孫立新 孫 華

（淄博供電公司，山東 淄博 255000）

2011－2015年，是智能電網(wǎng)的全面建設(shè)階段。開展變電站智能化改造是智能電網(wǎng)變電環(huán)節(jié)的重點(diǎn)工作之一。目前，變電站的智能化改造已開始成為一種常態(tài)工作。2011年8月，國網(wǎng)公司發(fā)布新的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q/GDW 414 — 2011《變電站智能化改造技術(shù)規(guī)范》（以下簡稱技術(shù)規(guī)范），用來指導(dǎo)常規(guī)變電站的智能化改造。技術(shù)規(guī)范體現(xiàn)了智能化改造二次系統(tǒng)優(yōu)先的原則，同時(shí)對改造后的基本特征提出要求[1]?？梢钥闯鲋悄芑脑觳恢皇羌夹g(shù)與設(shè)備更新的問題，更多的是現(xiàn)場確定的智能化改造方案能否在工程中順利實(shí)施，能不能在規(guī)定的停電時(shí)間內(nèi)安全可靠地完成智能化改造任務(wù)。

1 常規(guī)站智能化改造現(xiàn)場存在的問題

常規(guī)站智能化改造，普遍存在著智能設(shè)備調(diào)試復(fù)雜費(fèi)時(shí)長、負(fù)荷重?zé)o法長時(shí)間停電、站內(nèi)空間狹小新舊設(shè)備安裝沖突、不能全站停電進(jìn)行設(shè)備改造等問題。這些是現(xiàn)場改造面臨的真正困難。為保證智能化改造方案的順利實(shí)施，需要針對智能化改造的特點(diǎn)，提前分析可能出現(xiàn)的問題，從而采取相應(yīng)的措施和施工技巧，按期完成改造任務(wù)。

2 現(xiàn)場施工技巧一：網(wǎng)絡(luò)先行

變電站智能化改造要實(shí)現(xiàn)全站信息數(shù)字化、通信平臺網(wǎng)絡(luò)化、信息共享標(biāo)準(zhǔn)化的總體要求[1]。建立信息一體化平臺，實(shí)現(xiàn)順序控制、智能告警、全站設(shè)備信息交互等都離不開網(wǎng)絡(luò)。在技術(shù)規(guī)范中，對過程層網(wǎng)絡(luò)、站控層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)提出明確要求，也體現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)的重要性。進(jìn)行常規(guī)站智能化改造，首要的一點(diǎn)就是要做到網(wǎng)絡(luò)先行。對線纜敷設(shè)、設(shè)備配置統(tǒng)一規(guī)劃，從源頭控制，避免走一步看一步，防止施工過程中各IED設(shè)備廠家隨機(jī)進(jìn)入。

2.1 網(wǎng)絡(luò)硬件搭建

網(wǎng)絡(luò)通信線的敷設(shè)連接、光纜的敷設(shè)熔接應(yīng)與二次電纜的敷設(shè)同期進(jìn)行。目的有兩個(gè)：①統(tǒng)一線纜敷設(shè)計(jì)劃，使施工工藝得到保障；②保證網(wǎng)絡(luò)先行，使智能化改造的后續(xù)工作能順利進(jìn)行。如果有過程層網(wǎng)絡(luò)，按技術(shù)規(guī)范，應(yīng)采用星形結(jié)構(gòu)，避免環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)交換機(jī)處理不當(dāng)引起網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴[2-4]。要保證網(wǎng)絡(luò)順利搭建，除了線纜敷設(shè)清冊外，最好有按照站控層、間陋層、過程層分層展示的網(wǎng)絡(luò)通信圖、VLAN配置圖、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D，結(jié)合VLAN設(shè)計(jì)提供IP地址分配方案，提供物理設(shè)備編號及設(shè)備端口編號、虛端子接線圖[4]。目前，智能化作為新興技術(shù)和觀念，剛起步不久，在相當(dāng)長一段時(shí)間內(nèi)，上述資料可能不是很規(guī)范，需要IED設(shè)備廠家、系統(tǒng)集成商和設(shè)計(jì)部門共同努力，逐步完善。

2.2 網(wǎng)絡(luò)配置

除硬件連接，搭建網(wǎng)絡(luò)另一項(xiàng)重要工作是完成裝置和系統(tǒng)的配置。這里用到 ICD、SSD、SCD、CID幾個(gè)文件[4]。

