邵季飛++曲欣+李璐++王毅+葛琳朝

摘 要：智能化變電站是未來(lái)電力發(fā)展的趨勢(shì)，未來(lái)新建變電站主要是智能化變電站，常規(guī)變電站將逐漸退出電網(wǎng)建設(shè)，做好智能化變電站的研究和總結(jié)工作，將直接影響未來(lái)檢修和運(yùn)行工作水平。智能變電站驗(yàn)收工作是驗(yàn)證其能否滿足設(shè)計(jì)要求，實(shí)現(xiàn)成功投運(yùn)的關(guān)鍵，將決定以后整個(gè)變電站的檢修及運(yùn)行水平。

關(guān)鍵詞：500kV；智能化；繼電保護(hù)；驗(yàn)收

自20世紀(jì)80年代開(kāi)始，經(jīng)過(guò)30多年發(fā)展，國(guó)內(nèi)變電站繼電保護(hù)水平高速發(fā)展，目前已經(jīng)具備較高水平，實(shí)現(xiàn)了間隔層和站控層的數(shù)字化。智能化變電站在我國(guó)得到廣泛的應(yīng)用，已經(jīng)成為電網(wǎng)安全可靠運(yùn)行的必選手段。大電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行也對(duì)變電站向電網(wǎng)高級(jí)功能應(yīng)用提供數(shù)據(jù)的支撐能力提出了更高的要求。國(guó)網(wǎng)河南省電力公司自2013年，新建變電站全部為智能化變電站，做好智能化變電站繼電保護(hù)裝置的驗(yàn)收工作，對(duì)變電站日后的運(yùn)行與維護(hù)水平工作起到?jīng)Q定性作用。

智能化變電站不同于常規(guī)變電站，在數(shù)據(jù)傳輸、保護(hù)功能實(shí)現(xiàn)、二次接線等都發(fā)生了變化。如何在驗(yàn)收過(guò)程中及時(shí)發(fā)現(xiàn)的存在的問(wèn)題，以及驗(yàn)收過(guò)程中的要點(diǎn)和難點(diǎn)，成為了繼電保護(hù)工作者新的課題。本文結(jié)合常規(guī)500kV GIS超高壓電流互感器、合并單元、智能終端和保護(hù)裝置進(jìn)行分析，找出繼電保護(hù)驗(yàn)收工作中的要點(diǎn)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)工作進(jìn)行分析找出對(duì)策，指導(dǎo)500kV智能化變電站繼電保護(hù)驗(yàn)收工作。為500kV智能化變電站的送電，運(yùn)行及檢修等工作提供可靠保證，也為以后驗(yàn)收工作提供參考。

一、繼電保護(hù)裝置的發(fā)展

繼電保護(hù)裝置發(fā)展經(jīng)歷了：繼電器式（機(jī)電式）、半導(dǎo)體式（晶體管式）、數(shù)字化變電站、微機(jī)式智能化變電站。隨著保護(hù)裝置的發(fā)展，保護(hù)實(shí)現(xiàn)的手段多樣化，保護(hù)的原理及判據(jù)也得到了完善和發(fā)展。

（一）繼電器式（機(jī)電式）

從繼電保護(hù)的基本原理上看，到本世紀(jì)20年代末現(xiàn)在普遍應(yīng)用的繼電保護(hù)原理基本上都已建立。

（二）半導(dǎo)體式（晶體管式）

20世50年代后，隨著晶體管的發(fā)展，出現(xiàn)了晶體管保護(hù)裝置。20世紀(jì)80年代后期，靜態(tài)繼電保護(hù)裝置由晶體管式向集成電路式過(guò)渡，成為靜態(tài)繼電保護(hù)的主要形式。

（三）微機(jī)式

20世紀(jì)90年代，微機(jī)保護(hù)已在大量應(yīng)用，主運(yùn)算器由8位機(jī)，16位機(jī)發(fā)展到目前的32位機(jī)；數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與處理器件由A/D轉(zhuǎn)換器，壓頻轉(zhuǎn)換器（VFC），發(fā)展到數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）。這種由計(jì)算機(jī)技術(shù)構(gòu)成的繼電保護(hù)稱為數(shù)字式繼電保護(hù)，也稱微機(jī)保護(hù)。

