數(shù)字化變電站二次設(shè)備調(diào)試經(jīng)驗(yàn)探討

保定供電公司 王文琦 曹 磊 王江濤 張立輝

1.引言

隨著220kV白洋淀數(shù)字化變電站的投運(yùn)，保定供電公司數(shù)字化變電站的二次設(shè)備維護(hù)工作也已提上日程。電子式互感器、面向通用對(duì)象的變電站事件(GOOSE)功能的運(yùn)用[1]，使得傳統(tǒng)變電站的檢修模式難以適應(yīng)。為此，掌握二次設(shè)備的調(diào)試方法，對(duì)順利展開(kāi)數(shù)字化變電站運(yùn)行維護(hù)工作，非常必要。

2.數(shù)字化變電站的特點(diǎn)

2.1 數(shù)字化變電站的定義[2]

在當(dāng)前技術(shù)條件下，對(duì)數(shù)字化變電站的普遍理解是以數(shù)字式互感器、智能型斷路器為基礎(chǔ)，通過(guò)高速網(wǎng)絡(luò)通信平臺(tái)，使用IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議，能夠?qū)崿F(xiàn)運(yùn)行狀態(tài)的數(shù)字化傳輸，滿足變電站內(nèi)智能電氣設(shè)備間的信息共享和互操作的現(xiàn)代化變電站。

2.2 數(shù)字化變電站的技術(shù)特點(diǎn)

數(shù)字化變電站有別于傳統(tǒng)綜合自動(dòng)化變電站，常規(guī)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用特點(diǎn)是變電站二次系統(tǒng)采用單元間隔布置形式，裝置之間相對(duì)獨(dú)立，裝置間缺乏整體的協(xié)調(diào)和功能優(yōu)化，輸入信息不能共享、接線比較復(fù)雜、系統(tǒng)擴(kuò)展復(fù)雜，圖1為傳統(tǒng)變電站結(jié)構(gòu)示意圖。

數(shù)字化變電站是綜合自動(dòng)化技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，相比于傳統(tǒng)變電站，數(shù)字化變電站有如下三個(gè)技術(shù)特點(diǎn)（圖2為數(shù)字化變電站結(jié)構(gòu)圖）。

（1）數(shù)字化的一次設(shè)備

用數(shù)字式互感器替代傳統(tǒng)電磁式互感器，目前常用的數(shù)字式互感器主要有磁光式、全光纖式和電子式。斷路器使用的是智能型斷路器或者用傳統(tǒng)的斷路器加裝智能單元，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的數(shù)字化轉(zhuǎn)換，并且能夠接受數(shù)字化信息指令改變運(yùn)行狀態(tài)。

（2）網(wǎng)絡(luò)化的二次設(shè)備

一次設(shè)備和二次設(shè)備之間不再使用傳統(tǒng)的電纜連接，而是采用百兆光纖以太網(wǎng)，站內(nèi)除了少量的直流、交流電源電纜，二次電纜全部被光纜替代。

（3）標(biāo)準(zhǔn)化的通信協(xié)議[3]

目前數(shù)字化變電站普遍使用的是IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議，具有良好的完整性、系統(tǒng)性和開(kāi)放性，使站內(nèi)設(shè)備的互操作性大大加強(qiáng)，為實(shí)現(xiàn)信息資源共享、自動(dòng)化功能集成創(chuàng)造了良好的條件。

3.白洋淀數(shù)字化變電站簡(jiǎn)介

220kV白洋淀數(shù)字化變電站是保定供電公司第一座數(shù)字化變電站，全站除380V配電裝置外，全部采用智能化一次設(shè)備（電子式互感器（EVCT/EVT）、合并器、智能終端等），全站保護(hù)測(cè)控采用IEC 61850規(guī)約，使用MMS網(wǎng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集，采用光纖通信技術(shù)全面取代了開(kāi)關(guān)場(chǎng)到保護(hù)屏間的電纜硬連接。主變保護(hù)裝置采用光纖GOOSE連接（點(diǎn)對(duì)點(diǎn)式），實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和GOOSE控制和跳閘技術(shù)；35kV母線保護(hù)、低周低壓減載裝置、主變過(guò)負(fù)荷裝置跳35kV各出線間隔采用GOOSE網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)控制和跳閘技術(shù)，其他采用常規(guī)電纜接線，圖3為白洋淀數(shù)字化變電站結(jié)構(gòu)配置圖。

