摘 要：智能變電站是建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的重要組成，已成為今后變電站建設(shè)和發(fā)展的方向。文章結(jié)合晉中110kv溫源智能站保護(hù)二次系統(tǒng)驗(yàn)收調(diào)試經(jīng)驗(yàn)，介紹該變電站的體系結(jié)構(gòu)及特征，簡(jiǎn)述該站二次系統(tǒng)調(diào)試中的方法。

關(guān)鍵詞：智能變電站；二次系統(tǒng)；調(diào)試

1 引言

智能變電站已取代傳統(tǒng)綜自站在全國(guó)各地陸續(xù)建設(shè)、投產(chǎn)運(yùn)行。智能變電站內(nèi)二次系統(tǒng)設(shè)備與傳統(tǒng)變電站不同，我們繼電保護(hù)調(diào)試人員需要掌握智能變電站的體系結(jié)構(gòu)原理，并針對(duì)其二次系統(tǒng)的調(diào)試方法制定新的調(diào)試大綱。本文針對(duì)溫源智能站二次系統(tǒng)的調(diào)試闡述了個(gè)人的驗(yàn)收調(diào)試經(jīng)驗(yàn)，為今后智能變電站的驗(yàn)收投產(chǎn)運(yùn)行提供借鑒。

2 智能變電站概念

隨著網(wǎng)絡(luò)、傳感器和信息技術(shù)的發(fā)展，智能變電站逐步取代傳統(tǒng)變電站，實(shí)現(xiàn)變電站的無(wú)人值守和設(shè)備操作的自動(dòng)化，在很大程度上提高了設(shè)備運(yùn)行可靠性，使運(yùn)行更加經(jīng)濟(jì)、節(jié)能和環(huán)保。

智能變電站是指采用先進(jìn)、可靠、集成、低碳、環(huán)保的智能化設(shè)備，以全站信息的智能化、通信平臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)化、信息共享的標(biāo)準(zhǔn)化為基本要求，可自動(dòng)完成信息采集、測(cè)量、控制、保護(hù)、計(jì)量和監(jiān)測(cè)等基本功能，并根據(jù)需要支持電網(wǎng)實(shí)時(shí)自動(dòng)控制、智能調(diào)節(jié)、在線分析決策、協(xié)同互動(dòng)等高級(jí)功能的變電站。

智能變電站二次系統(tǒng)的基本特征如下：

第一，信息共享標(biāo)準(zhǔn)化。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，功能集成，基于IEC61850協(xié)議的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)化信息模型實(shí)現(xiàn)站內(nèi)信息共享，將常規(guī)變電站內(nèi)多套孤立系統(tǒng)集成為信息共享基礎(chǔ)的業(yè)務(wù)應(yīng)用，滿足智能電網(wǎng)互動(dòng)化要求，實(shí)現(xiàn)變電站與集控中心之間互聯(lián)通信，方便系統(tǒng)維護(hù)和具體工程的實(shí)施。

第二，保護(hù)二次回路網(wǎng)絡(luò)化。一次模擬量的電流、電壓經(jīng)合并單元轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字量上送各測(cè)控、保護(hù)裝置，開(kāi)關(guān)量、跳閘等信息數(shù)據(jù)集成后統(tǒng)一傳輸，使之前相對(duì)獨(dú)立的保護(hù)、測(cè)控裝置得到整合，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通訊及數(shù)據(jù)高度共享。

第三，分析決策在線化。實(shí)現(xiàn)了站內(nèi)設(shè)備的故障在線監(jiān)測(cè)，能實(shí)時(shí)獲取電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)、各智能電子設(shè)備的故障和動(dòng)作信息以及利用網(wǎng)絡(luò)分析儀獲取整個(gè)鏈路的實(shí)時(shí)狀況。

3 溫源智能站二次系統(tǒng)配置

3.1 站內(nèi)二次系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

2012年10月投運(yùn)的110kv溫源變是晉中第一座智能變電站。其二次系統(tǒng)是建立在IEC61850通信規(guī)約基礎(chǔ)上的“過(guò)程層”、“間隔層”、“站控層”三層邏輯結(jié)構(gòu)，溫源站系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1。

圖1 溫源站系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

過(guò)程層主要面向一次設(shè)備，完成保護(hù)、控制功能，是一次設(shè)備與二次設(shè)備的結(jié)合面。具體包括變壓器、斷路器、電流/電壓互感器及所屬的合并單元、智能終端以及獨(dú)立的智能電子裝置。

