智能變電站二次系統(tǒng)調(diào)試方法研究

劉振浩

（中國能源建設(shè)集團(tuán)廣東火電工程有限公司，廣東 廣州 510000）

0 引 言

為保障智能變電站的穩(wěn)定運(yùn)行和順利投運(yùn)，需要對(duì)智能變電站進(jìn)行調(diào)試。調(diào)試和驗(yàn)收智能變電站中的電氣設(shè)備，保證二次系統(tǒng)中的設(shè)備性能，以滿足二次系統(tǒng)的運(yùn)行要求。十二五和十三五規(guī)劃建設(shè)以來，智能變電站數(shù)量和規(guī)模不斷擴(kuò)張，其二次系統(tǒng)的調(diào)試和建設(shè)也越來越受關(guān)注。因此，在對(duì)智能變電站二次系統(tǒng)調(diào)試的研究中，主要對(duì)調(diào)試技術(shù)和方法進(jìn)行研究，以提升智能變電站的調(diào)試和運(yùn)行水平，從而為全新智能變電站的調(diào)試和運(yùn)營提供參考[1]。

1 智能變電站二次系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

智能變電站的研究是在一定標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定的基礎(chǔ)上進(jìn)行的（主要是2011年由國家電網(wǎng)提出的《新建變電站設(shè)計(jì)補(bǔ)充規(guī)定》）。二次系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包括站控層、間隔層以及過程層3層，結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1.1 過程層

圖1 智能變電站二次系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

智能變電站二次系統(tǒng)中的過程層設(shè)備包括智能終端、合并單元以及必要的過程層網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)。智能變電站二次系統(tǒng)過程層的主要作用是采集電流和電壓互感器中的相關(guān)信息，實(shí)現(xiàn)模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換，將數(shù)字量傳輸?shù)奖Ｗo(hù)裝置執(zhí)行計(jì)算和分析操作，然后保護(hù)裝置給出指令傳遞到智能終端，進(jìn)而傳輸?shù)揭淮卧O(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)其的控制。

1.2 間隔層

智能變電站二次系統(tǒng)中的間隔層設(shè)備包括測(cè)控裝置、配備保護(hù)裝置、相匹配的故障錄波器、報(bào)文分析儀以及相關(guān)輔助裝置等。間隔層能實(shí)現(xiàn)對(duì)保護(hù)裝置內(nèi)部和交流量的計(jì)算分析，判定保護(hù)裝置是否動(dòng)作，以此給出報(bào)警信息。間隔層具有可靠性、選擇性、速動(dòng)性以及靈敏性等特點(diǎn)。

1.3 站控層

智能變電站二次系統(tǒng)中的站控層設(shè)備，包括運(yùn)動(dòng)通信管理機(jī)、站控層監(jiān)控系統(tǒng)以及網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)等。站控層要求站內(nèi)系統(tǒng)能實(shí)時(shí)反映系統(tǒng)的交流數(shù)據(jù)。二次系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，若前面兩個(gè)層給出相應(yīng)的告警動(dòng)作，那么站控層的監(jiān)控系統(tǒng)將實(shí)現(xiàn)信息的采集和分析，并根據(jù)采集和分析的結(jié)果給出相應(yīng)的動(dòng)作和反應(yīng)，并將動(dòng)作和反應(yīng)以數(shù)字信息的方式傳遞回調(diào)控中心。調(diào)控中心進(jìn)一步分析后給出相應(yīng)動(dòng)作和指示，同時(shí)結(jié)合站控層實(shí)現(xiàn)控制二次系統(tǒng)中設(shè)備的運(yùn)行[2]。

2 智能變電站二次系統(tǒng)調(diào)試的主要內(nèi)容

2.1 二次系統(tǒng)調(diào)試的主要目的

首先，通過二次系統(tǒng)調(diào)試，明確智能變電站二次系統(tǒng)中各部分的執(zhí)行情況。其次，通過二次系統(tǒng)調(diào)試，明確智能終端等體系單位之間的聯(lián)系和互操作性。最后，通過二次系統(tǒng)調(diào)試，有效保障智能操作系統(tǒng)間的可靠協(xié)調(diào)運(yùn)行。就目前智能變電站二次系統(tǒng)的調(diào)試而言，主要采用的方式是一致性測(cè)試。一致性測(cè)試一般從通信接口處進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)電平信息等數(shù)據(jù)流的監(jiān)測(cè)和分析，以此確定不同體系和不同設(shè)備間的互操作性。一致性測(cè)試是智能變電站二次測(cè)試的核心。智能變電站二次系統(tǒng)的調(diào)試過程中會(huì)涉及大量的測(cè)試裝備，在進(jìn)行二次系統(tǒng)調(diào)試中需要保證系統(tǒng)和設(shè)備的質(zhì)量。

