智能變電站二次系統(tǒng)的調(diào)試方法研究及其應(yīng)用

國網(wǎng)冀北電力有限公司經(jīng)濟技術(shù)研究院　陳　鑫　李　冰

智能變電站二次系統(tǒng)的調(diào)試方法研究及其應(yīng)用

國網(wǎng)冀北電力有限公司經(jīng)濟技術(shù)研究院陳鑫李冰

智能化變電站作為智能化電網(wǎng)建設(shè)的重要組成部分，整個智能變電站二次系統(tǒng)的良好運行直接影響著是變電站能否順利投產(chǎn)。本文通過分析智能變電站的概念和特征及智能變電站二次系統(tǒng)的調(diào)試流程等方面對智能變電站二次系統(tǒng)調(diào)試的方法進(jìn)行解析，提出了二次系統(tǒng)調(diào)試全場景試驗的策略，對今后智能變電站系統(tǒng)級調(diào)試工作具有實際指導(dǎo)意義。

智能變電站；調(diào)試；全場景試驗

1.引言

國網(wǎng)公司對智能電網(wǎng)建設(shè)有清晰的戰(zhàn)略規(guī)劃，目前正處于智能變電站入全建設(shè)階段。智能變電站在信息采集、測控、保護等方面都有突出的優(yōu)勢，這得益于其應(yīng)用的智能化信息系統(tǒng)，包括信息數(shù)字化、通信網(wǎng)絡(luò)化、信息共享化等全方位為一體，對電力系統(tǒng)的改革起著至關(guān)重要的作用。并且，在電網(wǎng)安全性維護方面，智能變電站二次系統(tǒng)采用智能終端、測控裝置等可以很大程度提高電網(wǎng)的安全性。但是，不同的系統(tǒng)在調(diào)試時就會存在不同的問題，為進(jìn)一步提高智能變電站運行調(diào)試的安全性，在智能變電站二次系統(tǒng)調(diào)試時方法的選擇就顯得尤為重要。

2.智能變電站的概念和特征

智能變電站在傳感器、通信、信息、控制、智能等方面都采用了先進(jìn)的技術(shù)，通過對一次設(shè)備參量數(shù)字化和標(biāo)準(zhǔn)化以及規(guī)范化的信息平臺，可以自動地完成信息的收集、分析、以及管理等，從而使全站的信息具有數(shù)字化、全面性及共享度。而且，智能變電站還可以及時對檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，為電網(wǎng)作決策提供信息支持實現(xiàn)自動控制等功能。

智能變電站具備以下的功能特性：一次設(shè)備智能化、二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)完備化、運行控制自動化、信息交換標(biāo)準(zhǔn)化、信息展示可視化、設(shè)備檢修狀態(tài)化、保護決策協(xié)同化、設(shè)備安裝就地化、及二次系統(tǒng)一體化［1］。為了達(dá)到及時有效地對智能變電站二次系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試的目的，就對智能變電站二次系統(tǒng)在調(diào)試過程中各個設(shè)備系統(tǒng)的互操作性提出了更高的要求。

3.智能化變電站二次系統(tǒng)的架構(gòu)

智能變電站二次系統(tǒng)在邏輯結(jié)構(gòu)層面包含三個層次， 分別為“過程層”、“間隔層”、“站控層”［1］。

過程層是智能化電氣設(shè)備的智能化部分，其包括電子式互感器、智能操作箱、合并單元等，是一次設(shè)備和二次設(shè)備的結(jié)合面。

間隔層的具有匯總本間隔過程層實時數(shù)據(jù)信息的功能，實現(xiàn)對一次設(shè)備保護控制操作、閉鎖、同期及其他控制功能，確保與過程層和站控層網(wǎng)絡(luò)通信的快速完成。