（四）數(shù)字化及智能化變電站

智能化變電站的概念是在數(shù)字化變電站的基礎(chǔ)上發(fā)展演變而來(lái)，隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)約的規(guī)范和技術(shù)發(fā)展，逐漸形成了智能化變電站。智能化變電站初期定義是由智能化一次設(shè)備（電子式互感器、智能化開(kāi)關(guān)等）和網(wǎng)絡(luò)化二次設(shè)備分層（過(guò)程層、間隔層、站控層）構(gòu)建，建立在IEC61850標(biāo)準(zhǔn)和通信規(guī)范基礎(chǔ)上，能夠?qū)崿F(xiàn)變電站內(nèi)智能電氣設(shè)備間信息共享和互操作的現(xiàn)代化變電站。經(jīng)過(guò)多年的運(yùn)行及維護(hù)經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)在500kV智能化變電站多采用傳統(tǒng)的（常規(guī)）的一次設(shè)備，而在一次設(shè)備就地將各模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，進(jìn)行自能化變電站組網(wǎng)。

二、傳統(tǒng)微機(jī)式變電站與智能化變電站的區(qū)別

傳統(tǒng)微機(jī)式變電站和智能化變電站的主要區(qū)別在于傳統(tǒng)式微機(jī)保護(hù)裝置主要采集模擬量，經(jīng)裝置自身的A/D轉(zhuǎn)換裝置進(jìn)行轉(zhuǎn)換并判據(jù)，同時(shí)開(kāi)出、開(kāi)入等采用模擬量相互連接，獨(dú)立運(yùn)行，無(wú)法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

智能化變電站將模擬量直接（智能化互感器、智能化開(kāi)關(guān)等）或者間接（合并單位、智能終端在一次設(shè)備附近直接轉(zhuǎn)換為數(shù)字量）轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)，各保護(hù)裝置根據(jù)各自的需要通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行取用，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。

（一）采用傳統(tǒng)GIS設(shè)備的智能化變電站的特點(diǎn)

采用GIS設(shè)備的智能化變電站采用常規(guī)的電容式和電磁式互感器，采用普通電纜將電流、電壓模擬量送至合并單元，由合并單元轉(zhuǎn)變成數(shù)字量，供保護(hù)裝置、測(cè)量裝置、監(jiān)控系統(tǒng)及故障錄波等裝置試用，稱為SMV（SV）量。這種智能化變電站的設(shè)計(jì)思路是目前新建智能化變電站采用最多的設(shè)計(jì)思路，同時(shí)也適應(yīng)敞開(kāi)式設(shè)備。

（二）采用常規(guī)電磁式和電容式互感器及傳統(tǒng)GIS設(shè)備的優(yōu)缺點(diǎn)

這種方式可以提高一次設(shè)備的穩(wěn)定性和二次設(shè)備及保護(hù)裝置的可靠性，同時(shí)也為現(xiàn)有的傳統(tǒng)變電站的改造和升級(jí)提供了一種新的思路——在一次設(shè)備不變的情況實(shí)現(xiàn)智能化改造與升級(jí)。

（三）采用模擬量輸入和數(shù)字量輸出的合并單元

合并單元是智能化變電站的重要核心設(shè)備，變電站內(nèi)所有電流、電壓量通過(guò)合并單元轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字量，全站SMV（SV）量全部來(lái)自合并單元，其可靠性、精度、同步性等直接決定了整個(gè)二次系統(tǒng)的可靠性、精度及其穩(wěn)定性。因合并單位故障或不合格引起的保護(hù)誤動(dòng)，在全國(guó)已發(fā)生多起，所以合并單元應(yīng)是驗(yàn)收的要點(diǎn)。

