現(xiàn)目前存在的主要問(wèn)題表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：1.數(shù)字化專業(yè)知識(shí)不熟悉，能力薄弱，對(duì)智能站的構(gòu)架、基礎(chǔ)以及虛端子等概念還不清晰，無(wú)法對(duì)SCD文件的連接進(jìn)行判斷查看；2.相較于傳動(dòng)保護(hù)裝置對(duì)于數(shù)字化保護(hù)設(shè)備不熟悉，校驗(yàn)方式方法未能掌握；3.對(duì)現(xiàn)有數(shù)字化設(shè)備的校驗(yàn)測(cè)試儀器使用未能掌握，測(cè)試方法流程不清楚，同時(shí)也增加了對(duì)現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)設(shè)備調(diào)試的復(fù)雜度；4.由于接觸數(shù)字化裝置時(shí)間不長(zhǎng)，對(duì)于智能變電站的異常情況、告警情況、動(dòng)作問(wèn)題的分析經(jīng)驗(yàn)不足，尤其是在一些偶發(fā)性動(dòng)作，缺少足夠的經(jīng)驗(yàn)積累。

2設(shè)計(jì)思路

針對(duì)以上的問(wèn)題，本課題提出設(shè)計(jì)一款手持式的便攜裝置，用于保護(hù)裝置的測(cè)試、分析校驗(yàn)等功能。具體需要研究?jī)?nèi)容包括有：①采樣值傳輸標(biāo)準(zhǔn)體系：當(dāng)前采用的電氣采樣的數(shù)字化傳輸模式提高了站內(nèi)的信息容量，簡(jiǎn)化了變電站的信息共享及設(shè)備間互操作。②SCD文件解析：SCD文件是通過(guò)XML文件格式來(lái)描述的，本次研究采用應(yīng)用范圍比較廣泛的DOM解析方法。它的特點(diǎn)是可以在任何時(shí)候訪問(wèn)XML文檔中的任何一部分?jǐn)?shù)據(jù)，特別是當(dāng)文檔比較大或結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜時(shí)，可以提高程序的運(yùn)行效率。③硬件平臺(tái)擬考慮FPGA+ARM相結(jié)合的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，F(xiàn)PGA用來(lái)保證SV數(shù)據(jù)的等間隔傳輸。在考慮發(fā)送常規(guī)的SV數(shù)據(jù)的同時(shí)，需要發(fā)送SV數(shù)據(jù)定制的功能，④GOOSE報(bào)文的發(fā)送。GOOSE主要傳輸保護(hù)跳閘、閉鎖等重要報(bào)文，對(duì)其發(fā)送的可靠性和實(shí)時(shí)性要求極高。⑤客戶端通信。研究由本裝置發(fā)作為客戶端給保護(hù)設(shè)備發(fā)出各類保護(hù)裝置內(nèi)有的四遙、壓板、報(bào)告等信息，并實(shí)現(xiàn)保護(hù)裝置能正確讀取識(shí)別。⑥設(shè)計(jì)自動(dòng)化邏輯。可實(shí)現(xiàn)通過(guò)召喚保護(hù)內(nèi)設(shè)置的定值，分析后能在設(shè)備中生成測(cè)試程序，并通過(guò)控制裝置的輸出達(dá)到試驗(yàn)的目的，并能分析實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)試。

3總體硬件架構(gòu)

本課題研究的裝置主要由32位嵌入式CPU系統(tǒng)和對(duì)外接口組成，對(duì)外接口包括8組光以太網(wǎng)、3組光串口、一個(gè)SD卡接口、USB接口、一個(gè)電以太網(wǎng)口。鋰電池供電，自帶按鍵與屏幕，可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)控制設(shè)備光以太網(wǎng)接口實(shí)現(xiàn)IEC61850-9-1/2、GOOSE報(bào)文的接收與發(fā)送、IEEE1588報(bào)文的接收，可接入光數(shù)字保護(hù)裝置、合并單元、智能終端及IEEE1588時(shí)鐘；光串口采用復(fù)用技術(shù)，可接入FT3接口的光數(shù)字保護(hù)裝置、合并單元，或具有光IRIG-B的時(shí)間同步系統(tǒng)，電以太網(wǎng)口實(shí)現(xiàn)MMS客戶端、服務(wù)端通訊仿真，SD、USB接口支持全站配置文件的導(dǎo)入和錄波數(shù)據(jù)的導(dǎo)出。