ICD文件是IED單裝置的能力描述文件，由IED設(shè)備廠家提供給系統(tǒng)集成商（監(jiān)控一體化平臺廠家），類似于裝置說明書，描述 IED裝置的功能，提供的基本數(shù)據(jù)模型及服務(wù)，不包含實(shí)例名稱和通信參數(shù)。SSD是系統(tǒng)規(guī)格文件，描述變電站一次系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及相關(guān)聯(lián)的邏輯節(jié)點(diǎn)，類似主接線圖。SCD是全站的系統(tǒng)配置文件，由系統(tǒng)集成商完成，描述所有IED裝置的實(shí)例配置和通信參數(shù)、IED之間的通信配置及變電站一次系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。最終生成的SCD文件是根據(jù)ICD文件與SSD文件的關(guān)聯(lián)性生成的一個(gè)全站配置文件。我們最終保留這個(gè)文件，就像過去的竣工圖一樣。CID是IED的實(shí)例配置文件，每個(gè)IED都有一個(gè)CID文件，由IED裝置廠家根據(jù)SCD文件中本IED的相關(guān)配置生成，是每個(gè)IED裝置最終的配置文件。理論上不允許修改，但實(shí)際工程應(yīng)用中難免要修改，修改后的文件要重新導(dǎo)入SCD文件實(shí)現(xiàn)ICD文件的更改。

依上所述，用裝置的配置工具生成ICD文件，用全站配置工具把各 IED裝置的 ICD文件及 SSD文件合成，生成 SCD文件供監(jiān)控后臺使用，根據(jù)SCD文件生成實(shí)例化的CID文件下裝到各裝置，這樣建立后臺與各裝置的通信。

2.3 交換機(jī)配置

另外，需要對過程層交換機(jī)進(jìn)行配置。過程層網(wǎng)絡(luò)傳送的 GOOSE報(bào)文和 SMV報(bào)文都是組播發(fā)送，如果不進(jìn)行控制，交換機(jī)會(huì)將報(bào)文向它的所有端口轉(zhuǎn)發(fā)，網(wǎng)絡(luò)上會(huì)增加許多不必要的組播流量，極大浪費(fèi)帶寬，所以要對組播流量進(jìn)行控制。交換機(jī)可以采用虛擬局域網(wǎng)（VLAN）技術(shù)將相關(guān)的裝置劃分在同一VLAN里，限制組播的轉(zhuǎn)發(fā)范圍；或者采用動(dòng)態(tài)組播管理協(xié)議（GMRP）對組播數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)管理，控制組播的轉(zhuǎn)發(fā)端口[5-7]。另外，為保證重要數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性，需要支持優(yōu)先級技術(shù)。這些需要對交換機(jī)的端口模式、屬性等管理控制，設(shè)置交換機(jī)物理層芯片和Switch芯片的工作模式及管理交換機(jī)的各項(xiàng)高級應(yīng)用功能[2]。

2.4 提供網(wǎng)絡(luò)參數(shù)

上述配置工作需要系統(tǒng)集成商和IED裝置廠家完成，工作隱蔽，施工人員無法對配置過程進(jìn)行監(jiān)督。同時(shí)，智能化作為新技術(shù)，配置文件可能會(huì)存在錯(cuò)誤，在調(diào)試過程中時(shí)常會(huì)出現(xiàn)邊調(diào)試邊修改完善的情況，現(xiàn)有條件下，要完善成型還需要較長時(shí)間，所以調(diào)試工作量較大，要做好充分準(zhǔn)備。為保證現(xiàn)場調(diào)試工作的正常進(jìn)行，需要設(shè)備廠家提供交換機(jī)端口表、VLAN配置表、GOOSE配置表、SMV配置表、裝置地址分配表等[4]，作為定值來管理。

2.5 理想的網(wǎng)絡(luò)配置方法

最理想的情況是，現(xiàn)場施工前，在系統(tǒng)集成商處，完成系統(tǒng)與各IED設(shè)備廠家的配置及部分聯(lián)調(diào)工作。但限于設(shè)備生產(chǎn)運(yùn)輸、施工工期等因素影響，有較大難度。這樣，就造成許多本該在設(shè)備出廠前要解決的問題帶到現(xiàn)場處理。因此，在現(xiàn)場施工過程中，要盡量提前預(yù)想，避免不斷改錯(cuò)、重復(fù)配置等造成的工期延長、安全風(fēng)險(xiǎn)和調(diào)試工作量增加。

