王新宇，吳　謙，周立龍（國網(wǎng)四川省電力公司檢修公司，四川 成都 610000）

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智能變電站合并單元現(xiàn)場測試技術(shù)研究

王新宇，吳謙，周立龍（國網(wǎng)四川省電力公司檢修公司，四川 成都 610000）

合并單元是智能變電站數(shù)字化信息傳輸?shù)谋Ｕ吓c基礎(chǔ)，它承擔著一次設備參量與間隔層裝置的精確信息傳輸功能。現(xiàn)如今，電力行業(yè)的標準規(guī)范僅僅給出了合并單元應該具有的性能指標與要求，并沒有對合并單元的性能指標的具體測試方法進行說明。本文在綜合探討合并單元性能指標的基礎(chǔ)之上，提出了合并單元同步性能現(xiàn)場測試必要性以及合并單元主要的功能模塊，并重點探討了與電子互感器及其數(shù)據(jù)接口測試技術(shù)。

只能變電站；合并單元；現(xiàn)場測試技術(shù)

1　引言

智能變電站是智能電網(wǎng)的重要組成部分，是實現(xiàn)能源轉(zhuǎn)換和控制的重要平臺。隨著智能變電站進入全面建設和深入應用階段，迫切需要對智能變電站設備測試模式和方法進行深入地總結(jié)，并不斷探索出高效、準確、便捷的測試新方法，以滿足智能變電站大規(guī)模建設和安全運行的要求。合并單元是智能變電站中計量、監(jiān)測、保護、控制系統(tǒng)的組成部分。同步采集多路電壓、電流互感器二次值是合并單元的主要功能，同時還要按照一定格式對采樣值進行打包處理，然后輸出給二次計量、測量、保護設備，數(shù)字化電信號采集系統(tǒng)由互感器+合并單元完成。

2　合并單元現(xiàn)場測試指標

合并單元的形式需要在試驗當中對其工作電源、工作環(huán)境以及絕緣性等內(nèi)容開展專項的測試，不需要在工程現(xiàn)場反復進行，僅僅需要設備供應商給出相應的型式試驗報告就可以，但是對于合并單元的同步性與精準度兩個方面的性能指標仍然需要在現(xiàn)場開展復檢，進而獲取到合并單元格性能指標的第一手資料。因為合并單元的精準度測試應該通過專業(yè)的機構(gòu)進行，所以對該方面進行研究，對于合并單元同步性能指標的現(xiàn)場試驗給出解決方案，能夠很好的引導工程現(xiàn)場的測試。

3　合并單元同步性能現(xiàn)場測試必要性

合并單元作為一種智能變電站的過程層設施，重點是針對于數(shù)字化輸出的電子式互感器來定義的。但是現(xiàn)如今也廣泛的應用在傳統(tǒng)互感器的變電站，它的主要功能是同步收集三相電流與電壓信息，并且依照相應的格式匯總并輸出到二次保護控制設備。在電力系統(tǒng)的應用當中，每一路模擬量采樣值在同一時刻是跨間隔的保護與測量算法精準度的前提條件。合并單元裝置時間的同步性是多間隔合并單元取樣同步的基礎(chǔ)，它能夠影響到變電站二次設備是否可以精準、可靠的運行，同時如果當合并單元的外授時信號短時間丟失之后，合并單元應該具有一定的守時功能，以此確保合并單元在在外授時信號抖動或是短時間中斷的時候工作的可靠程度，因此，合并單元的時間同步準確度與守時精確度一定要在施工現(xiàn)場開展測試，以保證合并單元工作的精準性。

4　合并單元主要的功能模塊

合并單元可分為3大模塊：基于現(xiàn)場可編程門陣列（Field Programmable Gate Array，F(xiàn)PGA）技術(shù)的數(shù)據(jù)還原模塊，基于數(shù)字信號處理技術(shù)的數(shù)據(jù)處理模塊，基于IEC61850-9標準的數(shù)據(jù)輸出模塊，時間同步模塊。另外，考慮到電子互感器的使用情況，在一段時間內(nèi)合并單元還應具備與傳統(tǒng)TV、TA接口的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊。