站控層可以通過兩級高速網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)全站實時數(shù)據(jù)信息的匯總，為站內(nèi)運行的提供聯(lián)系界面，實現(xiàn)間隔層、過程層設(shè)備的管理與控制等功能，保證全站實時監(jiān)控，并與遠(yuǎn)方監(jiān)控或調(diào)度中心信息互通。具體包括網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、主機、操作員站、GPS對時系統(tǒng)和遠(yuǎn)動工作站等。

4.智能變電站二次系統(tǒng)調(diào)試內(nèi)容

通常來講，智能變電站二次系統(tǒng)調(diào)試要經(jīng)過許多步驟，一般包括出廠驗收、集成測試、分系統(tǒng)測試、系統(tǒng)調(diào)試、帶負(fù)荷試驗等［2］。其中，分系統(tǒng)測試、系統(tǒng)調(diào)試、帶負(fù)荷試驗等需要在變電站現(xiàn)場進(jìn)行調(diào)試。

智能變電站的集成測試主要由系統(tǒng)集成、系統(tǒng)互操作性測試、系統(tǒng)性能測試三個部分組成，集成測試平臺的搭建以及建模、測試參數(shù)和通信的配置等是其主要的工作內(nèi)容，集成測試的核心工作意義是檢測系統(tǒng)基本單元的各類二次設(shè)備的通信行為，檢測其是否符合標(biāo)準(zhǔn)中定義的互操作性規(guī)格要求，并測試整套系統(tǒng)的通信配置和功能以及性能。集成測試遵循由單體到系統(tǒng)的測試方法，即首先進(jìn)行設(shè)備單體調(diào)試，完成單體調(diào)試后，再將單體模塊按照設(shè)計要求組裝成子系統(tǒng)或系統(tǒng)，對照技術(shù)指標(biāo)測試各部分是否達(dá)到預(yù)期的功能或效果［2］。

現(xiàn)場調(diào)試要完成安裝工作，更重要的是調(diào)試測試二次系統(tǒng)與一次設(shè)備相連接后的整組動作性能是否符合技術(shù)要求。在實際運行環(huán)境下進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)試，能夠與實際一次設(shè)備組成完整的測試環(huán)境，從而更加精準(zhǔn)的顯現(xiàn)反應(yīng)裝置和系統(tǒng)的性能，但是對現(xiàn)場的要求較高，而且調(diào)試周期長。

智能變電站與常規(guī)變電站二次系統(tǒng)調(diào)試存在很大區(qū)別：首先，引入集成測試環(huán)節(jié)，大大降低了現(xiàn)場調(diào)試的工作量。其次，模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)變，信息通信由傳統(tǒng)的電纜傳輸模式轉(zhuǎn)為光纖與交換機等，信息傳輸與交互在“三層兩網(wǎng)”的二次系統(tǒng)中實現(xiàn)，同時所傳遞的信號也由模擬量轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字量。再者，二次調(diào)試周期的變化，常規(guī)變電站一個間隔的二次電纜安裝完畢后就可以進(jìn)行整組試驗，而智能站整組試驗需要所有網(wǎng)絡(luò)搭建好后才能進(jìn)行，而且要求配合后臺、故障錄波以及網(wǎng)絡(luò)分析儀的測試同時進(jìn)行，因此調(diào)試周期較長。

5.智能變電站二次系統(tǒng)調(diào)試方法

通過對國內(nèi)智能變電站二次系統(tǒng)調(diào)試現(xiàn)狀進(jìn)行分析， 研究出一種新的調(diào)試方法-全場景測試法?；驹瓌t是把智能變電站二次系統(tǒng)當(dāng)作一個整體，檢驗范圍包括組織智能變電站信息、分配光纖通信網(wǎng)絡(luò)、合并單元、網(wǎng)絡(luò)交換機和智能操作箱，在檢驗智能變電站二次系統(tǒng)性能的時候，要保證接線的完整性和輸入信息的完整性，從而完成智能變電站二次系統(tǒng)的技術(shù)性能檢驗。