網(wǎng)絡(luò)的搭建和配置是基礎(chǔ)，有了這樣的整體概念，其他的順控、狀態(tài)監(jiān)測、智能告警及故障綜合分析、輔助系統(tǒng)等才能循序漸進(jìn)地進(jìn)行。

3 現(xiàn)場施工技巧二：巧妙避開設(shè)備位置沖突

3.1 解決控制室屏位沖突

常規(guī)站智能化改造是在綜自系統(tǒng)或遠(yuǎn)動(dòng)終端更換的基礎(chǔ)上進(jìn)行的[1]，存在新舊設(shè)備交替的過渡期、共存期。同時(shí)，新增的智能組件、故障信息綜合分析、視頻監(jiān)視、安防系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測等輔助系統(tǒng)，也會(huì)增加許多屏位，造成主控室屏位不足，不能滿足智能化改造施工要求[8]，或者使改造過渡方案過于復(fù)雜[9]。為保證工藝質(zhì)量和施工安全，建議有條件的易地搭建新主控室。如果不能易地建，可考慮按電壓等級或依據(jù)一次設(shè)備的安裝位置搭建分散的保護(hù)室[8]，這樣不僅為施工工藝和安全提供保障，而且為先行搭建網(wǎng)絡(luò)奠定基礎(chǔ)。

3.2 解決新舊一次設(shè)備位置沖突

老舊站改造過程中經(jīng)常面臨新舊一次設(shè)備的基礎(chǔ)沖突問題。要先拆除舊一次設(shè)備、基礎(chǔ)后制作新基礎(chǔ)，安裝新設(shè)備。老舊站一般負(fù)荷較重，為保證供電可靠性，要最大限度減少停電時(shí)間。所以一次設(shè)備安裝后，不會(huì)給二次設(shè)備留出充足的調(diào)試時(shí)間。對常規(guī)站，可以按部就班地等一次設(shè)備安裝完畢再進(jìn)行相應(yīng)的二次試驗(yàn)。但對于帶智能終端的一次設(shè)備，因調(diào)試工作的不確定性，需要采取相應(yīng)的解決辦法，以盡早發(fā)現(xiàn)問題改正錯(cuò)誤。以智能斷路器為例，一次設(shè)備不能安裝，可以考慮提前安裝智能匯控柜。如匯控柜也不能安裝，可考慮易地調(diào)試。因?yàn)橹悄軈R控柜與過程層通過光纜連接，電纜接線少，只接入裝置電源即可[10-11]，所以智能匯控柜可以直接進(jìn)行易地聯(lián)調(diào)。匯控柜智能終端與斷路器的連接是通過電纜，所以可接入模擬斷路器代替，這樣就可以提前進(jìn)行保護(hù)、智能終端等的配置、傳動(dòng)試驗(yàn)，提前進(jìn)行差動(dòng)、備自投、網(wǎng)絡(luò)跳閘等復(fù)雜邏輯的檢驗(yàn)。等一次設(shè)備安裝完成后，再進(jìn)行實(shí)際的信號檢驗(yàn)、順控操作等。這樣，會(huì)為改造工程爭取相當(dāng)多的時(shí)間。

4 現(xiàn)場施工技巧三：電子式互感器預(yù)調(diào)試

智能化可能用到電子式互感器，也會(huì)出現(xiàn)常規(guī)互感器與電子式互感器共存的情況。對不同類型的互感器組合而成的保護(hù)等，要考慮電子式互感器經(jīng)合并單元采集的延時(shí)[4，12-15]，需要廠家提供電子式互感器、遠(yuǎn)端模塊和合并單元通道延時(shí)。對電子式互感器，特別全光纖電流互感器，現(xiàn)場安裝、調(diào)試工作量較大，且有可能需要研究院等單位協(xié)助測試，為保證工期，可提前進(jìn)行電子式互感器采樣的預(yù)調(diào)試。從電子式互感器到合并單元、GOOSE網(wǎng)絡(luò)、各相關(guān)保護(hù)、測控、計(jì)量等裝置需要連接、熔接大量的光纜（纖），可能出現(xiàn)光纜熔（連）接不良、連接錯(cuò)誤、相別錯(cuò)誤等情況。測試光纜熔接質(zhì)量后進(jìn)行采樣預(yù)調(diào)試，從一次設(shè)備加入相對低的電流（壓），可檢驗(yàn)全回路光纜熔（連）接、相別、極性等的正確性。在此基礎(chǔ)上再進(jìn)行電子式互感器精度的校驗(yàn)，會(huì)起到事半功倍的效果。