4.1時間同步模塊

合并單元同步模塊主要包括以下3個功能：準確可靠地識別信號；給A/D轉(zhuǎn)換器發(fā)送高精度的同步信號；異常情況處理。在智能變電站中，二次保護、測量設備都要求各路信號采樣值是同一時刻的數(shù)據(jù)用來計算。所以當多個合并單元提供的電流、電壓給一個二次保護設備需要時，必須解決不同合并單元之間的同步問題；特別對于跨間隔的應用如差動保護，合并單元的時間同步非常重要。實際上，對于計量、保護的電流、電壓同步采樣的精度，各有明確要求。

4.2數(shù)據(jù)處理模塊

合并單元同步信號以后，送入數(shù)據(jù)處理模塊中將數(shù)據(jù)正確排序，完成一系列復雜協(xié)議的處理。數(shù)據(jù)將首先被打上時標，之后會按照一定的形式在儲存器中組織存放，最后根據(jù)標準的要求對其進行預處理。

4.3數(shù)據(jù)輸出模塊

在實現(xiàn)輸出時，該模塊將各路采樣值數(shù)據(jù)進行組幀并發(fā)送給保護、測控設備。IEC60044-8是基于FT3格式的曼徹斯特編碼發(fā)送，IEC61850-9是基于以太網(wǎng)的通信標準，前者傳輸速率為2.5Mbps，后者速度可達100Mbps實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。因為以太網(wǎng)良好的穩(wěn)定性且速度快。大多合并單元選擇基于IEC61850的以太網(wǎng)絡通信技術(shù)。

5　與電子互感器及其數(shù)據(jù)接口測試技術(shù)

5.1與電子互感器接口測試

在工程的實際應用當中，電子互感器跟合并單元大多數(shù)是由不同的廠家提供，所以二者之間能否正常連接工作、采集器出現(xiàn)故障的時候合并單元是否可以準確實時的反映十分關(guān)鍵，其測試的內(nèi)容重點包含連接測試以及在采集器產(chǎn)生故障的時候合并單元的輸出測試。連接測試重點體現(xiàn)它能否正常與電子互感器相互連接，連接之后各種類型的信號是否可以正常接收；故障時測試重點體現(xiàn)它能否在采集器發(fā)生故障的時候確保它的數(shù)據(jù)輸出能否正常。

連接測試：利用具備標準FT3格式輸出的采集器產(chǎn)生故障或者是曼徹斯特編碼格式輸出的采集器連接合并單元的信號輸入端，利用IEC61850報文分析設備檢驗合并單元是否可以正常進行輸出工作，各路品質(zhì)因素是否正常，借此來判別采集器與合并單元是否能夠正常工作。

模擬采集器異常，對合并單元輸出進行檢查。

把采集器跟合并單元的連接線斷開，如果具備一定的條件，可以采取采集器廠家的配置工具把另一個采集器狀態(tài)字設置無效，利用IEC61850報文分析工具獲取到合并單元的輸出狀況，檢驗器品質(zhì)因素是否正常。在正常連接的時候，合并單元輸出與輸入分析正常，而如果采集器發(fā)生一些故障的時候，從它的輸出報文能夠分析得到，其仍舊可以確保正常的工作，如果當采集器產(chǎn)生全部故障的時候，能夠從輸出報文分析得到其是不能正常工作的，這樣一來該合并單元就需要退出運行。

5.2與測量、控制及保護設備接口功能測試

與測量、控制以及保護設備的接口功能測試重點包含功能測試以及性能測試。前者指的是合并單元輸出到測量、控制以及保護設備的報文需要嚴格遵守IEC61850-9-2，后者指的是采樣值精度、傳輸延時與報文之間時間間隔的離散性等等。

