蔡曉越

（上海送變電工程公司，上海 200235）

智能變電站與常規(guī)變電站調試技術相比，在信息采集、傳輸、處理等環(huán)節(jié)均有本質區(qū)別，新型電氣設備（電子式互感器、合并單元、智能終端、網(wǎng)絡交換機）的性能及其與繼電保護裝置等二次設備的整體配合性能，均成為確保變電站安全可靠運行的重要因素。電子式互感器的穩(wěn)定性、合并單元的采樣同步性、過程層網(wǎng)絡的安全可靠性等問題，都會影響到保護裝置的快速響應和準確執(zhí)行，尤其是在新設備新技術應用的初期。而基于常規(guī)的單類保護裝置的試研方法（單類保護裝置試驗模型、常規(guī)模擬故障試驗項目、常規(guī)保護裝置性能評價），已經(jīng)不能滿足對智能變電站二次設備進行整體性能測試的要求。因此，目前需要轉變試驗方式，研究對保護裝置進行型式試驗和變電站級動態(tài)模擬試驗的模型系統(tǒng)、試驗項目和方法，包括研究現(xiàn)場單體調試及分系統(tǒng)調試的內容。

1 智能變電站的系統(tǒng)特點

目前，智能變電站系統(tǒng)采用“三層一網(wǎng)”結構。

三層：站控層、間隔層、過程層。站控層由后臺監(jiān)控、遠動通信、在線監(jiān)測、視頻監(jiān)控等系統(tǒng)組成。間隔層由各種智能組件組成，實現(xiàn)保護、測量、控制、計量和檢測功能。過程層由合并單元和智能單元組成，實現(xiàn)各種實時信息的采集和控制命令的執(zhí)行，面向設備或間隔單元配置，通過網(wǎng)絡直連方式與間隔層智能組件互相通信。保護采用直采、直跳方式。

一網(wǎng)：三網(wǎng)合一，即網(wǎng)絡采用SV、GOOSE、MMS“三網(wǎng)合一”傳輸方式，分布、開放式網(wǎng)絡系統(tǒng)。站控層與間隔層按IEC 61850協(xié)議構建星形網(wǎng)絡，后臺系統(tǒng)按照IEC 61850協(xié)議統(tǒng)一建模，分層分布實現(xiàn)電氣設備間的信息共享和互相操作。IEEE 1588對時信號共網(wǎng)傳輸。電動設備控制實現(xiàn)遠方集控中心、操作員站、測控、就地4級控制。智能變電站采用多種新技術，整個二次系統(tǒng)的架構、配置及與一次系統(tǒng)的連接方式與常規(guī)變電站相比，均有較大變化。其主要特點：一是，間隔層和站控層設備的通信接口和模型，全面支持IEC 61850標準，協(xié)議標準、開放，可實現(xiàn)網(wǎng)絡化二次功能；二是，過程層由常規(guī)的電流、電壓互感器逐步改為電子式互感器，通過合并單元接入裝置；三是，一次與二次設備之間的電纜連接改為光纖連接。正是這些技術特點，給現(xiàn)場保護調試工作帶來了新的挑戰(zhàn)。

2 現(xiàn)場調試工作的區(qū)別

2.1 模型文件的差異

常規(guī)變電站保護調試，只需按設計圖紙進行，而智能變電站保護調試，則要事先了解ICD、SSD、SCD、CID模型文件，他們之間的相互關系、系統(tǒng)配置及工作流程，如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)配置及流程

由圖1可知，各設備廠商提供裝置自描述信息ICD。系統(tǒng)工程集成商，通過組態(tài)工具和設計院的設計文件SSD，包含一次系統(tǒng)的單線圖、設備邏輯節(jié)點、設備類型定義等，組態(tài)形成項目的SCD文件（包含變電站一次系統(tǒng)、二次設備配置、通信網(wǎng)絡及參數(shù)配置）。二次設備廠家使用裝置配置工具和全站統(tǒng)一的SCD文件，提取CID文件（包含與ICD數(shù)據(jù)模板一致的信息，也包含SCD文件中針對該裝置的配置信息，如通信地址、IED名稱等）下發(fā)到裝置，供調試人員進行測試。

因此，調試人員在試驗前必須熟悉全站SCD文件和裝置的CID文件。掌握采樣值報文的格式（每個通道的具體定義），掌握GOOSE報文格式（虛端子數(shù)據(jù)集的定義及對應關系），掌握全站網(wǎng)絡結構和交換機配置。這是常規(guī)站調試所不具備的內容。

2.2 新增試驗項目的差異

智能變電站簡化了二次接線，采用少量光纖代替大量電纜。因此，需要進行光纖回路連接正確性檢查，即光纖端口發(fā)送與接收功率的檢查。電子式互感器通常由傳感模塊和合并單元構成，傳感模塊又稱遠端模塊，安裝在高壓一次側，負責采集、調整一次側電壓和電流，并轉換成數(shù)字信號。合并單元安裝在二次側，負責對各相遠端模塊傳來的信號做同步合并處理。與常規(guī)試驗項目相比，多了電流和電壓信號的同步檢查，即利用標準源給合并單元加量檢查輸出精度，接收合并單元發(fā)出的報文數(shù)據(jù)，對比波形，分析電壓和電流相位，以及檢查并列功能報文配置的正確性。

2.3 分系統(tǒng)試驗的差異

把配置好的SCD文件，利用設備配置工具下發(fā)到各智能設備（保護、測控、智能終端、合并單元），觀察裝置有無異?，F(xiàn)象，如退出運行、死機等問題。按調試大綱，利用數(shù)字校驗儀及SCD文件對各智能裝置進行校驗。模擬故障驗證配置文件及虛端子邏輯關聯(lián)的完整性試驗內容、連接正確性、保護跳閘邏輯的正確性、報文及事件順序記錄（SOE）時標、故障錄波及監(jiān)控顯示的正確性。試驗方法與常規(guī)變電站相同。

