智能變電站監(jiān)控系統(tǒng)的測(cè)試與聯(lián)調(diào)

顧 建，王志亮，王金巖

（國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司紹興供電公司，浙江 紹興 31200）

智能變電站是智能電網(wǎng)的重要組成部分。與常規(guī)變電站不同，智能變電站的良好運(yùn)轉(zhuǎn)需要測(cè)控裝置、智能終端、合并單元等各種智能設(shè)備之間的配合，智能變電站測(cè)試與聯(lián)調(diào)的質(zhì)量，決定了變電站投運(yùn)后的運(yùn)行質(zhì)量，在此重點(diǎn)介紹智能變電站監(jiān)控系統(tǒng)的測(cè)試與聯(lián)調(diào)。

1 智能變電站的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

智能變電站二次系統(tǒng)通常采用“三層兩網(wǎng)”的結(jié)構(gòu)方式：“三層”包括站控層、間隔層和過(guò)程層；“兩網(wǎng)”包括站控層網(wǎng)絡(luò)和過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)。站控層設(shè)備有后臺(tái)監(jiān)控主機(jī)、數(shù)據(jù)服務(wù)器、數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)機(jī)等；間隔層設(shè)備有PMU（同步相量測(cè)量單元）裝置、測(cè)控裝置、保護(hù)裝置等；過(guò)程層設(shè)備則包括合并單元、智能終端等。

目前智能變電站常采用的模式是合并單元采集互感器二次繞組的模擬量并轉(zhuǎn)換成數(shù)字量以SMV（采樣測(cè)量值）報(bào)文的方式傳送；智能終端采集的信息量以GOOSE（面向通用對(duì)象的變電站事件）報(bào)文的方式傳送；保護(hù)裝置“直采直跳”，即SMV和GOOSE報(bào)文以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光纖直連的方式傳送；測(cè)控裝置“網(wǎng)采網(wǎng)跳”，即SMV和GOOSE報(bào)文通過(guò)交換機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳送。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 智能變電站網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

智能變電站本間隔內(nèi)的保護(hù)裝置和智能終端及合并單元一般采用“直采直跳”，同步方式采用插值方式，對(duì)時(shí)鐘同步要求不高，對(duì)跨間隔的保護(hù)如母差保護(hù)則一般采用“直采網(wǎng)跳”。測(cè)控裝置與智能終端和合并單元之間則采用“網(wǎng)采網(wǎng)跳”，由于測(cè)控裝置更多地關(guān)注電流、電壓的有效值，在實(shí)際運(yùn)行中對(duì)時(shí)鐘同步的要求也可以適當(dāng)降低。

2 監(jiān)控系統(tǒng)的測(cè)試與聯(lián)調(diào)的方法與步驟

2.1 組態(tài)配置及對(duì)時(shí)檢查

組態(tài)配置是智能變電站的基礎(chǔ)，是系統(tǒng)集成商根據(jù)工程設(shè)計(jì)對(duì)整個(gè)變電站進(jìn)行完整性的系統(tǒng)配置，測(cè)試與聯(lián)調(diào)之前應(yīng)首先檢查ICD（智能設(shè)備的配置描述）與SCD（變電站配置描述）文件以及交換機(jī)的配置等。ICD文件主要檢查語(yǔ)法合法性、文件模型實(shí)例和數(shù)據(jù)集正確性以及文件模型描述完整性。SCD文件主要檢查語(yǔ)法合法性、虛端子連接以及IP（網(wǎng)絡(luò)協(xié)議）地址、GOOSEID（GOOSE 的標(biāo)識(shí)）、SMVID（SMV 標(biāo)識(shí)）、APPID（應(yīng)用標(biāo)識(shí)）的唯一性。交換機(jī)的配置主要檢查VLAN（虛擬局域網(wǎng)）劃分的合理性和正確性。確認(rèn)合并單元、智能終端和測(cè)控裝置等智能設(shè)備對(duì)時(shí)正常。

2.2 測(cè)控裝置的單體測(cè)試

單體測(cè)試主要是驗(yàn)證測(cè)控裝置的遙測(cè)、遙信、遙控、同期以及聯(lián)/閉鎖功能的正確性。采用數(shù)字測(cè)試儀將GOOSE及SV光口聯(lián)接到測(cè)控裝置相應(yīng)的光口上，模擬合并單元和智能終端運(yùn)行工況，測(cè)試測(cè)控裝置的各項(xiàng)功能是否符合實(shí)際應(yīng)用要求。單體測(cè)試前應(yīng)先檢查SCD文件內(nèi)本裝置INPUT（虛端子）連線情況，確認(rèn)INPUT連線正確，再檢查裝置內(nèi)相關(guān)控制字和軟壓板是否投入，在確認(rèn)無(wú)誤的情況下完成對(duì)測(cè)控裝置各項(xiàng)功能的測(cè)試。