5.2.1采樣精度驗證

驗證在跟電子互感器接口通信的環(huán)境之下，合并單元輸出的采樣值數(shù)據(jù)能否精準、是否可以滿足數(shù)字化變電站二次保護控制單元對于采樣精準度的規(guī)定。尤其是在工程的實際應用當中，電子互感器與合并單元或許是由不同的廠家提供，所以應該在現(xiàn)場進行該項測試。采樣精度測試所選取的分析儀為NT702電子互感器穩(wěn)態(tài)校驗設備，GPS時鐘為許繼的DGPS時鐘設備以及北京波形BBS-3/TITANM612。另外選取標準升壓變壓器、標準CT與標準PT、電流回升器。以CT的測試為例子進行簡介，把兩個基準CT同時連接到二次回路當中，兩個基準CT具備一樣的特性，把基準CT1輸出的值作為參考，與此同時，將基準CT2采集器輸出的值傳送給合并單元，在測試分析儀當中把兩路數(shù)據(jù)進行對比，進而得到它們的幅值與相位誤差。

5.2.2數(shù)據(jù)延遲時間測試

該項測試可以用來檢驗合并單元在發(fā)送報文傳輸?shù)綔y量、控制以及保護裝置設施的時候所占據(jù)的最長時間。該項測試所選取的同步對時設施是許繼的DGPS時鐘設備與北京波形BBS-3/TITANM612，測試設備為NT702電子互感器穩(wěn)態(tài)校驗設備在數(shù)據(jù)延時測試當中GPS對時設備同時向合并單元以及測試設備發(fā)出時鐘信號，而測試設備記下這個時刻，合并單元經(jīng)過光纖以太網(wǎng)，通過9-2LE幀格式直接把報文傳送到測試設備（不經(jīng)過交換機）。一旦測試設備接收到了合并單元的整秒時刻（GPS時標當中毫秒是0）傳送來的采樣數(shù)據(jù)包，然后讀出當前的GPS時標當中的時間信息，把兩次的時刻相減，就可以得出傳送延遲的時間。把多次傳送的延遲時間值取平均值，就可以得到采樣數(shù)據(jù)包的傳送延遲時間。

5.2.3報文輸出時間離散性測試

合并單元采樣值傳送間隔離散值應該低于10μs，輸出離散性測試的目的在于對合并單元的采樣值傳送間隔值進行統(tǒng)計，以此來驗證能否滿足智能變電站保護技術(shù)規(guī)范當中發(fā)送離散值低于10μs的規(guī)定。為了保證網(wǎng)絡分析儀時間的高度精準應該外接GPS。因為報文輸出的時間離散性是與同步基準有聯(lián)系的，因此應該在接入同步與失去同步這兩種狀況之下對報文輸出的離散性開展測試工作。連接好相關(guān)設備之后，讓其系統(tǒng)正常運行，利用網(wǎng)絡分析儀的數(shù)據(jù)獲得測試結(jié)果，這個時候合并單元以外部時鐘為同步的基準。斷開合并單元的GPS脈沖輸入，在系統(tǒng)正常運行之后，利用網(wǎng)絡分析儀的數(shù)據(jù)獲得測試結(jié)果，這個時候合并單元是利用本身內(nèi)部的晶振來實現(xiàn)同步。

6　結(jié)語

綜上所述，隨著我國社會經(jīng)濟與科學技術(shù)的不斷發(fā)展，智能變電站的建設工作也在全面展開，合并單元的同步性能已經(jīng)成為將來限制智能變電站的重要課題之一，這同樣也是變電站驗收的重要環(huán)節(jié)之一。本文提出了合并單元時間同步精度以及守時精度測試方法，希望能夠給現(xiàn)場的運行工作人員提供該方面的測試依據(jù)，進而給我國智能變電站建設的發(fā)展貢獻自己的力量。

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［3］紀傳祺.論析IEC61850標準的智能變電站中的應用［J］.城市建設理論研究（電子版），2015（10）：38～40.

王新宇（1989-），男，本科，主要從事智能變電站保護合并單元工作。

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2095-2066（2016）16-0069-02

2016-5-19