2.2 二次系統(tǒng)調(diào)試的主要內(nèi)容

2.2.1 虛端子聯(lián)接檢查

對(duì)于智能變電站二次系統(tǒng)，相關(guān)設(shè)計(jì)院和設(shè)備廠商必須注重ICD文件和圖紙的深入研究，確定虛端子映射情況并給出虛端子表，得到相應(yīng)的SCD文件。虛端子是二次回路中的端子排圖，在二次回路中具有重要作用，因此需要注重對(duì)虛端子的檢查。

2.2.2 數(shù)據(jù)采集功能調(diào)試

數(shù)據(jù)采集功能調(diào)試主要包括遙信量采集功能校驗(yàn)和遙測(cè)采集功能校驗(yàn)，實(shí)質(zhì)是模擬信號(hào)采集。使用測(cè)試儀注入額定交流量進(jìn)行測(cè)定，同時(shí)間隔保護(hù)裝置和合并單元間，通過直接采集方式采集SV數(shù)值，通過模入量分析顯示裝置主運(yùn)行工況，以判斷裝置精確度及其是否正確。

2.2.3 控制功能調(diào)試

控制功能調(diào)試主要包括對(duì)控制操作和控制閉鎖條件等進(jìn)行檢查。裝置啟動(dòng)操作能通過遠(yuǎn)方控制實(shí)現(xiàn)，同時(shí)能通過控制功能實(shí)現(xiàn)校驗(yàn)裝置控制檢查。

2.2.4 保護(hù)管理調(diào)試

智能終端、母線保護(hù)、主變保護(hù)、合并單元以及線路保護(hù)的校驗(yàn)，是二次系統(tǒng)校驗(yàn)的核心和重點(diǎn)。調(diào)試時(shí)，首先要檢驗(yàn)軟件的基體信息，以保證版本信息等和保護(hù)管理調(diào)試功能相匹配。結(jié)合模擬和裝置加量等進(jìn)行故障分析，得到關(guān)于保護(hù)裝置動(dòng)作的報(bào)告，報(bào)告以GOOSE報(bào)文的形式進(jìn)行展示。仔細(xì)檢查操作回路和交流回路等二次回路，進(jìn)行動(dòng)作保護(hù)時(shí)，跳閘出口必須要保證一致。另外，對(duì)于故障錄波器和網(wǎng)絡(luò)報(bào)文分析儀等輔助保護(hù)裝置等，需給出保護(hù)動(dòng)作信息。對(duì)于保護(hù)裝置的功能壓板，需進(jìn)行調(diào)試及試驗(yàn)。邏輯功能作為校驗(yàn)核心內(nèi)容，在校驗(yàn)中要檢驗(yàn)其匹配性和對(duì)應(yīng)性。

全站時(shí)間同步系統(tǒng)可保證智能變電站二次系統(tǒng)調(diào)試的同步對(duì)時(shí)。自動(dòng)化通信系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)信息和動(dòng)作信號(hào)等均需要傳遞回站內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)，以確保其正常通信。后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)則實(shí)現(xiàn)對(duì)站內(nèi)設(shè)備的監(jiān)控。

2.3 二次系統(tǒng)調(diào)試的流程

智能變電站二次系統(tǒng)調(diào)試相關(guān)測(cè)試活動(dòng)的開展，一般由現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試部門進(jìn)行協(xié)調(diào)，包括科學(xué)統(tǒng)籌體系調(diào)試、帶負(fù)荷調(diào)試以及分體系調(diào)試等內(nèi)容。結(jié)合以往智能變電站二次系統(tǒng)調(diào)試的相關(guān)工作經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)調(diào)試中必須要注重不同體系和不同設(shè)備之間的聯(lián)調(diào)，加大調(diào)試力度。目前，聯(lián)調(diào)測(cè)試中仍存在問題，直接影響智能變電站的互操作性。智能變電站二次系統(tǒng)調(diào)試中，需按照一定的安全規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，保證調(diào)試能維持智能變電站的穩(wěn)定運(yùn)行要求。進(jìn)行二次系統(tǒng)調(diào)試和聯(lián)調(diào)的過程中，應(yīng)該和設(shè)備生產(chǎn)方進(jìn)行溝通。此外，二次系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)性能等內(nèi)容應(yīng)避開生產(chǎn)方進(jìn)行自主調(diào)試[3-4]。