（四）采用常規(guī)斷路器、刀閘與智能終端相結(jié)合的方式

智能變電站應(yīng)該使用智能一次設(shè)備，但除電子式互感器外，目前國(guó)內(nèi)外還沒(méi)有真正意義上的智能一次設(shè)備，一次設(shè)備的智能化仍需要通過(guò)一定的二次設(shè)備來(lái)轉(zhuǎn)化實(shí)現(xiàn)，一般采用智能終端的模式。

智能終端主要采集斷路器、刀閘的位置并上傳，保護(hù)、測(cè)控對(duì)斷路器、刀閘的分、和操作也通過(guò)智能終端對(duì)斷路器、刀閘等進(jìn)行操作。

智能終端采用雙重化配置，而斷路器的合閘線圈設(shè)計(jì)只有一個(gè)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)一對(duì)一的完全獨(dú)立配置，所以防跳回路目前采用斷路器自身的防跳。

由于智能終端的采樣的準(zhǔn)確性、可靠性及收到保護(hù)跳閘或合閘指令后的出口時(shí)間關(guān)系到保護(hù)的可靠性和正確性。

所以智能終端的驗(yàn)收不僅是要點(diǎn)，而且驗(yàn)收難度大，與傳統(tǒng)變電站驗(yàn)收項(xiàng)目存在一定的差異性。

三、智能化變電站繼電保護(hù)驗(yàn)收要點(diǎn)

智能化變電站與傳統(tǒng)變電站驗(yàn)收前的準(zhǔn)備工作大致一樣，主要是了解工程進(jìn)度、設(shè)備調(diào)試進(jìn)度、工程投運(yùn)計(jì)劃及各類材料的移交。通過(guò)比較分析，主要區(qū)別在于SCD（虛端子）、尾纖配線架（ODF）、合并單元、智能終端等是傳統(tǒng)變電站沒(méi)有，所以驗(yàn)收前的準(zhǔn)備工作要點(diǎn)在于全站SCD文件及圖紙的移交及核對(duì)、合并單元、智能終端等裝置及項(xiàng)目的驗(yàn)收。endprint

（一）各資料交接及要點(diǎn)

驗(yàn)收前主要接受資料為：各保護(hù)裝置說(shuō)明書(shū)、全站SCD文件、圖紙等。說(shuō)明書(shū)為后期保護(hù)裝置、故障錄波、行波測(cè)距等各裝置的調(diào)試提供便利。全站SCD文件是各保護(hù)裝置、故障錄波、行波測(cè)距等各裝置連接的重點(diǎn)，類似傳統(tǒng)站的二次接線圖，是二次可靠性和正確性的基本保證和驗(yàn)收重點(diǎn)。圖紙與現(xiàn)場(chǎng)是否一致，各標(biāo)簽是否正確的依據(jù)，也是后期維護(hù)和檢修的依據(jù)。

（二）全站SCD（虛端子）核對(duì)

全站SCD模型檢查是智能化驗(yàn)收工作的第一步，也是對(duì)全站配置模型文件的一次全面檢查和驗(yàn)收，可以提前發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤、減少驗(yàn)收過(guò)程中的重復(fù)和返工，為后期維護(hù)和檢修打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。全站SCD模型的正確與否關(guān)系的保護(hù)動(dòng)作的正確性，與傳統(tǒng)微機(jī)式變電站的二次回路的功能和作用相似。如果，前期驗(yàn)收未發(fā)現(xiàn)，在后期發(fā)現(xiàn)后需要修改，并重新下裝，之前所做全部工作需重新返工。

核對(duì)SCD模型應(yīng)先確定個(gè)設(shè)備直接的鏈接關(guān)系，每個(gè)裝置需要實(shí)現(xiàn)的功能及其輸入、輸出數(shù)據(jù)。對(duì)合并單位、智能終端、保護(hù)間及各裝置通道配置等SV、GOOSE虛端子鏈接圖進(jìn)行核對(duì)，以驗(yàn)證變電站各裝置的各項(xiàng)功能是否完全，配置是否符合規(guī)范要求，鏈接是否滿足運(yùn)行需求。