與常規(guī)變電站調試項目不同的是，新增了網(wǎng)絡報文記錄分析功能調試。網(wǎng)絡狀態(tài)通信實時狀態(tài)檢測，增加了使用專用儀器的軟件（模擬網(wǎng)絡風暴），檢查GOOSE網(wǎng)絡的穩(wěn)定性。對網(wǎng)絡交換機進行局域網(wǎng)（LAN）劃分，保證網(wǎng)絡采集SV數(shù)據(jù)端口的實時性；利用分析軟件檢查相應端口MAC地址輸出的正確性。將保護裝置后臺監(jiān)控、故障錄波、對時系統(tǒng)、模擬斷路器信息接入相應網(wǎng)絡，完成設備信息互聯(lián)。

2.4 調試儀器的差異

依據(jù)智能變電站調試項目的特點，在常規(guī)變電站調試設備的基礎上，需要增加以下設備：

1）數(shù)字化繼電保護測試儀 至少有6對光纖以太網(wǎng)接口，參數(shù)可獨立配置；至少有3個FT3光纖接口，用于SV報文發(fā)送；至少有8對硬接點輸入接口和4對硬接點輸出接口。

2）電子互感器校驗儀 提供模擬量輸入端口和數(shù)字量輸入光纖接口，適應輸出為模擬量和數(shù)字量的電子式互感器；可以接受不同格式的SV報文（GB／T 20840.8及 DL／T860 9.2）；提供時鐘輸出端口，適應需要外同步的電子互感器；具有準確度測量、絕對延時測量、極性測試和SV報文離散性測試功能。

3）網(wǎng)絡記錄分析儀 進行實時抓捕網(wǎng)絡報文，對 GOOSE、MMS、IEEE 1588、DL／T860 9－2報文進行解析，并繪制出模擬量波形，另存為COMTRADE格式文件。

4）網(wǎng)絡測試儀 對交換機進行性能測試，模擬網(wǎng)絡背景流量，流量的報文格式、大小、發(fā)送頻率，均可手工配置。

3 調試工作交流

1）MU的配置 選擇DL／T 860 9－2的采樣模式。Asdu為1，代表每個數(shù)據(jù)包內有1個采樣點數(shù)（每20ms采樣點數(shù)為80），則意味著每秒鐘采樣4 000點（0～3 999）。此時，每秒鐘發(fā)送4 000個數(shù)據(jù)包，這對硬件要求相對較高，而丟包的風險則相對較低。如果把Asdu參數(shù)設置過高，則可降低對硬件的要求，但會增大丟包的風險。

2）變比的設置 由于DL／T 8609－2模式下傳送的是一次值的大小，因此必須對DL／T 8609－2采樣模式下的信號輸出方式設置變比，否則會造成保護不能正確動作。

3）GOOSE報文 GOOSE報文包含了諸如GocbRef、GoID、DatSetRef等信息，這些信息是識別GOOSE的標記。接收GOOSE的裝置中也配置了要接收GOOSE的GocbRef、GoID、DatSetRef等信息。接收裝置中的配置與收到GOOSE報文中的信息內容一致時，則訂閱成功，該GOOSE報文的內容將被接受。測試儀可根據(jù)收到的GOOSE報文，自動生成GOOSE開入的訂閱配置及GOOSE開出的配置。但是，虛端子與測試儀開關量的映射關系，仍然需要手動配置。

4）通道延時及識別 在被測終端設備通信網(wǎng)絡上加入帶外、帶內兩種報文，以一定的負荷發(fā)送報文。帶外廣播報文的目的MAC地址為FFFF－FF－FF－FF－FF，帶內報文在數(shù)字化變電站系統(tǒng)內抓包獲得，以確保帶內GOOSE報文的幀格式為終端被測設備接受的幀格式。測試在不同負載的帶內、帶外網(wǎng)絡風暴下，終端設備的狀態(tài)反應及發(fā)生異常的耗時。不同間隔電流和電壓合并時的同步（變換延時不一致）：如某間隔的電流需要同母線電壓間隔的合并單元合并，需要在電流合并單元內將電壓合并單元來的電壓進行校正，使之與本合并單元的電流同步。

跨間隔保護（母線差動和變壓器差動）：跨間隔的保護應具備對來自不同間隔合并單元電流和電壓的校正能力。

上述兩種來自不同間隔的校正方法，基本相同，都應通過SV數(shù)據(jù)集中所帶的通道延時來識別，并加以校正。

5）校正同步能力 線路電流縱差保護對端的常規(guī)保護，本端差動保護須有與對端校正同步能力，由本端保護完成校正。

6）電能表獲取信息 電能表必須從合并單元中取出電壓和電流信號，防止不同合并單元由于固定延時不一致，導致計量錯誤。

7）固定延時的影響 數(shù)字式信號儀在檢測2個合并單元的信號時，由于固定延時的影響，會有固定的角差。同樣，故障錄波儀也存在這個問題，可通過回查采樣包號加以解決。

4 建議開發(fā)可視化調試軟件

建議開發(fā)可視化調試軟件，服務于調試階段模擬故障及運行階段對故障告警信息的分類和過濾，對變電站的運行狀態(tài)進行在線實時分析和推理，自動報告變電站異常并提出故障處理指導意見。對包括事件順序記錄信號及保護裝置、相量測量、故障錄波等數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)多專業(yè)綜合分析。調試人員及運行人員應用可視化調試軟件，可以一目了然地分析問題，解決問題。