采用全場景試驗調(diào)試的基本原理是：利用開關(guān)模擬器、采集器模擬器等設(shè)備，把時域仿真結(jié)果送往采集器模擬器，然后通過光纖送往各合并單元。合并單位再傳送之后，測試系統(tǒng)繼保裝置發(fā)出智能操作［3］。

變電站仿真系統(tǒng)：利用通過電力系統(tǒng)仿真軟件、圖形化建模軟件等智能變電站仿真平臺建模和仿真。對仿真結(jié)果的波形顯示來控制整個調(diào)試過程，再通過開關(guān)模擬器的智能操作箱區(qū)分分、合閘命令。

開關(guān)模擬器：主要功能是檢測智能操作箱發(fā)出的開關(guān)動作，標(biāo)記時間后通過無線方式送到無線控制主機。

無線控制主機：主要由GPS對時模塊、高穩(wěn)定主時鐘模塊、無線收發(fā)控制模塊等組成?；竟δ苁峭ㄟ^對采集器模擬器與開關(guān)模擬器的時間校正來完成系統(tǒng)測試和GPS的調(diào)試對時。

6.智能變電站二次系統(tǒng)調(diào)試的問題

智能變電站二次系統(tǒng)的調(diào)試主要存在以下兩個方面的問題：

（1）圖紙和設(shè)備問題

常見問題有：圖紙資料不完善不能滿足當(dāng)前建模和今后維修的需求；設(shè)備開發(fā)和安裝沒有針對性不能適應(yīng)地方習(xí)慣；保護裝置說明書編制不夠具體；有些裝置存在質(zhì)量問題等。

（2）工程調(diào)試問題

集成測試中出現(xiàn)的典型問題如下：設(shè)備不齊全；接線不完整；部分實驗檢驗工作不到位，只對聯(lián)通性進(jìn)行了驗證，而忽略了功能校核等。

現(xiàn)場調(diào)試中出現(xiàn)的主要問題如下：安裝與土建交叉施工對在一定程度上影響影響設(shè)備；網(wǎng)線與光纖清冊不夠清晰明了，影響全站網(wǎng)絡(luò)的搭建；現(xiàn)場對 SCD 文件進(jìn)行修改；設(shè)備功能或邏輯存在問題，導(dǎo)致程序多次升級或設(shè)備被迫更換；圖紙設(shè)計與實際操作存在出入，導(dǎo)致現(xiàn)場調(diào)試時出現(xiàn)設(shè)備安裝結(jié)束后，廠家后期更改接線服務(wù)等。

7.結(jié)語

智能變電站二次系統(tǒng)是變電站改革的重大舉措，變革所引起的調(diào)試流程和方法的改進(jìn)，以及隨之產(chǎn)生的問題對調(diào)試人員提出了更高的要求和新的挑戰(zhàn)。本論文首先引入了智能變電站及其二次系統(tǒng)的基本認(rèn)識，研究了智能變電站二次系統(tǒng)的調(diào)試流程，重點對集成測試和現(xiàn)場調(diào)試方面的內(nèi)容和存在問題進(jìn)行了分析，提出了全場景試驗的調(diào)試方法，有助于提高調(diào)試人員工作效率，對智能電網(wǎng)建設(shè)具有實際意義。

［1］李巖，趙立軍.智能變電站二次調(diào)試方法研究［J］.東北電力技術(shù)，2012 （7）：42-45.

［2］姜振超， 劉明忠.智能變電站二次設(shè)備系統(tǒng)級調(diào)試方法探討［J］.四川電力技術(shù)，2012， 35（2）：1-3.

［3］林冶，唐志軍，鄧超平等.智能變電站二次系統(tǒng)現(xiàn)場調(diào)試技術(shù)研究 ［J］.電力與電工，2012， 32（2）：4-6.

陳鑫（1984—），男，北京人，學(xué)士，工程師，主要從事交流變電站建設(shè)管理工作。

李冰（1980—），男，北京人，副高級工程師，主要從事交流變電站建設(shè)管理工作。