5 工程實(shí)例

2011年，我公司完成了110kV李家等三個(gè)常規(guī)站的智能化改造，取得了較成功的工程經(jīng)驗(yàn)。以李家變電站改造為例進(jìn)行說明：

該站有110kV、35kV、10kV三個(gè)電壓等級，兩臺主變。該工程110kV配電裝置全部更換，內(nèi)橋接線，采用 PASS組合電器，配智能終端匯控柜，采用全光纖電流互感器，母線 PT為電子式電壓互感器，合并單元雙套配置，安裝于控制室。35kV單母線分段接線，常規(guī)互感器，開關(guān)柜不更換，更換保護(hù)裝置，控制室集中組屏。10kV單母線分段接線，常規(guī)互感器，更換開關(guān)柜，保護(hù)在開關(guān)柜就地安裝。主變35kV、10kV合并單元組合在智能終端里，雙套就地配置，將主變中、低壓側(cè)常規(guī)互感器的模擬信號轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號后送主變保護(hù)。兩臺站用變更換為接地變。兩臺電容器組更換。兩臺主變整體移位，非電量保護(hù)就地安裝。

保護(hù)測控采用南瑞繼保 PCS9700綜自系統(tǒng)，新上電源一體化系統(tǒng)。站控層MMS網(wǎng)、過程層GOOSE網(wǎng)雙網(wǎng)配置，星型結(jié)構(gòu)。110kV過程層 GOOSE交換機(jī)組屏安裝在控制室，35kVGOOSE交換機(jī)、10kVGOOSE交換機(jī)就地安裝在高壓室。主變保護(hù)直采直跳，非電量保護(hù)就地跳三側(cè)開關(guān)。35kV、10kV保護(hù)常規(guī)跳閘方式。110kV、35kV、10kV備自投、低頻低壓減載裝置采用GOOSE網(wǎng)絡(luò)跳閘。

該工程前期準(zhǔn)備充分，針對各種困難，采用前文所述的網(wǎng)絡(luò)先行方案，控制 GOOSE組網(wǎng)進(jìn)度。110kV智能匯控柜提前安裝，接入模擬斷路器，巧妙地解決新舊設(shè)備安裝沖突問題，使 GOOSE網(wǎng)配置及110k備自投GOOSE跳閘調(diào)試具備條件，即加快了工程進(jìn)度，也使 GOOSE誤跳閘的幾率降到最低。10kV備自投與變壓器低壓側(cè)智能終端在開關(guān)柜就地安裝，現(xiàn)場工程不具備兩段母線開關(guān)柜全部更換再調(diào)試的條件，我們想辦法創(chuàng)造易地調(diào)試，使10kV備自投的檢驗(yàn)得到完美解決。光纖的熔接質(zhì)量及其正確性是影響光CT與光電式PT檢驗(yàn)的重要因素，我們除對光纜熔接進(jìn)度控制外，還提前完成CT、PT的預(yù)試驗(yàn)，檢驗(yàn)光、電回路的正確性，使 CT、PT的整體試驗(yàn)進(jìn)度大大提前。

正因?yàn)橛猩鲜銮擅顦?gòu)思，使該站在兩個(gè)十天的停電時(shí)間內(nèi)，完成110kV配電裝置全部更換、兩臺主變整體移位、10kV26面開關(guān)柜更換，全站保護(hù)、監(jiān)控系統(tǒng)更換，變電站順序控制、五防閉鎖、智能告警及分析系統(tǒng)、電壓無功自動(dòng)調(diào)節(jié)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)、開關(guān)柜早期故障預(yù)警系統(tǒng)、SF6在線監(jiān)測系統(tǒng)、變壓器智能風(fēng)冷系統(tǒng)等的安裝調(diào)試。其中，10kV開關(guān)柜的更換在兩個(gè)五天的時(shí)間內(nèi)完成。整個(gè)工程，在創(chuàng)造優(yōu)質(zhì)工藝的同時(shí)，也創(chuàng)造了停電時(shí)間最短的記錄，成為國網(wǎng)老舊站智能化改造的典型。

6 結(jié)論

常規(guī)站的智能化改造在工程實(shí)施中會(huì)遇到很多問題，在施工過程中我們要把握網(wǎng)絡(luò)先行這個(gè)總體要求，在此基礎(chǔ)上，根據(jù)變電站的設(shè)備選型和實(shí)際安裝條件，采取針對性的措施和施工技巧，才能在保證施工工藝和安全的基礎(chǔ)上，減少停電時(shí)間，完成改造任務(wù)。

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