3 智能變電站二次系統(tǒng)調(diào)試方法

3.1 過程層

3.1.1 合并單元

合并單元是過程層的典型代表，必須進(jìn)行調(diào)試。合并單元的運(yùn)行必須和常規(guī)的電磁互感器進(jìn)行密切協(xié)調(diào)配合，保障二次系統(tǒng)中的模擬信號(hào)能有效傳輸至合并單元。在向合并單元和保護(hù)裝置等傳輸信號(hào)時(shí)，模擬信號(hào)需轉(zhuǎn)換為相匹配的數(shù)字信號(hào)，從而保證其傳輸?shù)挠行浴?/p>

3.1.2 智能終端

智能終端的主要功能是保證GOOSE報(bào)文的準(zhǔn)確性，實(shí)施科學(xué)處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)開關(guān)和主變壓器等的有效控制。智能終端能準(zhǔn)確反映一次設(shè)備的告警信息和運(yùn)行狀態(tài)。這一過程中的信息會(huì)進(jìn)行相應(yīng)壓縮和整理打包，將打包好的信息歸納總結(jié)并處理形成GOOSE形式傳遞到保護(hù)裝置中存儲(chǔ)。在智能變電站的二次系統(tǒng)調(diào)試中引入雙重化配置，一般采用就地直接安裝的方式，將其集成到智能匯控柜中。

3.2 間隔層

間隔層是二次系統(tǒng)的核心，主要由測(cè)控裝置、輔助裝置以及保護(hù)裝置構(gòu)成。在二次系統(tǒng)調(diào)試過程中，間隔層調(diào)試占比較大，需要結(jié)合不同裝置的運(yùn)行情況和功能進(jìn)行逐一校驗(yàn)，尤其是可靠性和動(dòng)作準(zhǔn)確性校驗(yàn)。不同裝置的調(diào)試需要結(jié)合保護(hù)原理圖進(jìn)行原理簡(jiǎn)化，以便工作人員和調(diào)試人員進(jìn)行分析，從而更直觀地進(jìn)行相應(yīng)操作。此外，要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化升級(jí)，改進(jìn)傳統(tǒng)變電站的調(diào)試技術(shù)，并引入到智能變電站調(diào)試中，進(jìn)一步探索智能變電站的調(diào)試試驗(yàn)，最終總結(jié)出適用于智能變電站的調(diào)試技術(shù)，在保障智能變電站調(diào)試質(zhì)量的基礎(chǔ)上，節(jié)約更多的成本和時(shí)間[5]。

3.3 站控層

站控層作為智能變電站中的站內(nèi)監(jiān)控部分，由站控層網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)和后臺(tái)機(jī)構(gòu)成。因此，站控層的調(diào)試主要包括后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)調(diào)試和自動(dòng)化通信系統(tǒng)的檢查。自動(dòng)化通信系統(tǒng)的檢查需要對(duì)遠(yuǎn)程信息進(jìn)行監(jiān)視與采集，也必須對(duì)站控層傳輸規(guī)約和應(yīng)用功能等進(jìn)行相關(guān)測(cè)試。對(duì)于后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)的測(cè)試而言，要保證其能夠完整反映一次設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和連接方式，同時(shí)需實(shí)時(shí)更新其上傳的畫面和數(shù)據(jù)。此外，事故查詢功能和動(dòng)作保護(hù)報(bào)告需在保證準(zhǔn)確的前提下實(shí)時(shí)更新。

4 結(jié) 論

對(duì)于智能變電站二次系統(tǒng)調(diào)試而言，必須保證原理淺顯易懂，提出的調(diào)試方法和研究方法能夠真正和二次系統(tǒng)實(shí)際調(diào)試相結(jié)合，保證研究的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。