白洋淀數(shù)字化站由南瑞繼保完成整站集成，采用IEC 61850協(xié)議，集成了南瑞繼保、深圳南瑞、北京四方、武漢中元、國(guó)電南思等廠家的二次設(shè)備。交流采樣應(yīng)用電子式互感器采用60044-8協(xié)議點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信方式；站控層網(wǎng)絡(luò)、35kV GOOSE網(wǎng)絡(luò)雙重化，在站控層和交流采樣層達(dá)到了國(guó)內(nèi)數(shù)字化變電站同時(shí)期領(lǐng)先技術(shù)水平。

4.數(shù)字化變電站二次設(shè)備驗(yàn)收調(diào)試組織模式

數(shù)字化變電站的出現(xiàn)，產(chǎn)生了新的二次模式。從傳統(tǒng)電磁型繼電保護(hù)到微機(jī)保護(hù)，再到數(shù)字化變電站的新型數(shù)字保護(hù)，保護(hù)裝置的硬件結(jié)構(gòu)發(fā)生了很大的變化，輸入量和開(kāi)出量的傳遞形式信息化。同時(shí)，由于電子互感器具有無(wú)飽和等優(yōu)點(diǎn)，使保護(hù)的原理和技術(shù)在一定的程度上得到簡(jiǎn)化。保定供電公司為適應(yīng)新的白洋淀數(shù)字化變電站的技術(shù)要求，從二次設(shè)備調(diào)試到基建驗(yàn)收投運(yùn)實(shí)行專人負(fù)責(zé)，積累了一些二次設(shè)備調(diào)試經(jīng)驗(yàn)。

4.1 設(shè)備出廠前驗(yàn)收

在設(shè)備出廠前，專門成立數(shù)字化變電站工作組。驗(yàn)收人員嚴(yán)格按照《保護(hù)設(shè)備、自動(dòng)化系統(tǒng)工廠驗(yàn)收測(cè)試大綱》逐項(xiàng)進(jìn)行驗(yàn)收，驗(yàn)收人員在學(xué)習(xí)提高數(shù)字化變電站基礎(chǔ)知識(shí)的同時(shí)，發(fā)現(xiàn)了45項(xiàng)保護(hù)裝置、綜自系統(tǒng)的軟、硬件問(wèn)題，為設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試順利完成奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。驗(yàn)收人員每天堅(jiān)持寫驗(yàn)收日志，詳細(xì)記錄總結(jié)每天驗(yàn)收的項(xiàng)目、發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題和解決的問(wèn)題，為形成數(shù)字化變電站驗(yàn)收備忘錄提供了第一手資料。

4.2 現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收階段

（1）細(xì)化人員分工，確保每臺(tái)設(shè)備責(zé)任到人

為確保白洋淀數(shù)字化變電站的順利投運(yùn)，每個(gè)細(xì)節(jié)都必須驗(yàn)收到位。在設(shè)備調(diào)試階段，保定供電公司組織綜合自動(dòng)化專業(yè)人員進(jìn)行隨工質(zhì)檢，對(duì)人員進(jìn)行詳細(xì)分工，即將現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收人員分成保護(hù)裝置驗(yàn)收組、綜自系統(tǒng)驗(yàn)收組。保護(hù)裝置驗(yàn)收組按照電壓等級(jí)又分為220kV保護(hù)組、110kV保護(hù)組、35kV保護(hù)組、主變保護(hù)組；并將故障錄波器、母差保護(hù)、主變過(guò)負(fù)荷、備自投等裝置劃分到各保護(hù)工作組中；綜自系統(tǒng)驗(yàn)收組又分為后臺(tái)監(jiān)控機(jī)組、綜自設(shè)備組（包括遠(yuǎn)動(dòng)裝置、GPS對(duì)時(shí)系統(tǒng)等）、信息處理組（包括網(wǎng)絡(luò)記錄儀、信息子站等），確保每臺(tái)設(shè)備責(zé)任到人。

（2）對(duì)驗(yàn)收發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)總結(jié)、匯報(bào)和處理，確保及時(shí)解決

為準(zhǔn)確、快速的解決發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收總負(fù)責(zé)人與基建施工單位負(fù)責(zé)人、廠家人員每天召開(kāi)總結(jié)會(huì)，對(duì)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行討論并制定解決方案，規(guī)定解決期限、復(fù)檢方式，確保驗(yàn)收發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題及時(shí)準(zhǔn)確處理。若發(fā)現(xiàn)較重要問(wèn)題且不易解決，如220kV線路保護(hù)四方裝置與所連南瑞繼保線路合并單元之間采樣點(diǎn)設(shè)置不同造成四方裝置光差保護(hù)通訊中斷缺陷等，及時(shí)上報(bào)上級(jí)主管部門，協(xié)調(diào)相關(guān)單位處理。