SCD文件中的虛端子連接相當(dāng)于傳統(tǒng)變電站的二次回路，是保護(hù)保護(hù)裝置間正確開(kāi)入、開(kāi)出的關(guān)鍵點(diǎn)，是保護(hù)裝置正確動(dòng)作的基本保證。所以是驗(yàn)收的要點(diǎn)。

（三）智能終端驗(yàn)收要點(diǎn)

前面分析了與常規(guī)微機(jī)式變電站的區(qū)別，通過(guò)比較發(fā)現(xiàn)電流互感器及合并單元驗(yàn)收要點(diǎn)如下：

防跳、三相不一致等回路驗(yàn)收：由于配置問(wèn)題，常規(guī)微機(jī)式變電站的防跳、三相不一致等采用操作箱實(shí)現(xiàn)的邏輯，智能化變電站采用就地配置，通過(guò)二次電纜及相關(guān)繼電器的配合實(shí)現(xiàn)，所以與常規(guī)變電站采用方式不一樣的二次回路應(yīng)是驗(yàn)收要點(diǎn)。

智能終端主要是將開(kāi)關(guān)位置、刀閘位置、彈簧儲(chǔ)能等信號(hào)轉(zhuǎn)換成為數(shù)字量，供保護(hù)、測(cè)量等裝置使用，同時(shí)接收保護(hù)跳閘等。所以，智能終端驗(yàn)收也是驗(yàn)收要點(diǎn)。

（四）電流互感器及合并單元的驗(yàn)收

采用傳統(tǒng)的電流互感器的智能化變電站，從CT二次引出的任然為模擬量，通過(guò)電纜接入智能匯控柜通過(guò)合并單元轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，所以電流互感器的驗(yàn)收工作與傳統(tǒng)變電站的驗(yàn)收工作無(wú)差別，主要還是：極性、變比、伏安特性和10%的誤差曲線等驗(yàn)收項(xiàng)目。

合并單元的驗(yàn)收主要是與電流互感器的配合、裝置本身技術(shù)指標(biāo)是否符合規(guī)程規(guī)范的要求、主要性能是否符合規(guī)程規(guī)范的要求。要點(diǎn)主要是：

一、電源：1、拉合直流電源以及拔插熔絲發(fā)生重復(fù)擊穿火花時(shí)，裝置不應(yīng)誤輸出；直流電源回路出現(xiàn)各種異常情況（如短路、斷線、接地等）時(shí)，裝置不應(yīng)誤輸出。2、直流電源中斷20ms裝置不應(yīng)誤輸出。3、直流電源的正負(fù)極性顛倒，裝置無(wú)損壞，并能正常工作。

二、采樣誤差：1、采樣同步誤差應(yīng)不大于±1μS。2、同步信號(hào)消失后，至少能在10min內(nèi)繼續(xù)滿足4μS同步采樣精度要求。合并單元的同步性問(wèn)題已經(jīng)在電網(wǎng)運(yùn)行中發(fā)生過(guò)，所以對(duì)于同步性的檢查應(yīng)該是要點(diǎn)。

四、結(jié)論

綜上所述，智能化變電站驗(yàn)收的要點(diǎn)主要是：SCD（虛端子）文件、智能終端、合并單元、網(wǎng)絡(luò)、光功率的驗(yàn)收。隨著智能化變電站的運(yùn)行、維護(hù)、檢修工作的開(kāi)展，在后續(xù)工作中暴露出來(lái)的新問(wèn)題給運(yùn)行、維護(hù)帶來(lái)了諸多不便，如何在驗(yàn)收工作中杜絕類似問(wèn)題再次發(fā)生，將成為現(xiàn)場(chǎng)工作人員的研究重點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]莊文柳.智能變電站技術(shù)在實(shí)際工程中的設(shè)計(jì)和應(yīng)用[C]//2010輸變電年會(huì)論文集.西安：西安高壓電器研究院，2010.endprint