2.3 聯(lián)調(diào)測(cè)試

智能變電站的運(yùn)轉(zhuǎn)需要各個(gè)智能設(shè)備之間的良好配合，聯(lián)調(diào)測(cè)試是驗(yàn)證測(cè)控裝置和合并單元、智能終端能否正常配合的必要手段。將合并單元、智能終端以及測(cè)控裝置分別接入相應(yīng)的過(guò)程層和站控層交換機(jī)，接入時(shí)應(yīng)注意根據(jù)劃分好的VLAN接入相應(yīng)的交換機(jī)端口。在間隔和母設(shè)合并單元輸入接口用模擬測(cè)試裝置輸入電流、電壓，在智能終端輸入接口用模擬斷路器模擬位置信號(hào)等開(kāi)入量，檢查測(cè)控裝置以及后臺(tái)監(jiān)控主機(jī)的遙測(cè)、遙信、遙控和同期等功能的正確性。

2.4 測(cè)試站控層和間隔層設(shè)備的通信情況

在站控層網(wǎng)絡(luò)上利用MMS Ethereal工具軟件或網(wǎng)絡(luò)記錄分析儀監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)報(bào)文情況，詳細(xì)分析設(shè)備重啟、網(wǎng)絡(luò)中斷、主備、雙網(wǎng)切換等情況下的裝置及后臺(tái)處理情況，如TCP（傳輸控制協(xié)議）鏈接、MMS初始化、讀模型、寫(xiě)控制塊尤其是寫(xiě)RptEna（報(bào)告控制塊使能）、 EntyrID（入口標(biāo)識(shí)）及TrgOp（觸發(fā)選項(xiàng)）等情況，確認(rèn)站控層和間隔層設(shè)備工作正常。

3 結(jié)合報(bào)文分析智能設(shè)備的配合情況

智能設(shè)備的工作配合主要依賴(lài)于通信報(bào)文，結(jié)合報(bào)文分析合并單元、智能終端和測(cè)控裝置檢修壓板的配合、斷鏈、失步時(shí)的工作情況以及SOE（事件順序記錄）時(shí)標(biāo)精度和分辨率。智能設(shè)備之間的準(zhǔn)確配合，決定著監(jiān)控系統(tǒng)能否穩(wěn)定、可靠的工作，是測(cè)試和聯(lián)調(diào)工作的重點(diǎn)。報(bào)文分析可采用MMS Ethereal等工具軟件。在此以智能終端和測(cè)控裝置的配合為例介紹測(cè)試內(nèi)容和方法，過(guò)程一般可分為以下3個(gè)方面。

3.1 測(cè)試智能設(shè)備對(duì)檢修壓板的配合

（1）取下智能終端和測(cè)控裝置檢修壓板，模擬斷路器變位并做遙控試驗(yàn)，查看測(cè)控裝置和后臺(tái)監(jiān)控主機(jī)遙信變位及模擬斷路器動(dòng)作情況，同時(shí)檢查智能終端GOOSE報(bào)文內(nèi)檢修標(biāo)志是否為FALSE，測(cè)控裝置MMS（制造報(bào)文規(guī)范）報(bào)文的品質(zhì)檢修bit位狀態(tài)值是否為0。

（2）分別投入智能終端和測(cè)控裝置的檢修壓板，模擬斷路器變位和遙控，查看測(cè)控裝置和后臺(tái)監(jiān)控主機(jī)遙信變位及模擬斷路器的動(dòng)作情況，同時(shí)檢查GOOSE報(bào)文的檢修標(biāo)志及MMS報(bào)文的品質(zhì)檢修bit位狀態(tài)值。

（3）同時(shí)投入智能終端和測(cè)控裝置的檢修壓板，模擬斷路器變位和遙控，查看測(cè)控裝置和后臺(tái)監(jiān)控主機(jī)遙信變位及模擬斷路器動(dòng)作情況，檢查GOOSE報(bào)文檢修標(biāo)志是否為T(mén)RUE，MMS報(bào)文的品質(zhì)檢修Bit位狀態(tài)值是否為1。

3.2 測(cè)試斷鏈情況下各智能設(shè)備間的配合

取下智能終端和測(cè)控裝置檢修壓板并拔掉裝置接入過(guò)程層交換機(jī)的光纖，模擬斷路器變位，插回光纖待恢復(fù)通信，查看測(cè)控裝置和后臺(tái)監(jiān)控主機(jī)遙信變位情況。目前智能終端的數(shù)據(jù)集一般不包含品質(zhì)DA（數(shù)據(jù)屬性），只需檢查MMS報(bào)文及間隔層聯(lián)閉鎖GOOSE報(bào)文中的品質(zhì)信息。