5.數(shù)字化變電站二次設(shè)備調(diào)試經(jīng)驗(yàn)

5.1 220kV白洋淀站檢修維護(hù)手冊(cè)

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收，總工作負(fù)責(zé)人將所有相關(guān)資料進(jìn)行整理、分類、匯總，形成包括驗(yàn)收?qǐng)?bào)告、試驗(yàn)報(bào)告、作業(yè)指導(dǎo)書、數(shù)據(jù)庫(kù)備份、說(shuō)明書、圖紙、臺(tái)賬、設(shè)備出廠前驗(yàn)收、現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收的日志、維護(hù)和檢修工作記錄，試驗(yàn)方法、消缺經(jīng)驗(yàn)等主要內(nèi)容的《220kV白洋淀數(shù)字化變電站檢修維護(hù)手冊(cè)》。檢修維護(hù)手冊(cè)共包含59驗(yàn)收?qǐng)?bào)告、98套試驗(yàn)報(bào)告、40份作業(yè)指導(dǎo)書、72份電子說(shuō)明書，387張電子圖紙及所有設(shè)備臺(tái)賬、定值、后臺(tái)及遠(yuǎn)動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)備份等資料，為二次設(shè)備的檢修、試驗(yàn)和日常維護(hù)提供最全面的資料和方法依據(jù)?！?20kV白洋淀數(shù)字化變電站檢修維護(hù)手冊(cè)》隨著維護(hù)和檢修過(guò)程，可隨時(shí)進(jìn)行更新和補(bǔ)充。

5.2 保護(hù)裝置技術(shù)要點(diǎn)和運(yùn)行注意事項(xiàng)

根據(jù)驗(yàn)收過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題、總結(jié)與常規(guī)保護(hù)的不同點(diǎn)，制定220kV白洋淀站每個(gè)保護(hù)裝置的技術(shù)要點(diǎn)和運(yùn)行注意事項(xiàng)、每套保護(hù)裝置的作業(yè)指導(dǎo)書，并依據(jù)相關(guān)規(guī)程，制定全站各設(shè)備的試驗(yàn)報(bào)告，方便投運(yùn)后的檢修、周校、消缺等工作。例如，數(shù)字化變電站中的220kV線路合并單元，當(dāng)一次設(shè)備不停電、只退出單套保護(hù)時(shí)，應(yīng)特別注意不能直接向合并單元上加電流量，避免因合并單元的電流通至母差保護(hù)造成裝置誤動(dòng)或閉鎖。

表1 光纖衰耗測(cè)試表

表2 goose斷鏈表

表3 光纖標(biāo)示庫(kù)

圖1 傳統(tǒng)變電站結(jié)構(gòu)圖

圖2 數(shù)字化變電站結(jié)構(gòu)圖

圖3 白洋淀數(shù)字化變電站結(jié)構(gòu)配置圖（220kV部分）

對(duì)于數(shù)字化變電站，單個(gè)設(shè)備進(jìn)行檢修時(shí)，與常規(guī)變電站的操作習(xí)慣和順序有很大的不同，稍有不慎，可能造成嚴(yán)重的后果。例如，220kV單個(gè)保護(hù)裝置檢修時(shí)，只需退出相應(yīng)的跳閘壓板，但如果保護(hù)裝置的合并單元MU檢修時(shí)，需要退出與之相關(guān)聯(lián)的所有保護(hù)裝置，特別是母差保護(hù)裝置。針對(duì)諸如此類情況，現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員對(duì)每個(gè)設(shè)備檢修狀態(tài)下，運(yùn)行人員需要做哪些操作，退出哪些壓板都作了詳細(xì)的說(shuō)明，為運(yùn)行人員操作提供了技術(shù)支持和安全保障。

5.3 光纖衰耗測(cè)試表[4]

在現(xiàn)場(chǎng)裝置調(diào)試后期，待光纖核對(duì)、清潔完畢不再插拔時(shí)，派專人負(fù)責(zé)，對(duì)每條光纖衰耗情況進(jìn)行詳細(xì)記錄，并標(biāo)明起點(diǎn)和終點(diǎn)光纖的屏柜、裝置、插件、端口、發(fā)送功率、用途等情況（如表1所示），為今后的周校、消缺等現(xiàn)場(chǎng)光纖回路工作提供原始的數(shù)據(jù)支持。