4裝置實(shí)現(xiàn)效果及實(shí)施成效

設(shè)計(jì)的裝置可實(shí)現(xiàn)專業(yè)人員針對(duì)智能站保護(hù)裝置常用的測(cè)試與校驗(yàn)功能，而且具備自動(dòng)生成和分析功能，具備有如：①電壓電流試驗(yàn)可手動(dòng)輸入測(cè)量數(shù)值，也可改變步長(zhǎng)變化，控制對(duì)裝置的輸入數(shù)值；②整組試驗(yàn)，具備常見的整組試驗(yàn)功能，也具備單相、兩相、三相故障類型的模擬；③狀態(tài)系列，可模擬實(shí)際故障情況下的多個(gè)狀態(tài)變化信息，按照時(shí)間或是手動(dòng)控制狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，發(fā)送報(bào)文以反映試驗(yàn)結(jié)果。④報(bào)文測(cè)試，可模擬各種SV、GOOSE參數(shù)錯(cuò)誤或是錯(cuò)誤報(bào)文等；⑤MMS客戶端/服務(wù)端，可以讀取裝置定值、裝置參數(shù)、遙測(cè)值、遙信值、壓板值、告警、事件等信息，并具備修改寫入功能，也可以仿真不同智能裝置的MMS通訊，具備上送裝置信息功能⑥、自動(dòng)化測(cè)試，通過(guò)召喚定值、分析定值、設(shè)置加量、控制輸出、檢測(cè)結(jié)果等全面的流程，進(jìn)行對(duì)二次設(shè)備自動(dòng)測(cè)試。

實(shí)施后：通過(guò)測(cè)試設(shè)備能方便檢修人員查看智能變電站配置信息和各設(shè)備聯(lián)絡(luò)關(guān)系、整體構(gòu)架等系統(tǒng)體系的熟悉，提升專業(yè)人員對(duì)數(shù)字化設(shè)備故障排查能力和拓展思路，克服原有測(cè)試設(shè)備對(duì)智能站設(shè)備的運(yùn)行工況測(cè)試、分析能力的局限性，手持式的裝置在專業(yè)人員日常工作中具備攜帶方便、操作便捷的功效，同時(shí)能簡(jiǎn)化測(cè)試流程，縮短測(cè)試準(zhǔn)備時(shí)間，加快測(cè)試進(jìn)度。此外更能建立標(biāo)準(zhǔn)化的智能變電站測(cè)試校驗(yàn)體系，同時(shí)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化測(cè)試校驗(yàn)工作，提高智能變電站的測(cè)試、調(diào)試工作。

5經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益

在研究技術(shù)使用以來(lái)，使測(cè)試操作更加便捷，攜帶更為方便，工作效率提升明顯，較之以往大幅度縮短了測(cè)試時(shí)間，同時(shí)也減少了間隔的停役時(shí)間。就數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)來(lái)看，該系統(tǒng)大大減少了測(cè)試所花費(fèi)的時(shí)間和人力成本，經(jīng)濟(jì)效益是不言而喻的。另一方面，新成果的應(yīng)用可以減少運(yùn)行設(shè)備停役的時(shí)間，提高了電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性，減少了停電次數(shù)，為群眾提供了舒適的環(huán)境，提高了電力部門的社會(huì)形象。

6項(xiàng)目推廣前景和價(jià)值

隨著電力技術(shù)的發(fā)展和變電站的擴(kuò)建，我們的設(shè)備管理帶來(lái)越來(lái)越大的壓力。本項(xiàng)目面對(duì)工作中遇到的實(shí)際難題，群策群力，通過(guò)變電站測(cè)試設(shè)備的研制，從而提高了測(cè)試校驗(yàn)?zāi)芰Γ哂芯薮蟮耐茝V應(yīng)用價(jià)值。