間隔層負(fù)責(zé)采集處理本間隔過(guò)程層的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，能夠?qū)σ淮卧O(shè)備進(jìn)行控制、閉鎖、同期等操作，在過(guò)程層與站控層之間高速傳遞數(shù)據(jù)通信；對(duì)數(shù)據(jù)信息的采集運(yùn)算、控制命令的發(fā)出具有優(yōu)先級(jí)別的選擇。相關(guān)設(shè)備有測(cè)控裝置、繼電保護(hù)裝置和交換機(jī)等。

站控層通過(guò)MMS網(wǎng)絡(luò)和GOOSE網(wǎng)絡(luò)收集全站的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息，組建站內(nèi)運(yùn)行聯(lián)系界面，管理控制間隔層、過(guò)程層設(shè)備，形成對(duì)全站的實(shí)時(shí)監(jiān)控，并與遠(yuǎn)方調(diào)度監(jiān)控中心通信。屬站控層的設(shè)備有后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)、遠(yuǎn)動(dòng)通訊系統(tǒng)、在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、GPS對(duì)時(shí)系統(tǒng)和故障錄波及網(wǎng)絡(luò)分析儀等。

3.2 溫源智能站保護(hù)配置情況

溫源智能站為單母分段接線方式，站內(nèi)采用斷路器、互感器等一次常規(guī)設(shè)備與智能終端結(jié)合的方式。站內(nèi)二次系統(tǒng)采用“三層兩網(wǎng)”的結(jié)構(gòu)。過(guò)程層采用通過(guò)三臺(tái)交換機(jī)級(jí)聯(lián)組成GOOSE單網(wǎng)、SV不組網(wǎng)方案，所有保護(hù)測(cè)控直采直跳，站內(nèi)配置有主變保護(hù)測(cè)控一體化裝置、110kv備自投保護(hù)裝置、110kv線路保護(hù)測(cè)控一體化裝置及35kv、10kv線路常規(guī)保護(hù)測(cè)控一體化裝置等，主變本體智能終端、110kv線路母聯(lián)智能終端和主變?nèi)齻?cè)智能終端采用單套配置，110kvPT智能終端按母線雙套冗余配置，合并單元集成于智能終端內(nèi)。站控層設(shè)備采用電B碼對(duì)時(shí)方式，間隔層和過(guò)程層采用光B碼對(duì)時(shí)方式。智能終端柜在設(shè)備區(qū)按間隔就地組柜，將一次設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、控制命令信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量上送。

①變壓器保護(hù)裝置。主變保護(hù)雙套配置，采用主后保護(hù)測(cè)控一體化設(shè)備。高壓側(cè)電流/電壓、中性點(diǎn)電流、間隙電流并入高壓側(cè)智能終端合并單元，中低壓側(cè)電流/電壓并入各側(cè)智能終端合并單元，高壓側(cè)零序電壓采自110kvPT智能終端柜合并單元；變壓器保護(hù)測(cè)控直接從智能終端柜合并單元上采樣，通過(guò)GOOSE點(diǎn)對(duì)點(diǎn)發(fā)出保護(hù)直跳、遙控命令，跳合主變?nèi)齻?cè)斷路器，主變跳中低壓母聯(lián)開(kāi)關(guān)則通過(guò)GOOSE令到各側(cè)開(kāi)關(guān)智能終端后經(jīng)電纜跳閘，如圖2所示。

圖2 主變保護(hù)體系結(jié)構(gòu)圖

主變本體智能終端單套配置，具有主變本體非電量保護(hù)、主變有載調(diào)壓分接頭、上傳主變非電量動(dòng)作信號(hào)和主變溫度的功能。本體智能終端通過(guò)GOOSE網(wǎng)絡(luò)傳輸非電量動(dòng)作報(bào)文以及主變有載檔位調(diào)節(jié)、中性點(diǎn)接地刀閘搖控信息等。非電量保護(hù)跳閘則通過(guò)長(zhǎng)電纜直達(dá)主變?nèi)齻?cè)開(kāi)關(guān)智能終端柜。

②備自投保護(hù)裝置。110kv備自投保護(hù)裝置經(jīng)光纖直接與進(jìn)線、母聯(lián)間隔的智能終端合并單元連接，直接采樣，然后通過(guò)GOOSE網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)多間隔傳輸采集信號(hào)，并發(fā)出備投保護(hù)的跳、合閘命令。如圖3所示。

③110kv線路和母聯(lián)保護(hù)。110kv線路母聯(lián)保測(cè)裝置直接與本間隔智能終端合并單元通過(guò)光纖連接，保護(hù)直采、直跳；信息通過(guò)GOOSE交換機(jī)上送。如圖4所示。