5.4 制定“goose斷鏈表”。

一旦光纖goose斷鏈，就會(huì)影響本站主變中低壓側(cè)及35kV設(shè)備的故障跳閘，發(fā)生因間隔開(kāi)關(guān)拒動(dòng)引起的故障越級(jí)等嚴(yán)重后果，嚴(yán)重影響電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行。goose斷鏈時(shí)，為快速查找光纖斷鏈位置，特編制了“goose斷鏈表”?！癵oose斷鏈表”詳細(xì)標(biāo)明光纖的屏柜、用途、光纖編號(hào)、起止位置、斷鏈后臺(tái)報(bào)文、裝置報(bào)文等情況（如表2所示），為現(xiàn)場(chǎng)消缺提供查找依據(jù)。

5.5 光纖、網(wǎng)線標(biāo)識(shí)標(biāo)簽統(tǒng)計(jì)

根據(jù)數(shù)字化變電站大量應(yīng)用光纖作為傳輸媒介的特殊性，為滿足迅速準(zhǔn)確的查找和消除與光纖有關(guān)缺陷的要求，最大限度降低數(shù)字化設(shè)備異?；蛲诉\(yùn)的時(shí)間，保證設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行，結(jié)合220kV白洋淀數(shù)字化變電站投運(yùn)前驗(yàn)收工作實(shí)際，制定光纖標(biāo)識(shí)管理方法，制作全站光纖標(biāo)識(shí)庫(kù)（如表3所示），并要求安裝單位實(shí)施。每面屏內(nèi)附本屏光纖標(biāo)識(shí)表，方便檢修人員查找。光纖標(biāo)識(shí)庫(kù)中，標(biāo)簽號(hào)與光纖頭標(biāo)簽一一對(duì)應(yīng)，光纖或尾纜編號(hào)與設(shè)計(jì)圖紙已一一對(duì)應(yīng)，起點(diǎn)、終點(diǎn)與實(shí)際裝置、插件、接口一一對(duì)應(yīng)，同時(shí)標(biāo)明光纖類型，符合設(shè)備運(yùn)行要求，光纖敷設(shè)走向滿足《河北南網(wǎng)18項(xiàng)反措要求》，標(biāo)識(shí)內(nèi)容清晰準(zhǔn)確，可操作性好，無(wú)實(shí)施阻礙，對(duì)提高光纖壽命、迅速準(zhǔn)確查找光纖走向指導(dǎo)性強(qiáng)。

5.6 數(shù)字化變電站模型文件和配置文件的修改規(guī)則

針對(duì)數(shù)字化裝置模型文件和配置文件在數(shù)字化變電站中的重要作用和地位，規(guī)定白洋淀數(shù)字化變電站的模型文件和配置文件由廠家、調(diào)度所和二次檢修班組三方保存，每一年度由三方的文件與站內(nèi)文件進(jìn)行一致性對(duì)比，編寫了數(shù)字化變電站模型文件和配置文件的修改規(guī)則。當(dāng)保護(hù)裝置模型文件和配置文件需要修改時(shí)，必須經(jīng)過(guò)二次檢修班班班長(zhǎng)、調(diào)度所專責(zé)、廠家的研發(fā)人員三方在修改方案簽字確認(rèn)后方可進(jìn)行修改，并在檢修記錄中詳細(xì)注明修改原因、日期、人員及結(jié)果，修改后的模型文件和配置文件必須長(zhǎng)期保留。

5.7 注重現(xiàn)場(chǎng)培訓(xùn)資料收集，做好數(shù)字化變電站的培訓(xùn)教程

利用攝像機(jī)、照相機(jī)等工具收集電子式電流電壓互感器、保護(hù)裝置等數(shù)字化設(shè)備的試驗(yàn)方法和維護(hù)經(jīng)驗(yàn)，作為培訓(xùn)教材，做好數(shù)字化變電站的培訓(xùn)教程。

6.結(jié)語(yǔ)

2009年12月28日，保定地區(qū)首座數(shù)字化變電站-220kV白洋淀數(shù)字化變電站零缺陷投運(yùn)，這標(biāo)志著保定供電公司在變電站自動(dòng)化建設(shè)上向“數(shù)字化”邁出了堅(jiān)實(shí)的一步，推動(dòng)了河北南網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。隨著數(shù)字化變電站調(diào)試、運(yùn)行、維護(hù)工作技術(shù)的逐步成熟，現(xiàn)階段出現(xiàn)的問(wèn)題會(huì)通過(guò)不斷的工程實(shí)踐和技術(shù)發(fā)展最終得以解決。

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[2]王玉瑋,王蘭.淺析數(shù)字化變電站[J].江蘇電機(jī)工程,2008,27(2):50-53．

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[4]劉益青,高厚磊,高偉聰.適用于數(shù)字化變電站的繼電保護(hù)數(shù)據(jù)處理新方法[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化,2011,35(15):68-72.