圖4 110kv線路保護(hù)體系結(jié)構(gòu)圖

④故障錄波及網(wǎng)絡(luò)分析儀。各間隔電流、電壓量信息從各自智能終端合并單元SV直采，保護(hù)動(dòng)作信息、開(kāi)關(guān)量則通過(guò)GOOSE交換機(jī)網(wǎng)采。

4 智能化變電站二次系統(tǒng)調(diào)試

智能變電站保護(hù)、測(cè)控裝置通過(guò)光纖介質(zhì)與智能終端或其他裝置連接，信息經(jīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上送。由于保護(hù)裝置邏輯功能沒(méi)有改變，只是信息傳遞方式發(fā)生變化，所以保護(hù)的邏輯功能試驗(yàn)可以使用原來(lái)的標(biāo)準(zhǔn)。以下只對(duì)變化的部分提出新的調(diào)試方法。

4.1 變電站模型的檢查

模型與以下四個(gè)文件有關(guān)聯(lián)：

ICD文件：智能電子設(shè)備IED能力描述文件，按設(shè)備配置，該文件描述IED的基本數(shù)據(jù)模型及服務(wù)，但不包含IED實(shí)例名稱和通訊參數(shù)。

SSD文件：系統(tǒng)定義文件，應(yīng)全站唯一，該文件描述變電站一次系統(tǒng)結(jié)構(gòu)并定義相關(guān)聯(lián)的邏輯節(jié)點(diǎn)，最終包含在SCD文件中。

SCD文件：變電站配置描述文件，由ICD文件和SSD文件通過(guò)系統(tǒng)配置工具生成，該文件描述所有IED的實(shí)例配置和通訊參數(shù)，IED之間通訊配置及變電站一次系統(tǒng)結(jié)構(gòu)由系統(tǒng)集成商完成。SCD文件應(yīng)包含版本修改信息，明確描述修改時(shí)間，修改版本號(hào)等內(nèi)容。

CID文件：已配置的IED描述文件，按設(shè)備配置，該文件描述IED的基本數(shù)據(jù)模型及服務(wù)，并包含了IED實(shí)例名稱和通訊參數(shù)。是從系統(tǒng)集成商配置的SCD文件導(dǎo)出的，它關(guān)聯(lián)了一次系統(tǒng)和通信參數(shù)。

依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工圖紙及設(shè)計(jì)院要求，由系統(tǒng)集成商完成變電站配置工作。需要引起注意的是，任何IED設(shè)備基礎(chǔ)模型的改變（即ICD文件的更改）都需要通過(guò)上述流程生成新的CID文件，而不能僅手動(dòng)修改CID文件中的相應(yīng)配置，否則對(duì)應(yīng)的監(jiān)控、遠(yuǎn)動(dòng)以及保護(hù)信息將會(huì)出錯(cuò)。

4.2 保護(hù)裝置調(diào)試

4.2.1 電壓、電流采樣的檢驗(yàn)。傳統(tǒng)變電站中，使用模擬量微機(jī)保護(hù)試驗(yàn)儀從二次電流、電壓端子通模擬量檢查零漂及采樣；在智能變電站中，保護(hù)裝置的背板為光纖以太網(wǎng)口，其電壓、電流的輸入由來(lái)自合并單元的光數(shù)字量替代。一種測(cè)試方法是使用光數(shù)字式保護(hù)測(cè)試儀，將測(cè)試儀的SV輸出通過(guò)光纖接入保護(hù)裝置背板SV輸入口，將SCD文件導(dǎo)入后配置測(cè)試儀參數(shù)，就可按照常規(guī)方法對(duì)保護(hù)裝置進(jìn)行采樣檢查。另外就是保持保護(hù)裝置SV鏈路正常，使用模擬量微機(jī)試驗(yàn)儀在智能終端柜內(nèi)的二次端子加入電流、電壓，通過(guò)合并單元轉(zhuǎn)化為數(shù)字量后上送保護(hù)裝置，由于線路智能終端柜與電壓智能終端柜物理距離較遠(yuǎn)，同時(shí)向保護(hù)裝置加電壓、電流需要引長(zhǎng)線；再有就是主變間隔各側(cè)智能終端相距較遠(yuǎn)，對(duì)驗(yàn)證主變保護(hù)各側(cè)同步采樣有一定的困難。

4.2.2 裝置同步性檢測(cè)。對(duì)于光數(shù)字化后的電壓、電流信號(hào)，其跨間隔數(shù)據(jù)同步性（主變保護(hù)、母差保護(hù)等）的測(cè)試非常關(guān)鍵。為了驗(yàn)證不同間隔間數(shù)據(jù)的同步性，可通過(guò)同源的升壓、升流來(lái)實(shí)現(xiàn)。在溫源站驗(yàn)收中我們將主變高中側(cè)CT通過(guò)臨時(shí)電纜引至主變低壓開(kāi)關(guān)柜內(nèi)，使用模擬量微機(jī)保護(hù)試驗(yàn)儀二次升流驗(yàn)證了主變?nèi)齻?cè)數(shù)據(jù)的同步性。

4.2.3 保護(hù)裝置的輸出。傳統(tǒng)的開(kāi)入、開(kāi)出量為24V或110V/220V的直流信號(hào)，而智能站中是有優(yōu)先級(jí)差別的GOOSE報(bào)文或MMS報(bào)文，保護(hù)通過(guò)GOOSE命令向智能終端直接傳遞跳合閘令，相互之間的啟動(dòng)閉鎖信號(hào)則通過(guò)GOOSE網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)，要檢驗(yàn)GOOSE虛端子關(guān)聯(lián)的正確與否，目前的方法有一種利用光數(shù)字式保護(hù)試驗(yàn)儀的GOOSE訂閱、GOOSE發(fā)布功能，將試驗(yàn)儀的GOOSE光口通過(guò)光纖連接到保護(hù)裝置背板的GOOSE光口，導(dǎo)入SCD文件后配置GOOSE訂閱、GOOSE發(fā)布機(jī)制，可對(duì)保護(hù)輸出的GOOSE報(bào)文進(jìn)行檢驗(yàn)。但對(duì)GOOSE報(bào)文的檢驗(yàn)更可靠的還是用保護(hù)裝置整組傳動(dòng)試驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證保護(hù)裝置輸出信號(hào)的正確性與實(shí)時(shí)性。試驗(yàn)中要依據(jù)設(shè)計(jì)的GOOSE虛端子表，驗(yàn)證裝置的每個(gè)功能和信號(hào)。

在此試驗(yàn)中還應(yīng)校驗(yàn)智能終端傳遞的各種遙控命令、保護(hù)控制信息，校驗(yàn)相應(yīng)的一次設(shè)備狀態(tài)信息并根據(jù)保護(hù)與控制命令對(duì)一次設(shè)備做例如斷路器跳合閘、變壓器有載檔位調(diào)節(jié)、中性點(diǎn)刀閘遙控的操作。

4.3 其他二次回路檢測(cè)

智能變電站使用光纖作為主要傳輸介質(zhì)，通過(guò)光纖頭清潔度檢查、光纖網(wǎng)絡(luò)鏈路狀態(tài)檢查、光收發(fā)裝置功率測(cè)試、光纖通道衰耗和誤碼率測(cè)試等來(lái)驗(yàn)證光纖以太網(wǎng)物理連接的正確性和可靠性，同時(shí)利用網(wǎng)絡(luò)分析儀來(lái)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)性能。網(wǎng)絡(luò)是智能變電站的重要組成部分，包括有GOOSE網(wǎng)、SV網(wǎng)、MMS網(wǎng)。智能變電站中安裝的故障錄波及網(wǎng)絡(luò)分析系統(tǒng)，能實(shí)時(shí)監(jiān)視并分析變電站各路網(wǎng)絡(luò)信息，做到快速準(zhǔn)確查找信息和定位各種故障點(diǎn)。在間隔層和過(guò)程層中配置有交換機(jī)，需對(duì)交換機(jī)的VLAN劃分進(jìn)行檢查，當(dāng)交換機(jī)故障時(shí)，會(huì)造成備自投保護(hù)拒動(dòng)，擴(kuò)大事故停電范圍，因此需要保證交換機(jī)的可靠性。

5 結(jié)束語(yǔ)

智能變電站是智能電網(wǎng)的重要基礎(chǔ)和支撐節(jié)點(diǎn)，是變電領(lǐng)域發(fā)展重點(diǎn)。本文對(duì)目前智能變電站二次系統(tǒng)的應(yīng)用和調(diào)試進(jìn)行簡(jiǎn)單的分析和探討，希望對(duì)今后智能變電站的驗(yàn)收調(diào)試工作有所幫助。

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作者簡(jiǎn)介：王鵬程（1983，10-），男，漢族，山西介休人，工程師，2005年畢業(yè)于東北電力學(xué)院電氣工程自動(dòng)化專業(yè)，從事繼電保護(hù)調(diào)試工作。