3.3 失步及SOE精度測(cè)試

分別拔掉GPS對(duì)智能終端和測(cè)控裝置的對(duì)時(shí)線，在裝置守時(shí)的情況下模擬斷路器變位，查看GOOSE報(bào)文和MMS報(bào)文的時(shí)間品質(zhì)（timequality）值；在裝置失步的情況下模擬斷路器變位，查看GOOSE報(bào)文和MMS報(bào)文的時(shí)間品質(zhì)（timequality）值。

SOE測(cè)試采用GPS時(shí)鐘的PPS秒脈沖模擬開(kāi)入量，檢查SOE時(shí)標(biāo)的精度及分辨率。

4 測(cè)試與聯(lián)調(diào)中的注意事項(xiàng)

（1）聯(lián)調(diào)之前應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)提供的虛端子圖仔細(xì)核對(duì)SCD文件中INPUT配置的完整性和正確性,這一步類(lèi)似于常規(guī)變電站的電纜接線檢查，是監(jiān)控系統(tǒng)正常運(yùn)行的前提和保證。在智能變電站的調(diào)試中往往發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)提供的虛端子有不少錯(cuò)誤，尤其是保護(hù)與智能終端之間的虛端子連接。在用數(shù)字測(cè)試儀進(jìn)行調(diào)試后還必須用模擬測(cè)試儀在合并單元輸入電流、電壓，模擬設(shè)備實(shí)際運(yùn)行情況。開(kāi)入、開(kāi)出量的檢查也必須全部實(shí)際傳動(dòng)，確保由SCD文件導(dǎo)出的各裝置私有文件內(nèi)虛端子連接的正確性，修改的虛端子應(yīng)在SCD文件的Header中做好記錄。如有可能，建議現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試人員能夠閱讀私有文件，確保私有文件中的虛端子與SCD文件中的一致。

（2）220kV智能變電站的110kV部分采用保護(hù)測(cè)控一體化裝置，應(yīng)注意GOOSE控制塊在裝置上的光口配置。這是由于測(cè)控部分采用的是“網(wǎng)采網(wǎng)跳”，如果在配置保護(hù)測(cè)控裝置光口時(shí)不小心把保護(hù)GOOSE跳閘控制塊也配置到了網(wǎng)絡(luò)口，就會(huì)產(chǎn)生“光寄生回路”。應(yīng)檢查私有文件中的光口配置信息，同時(shí)要驗(yàn)證保護(hù)測(cè)控裝置直連口在光纖拔除的情況下保護(hù)應(yīng)能出口跳閘，確保GOOSE控制塊在光口配置上的正確性。

（3）智能設(shè)備接入交換機(jī)時(shí)應(yīng)注意交換機(jī)的VLAN劃分配置，確保智能設(shè)備接入正確的交換機(jī)端口。建議在配置SCD文件時(shí)將VLAN的劃分信息在文件中以SMV和GOOSE控制塊為單位加以體現(xiàn)，或以EXCEL表格的形式提供VLAN設(shè)置信息。應(yīng)詳細(xì)到每臺(tái)交換機(jī)每個(gè)端口的GOOSE和SMV控制塊信息，確保在今后發(fā)生交換機(jī)故障時(shí)，能及時(shí)更換為新的交換機(jī)。

（4）應(yīng)關(guān)注MMS報(bào)文的初始化通信。MMS報(bào)文采用的是客戶(hù)/服務(wù)器模式，服務(wù)器信息的上送應(yīng)遵循客戶(hù)端定制的模式，但往往存在監(jiān)控主機(jī)或者遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)與測(cè)控和保護(hù)裝置的初始化通信沒(méi)有遵循客戶(hù)定制的模式，而是由測(cè)控或者保護(hù)裝置根據(jù)自身模型支持的方式上送信息，導(dǎo)致有可能出現(xiàn)遙信信息上送異?；蛘卟煌瑥S商的監(jiān)控主機(jī)與測(cè)控裝置之間遙控不能正確執(zhí)行等問(wèn)題。應(yīng)做好相應(yīng)的模擬試驗(yàn)，通過(guò)對(duì)MMS報(bào)文的分析，找出初始化過(guò)程中不符合IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)的情況，反饋給廠商，督促其改進(jìn)。

（5）聯(lián)調(diào)完成后，應(yīng)由集成商提供最終的SCD文件并以EXCEL表格的形式列舉每個(gè)裝置的IP地址、每個(gè)GOOSE和SMV控制塊的組播地址和APPID，同時(shí)要求現(xiàn)場(chǎng)所有保護(hù)、測(cè)控、智能終端和合并單元的廠家以GOOSE和SMV控制塊為單位提供光口劃分清單表格，為今后變電站的改造和擴(kuò)建提供依據(jù)。

5 結(jié)語(yǔ)

智能變電站建設(shè)中，掌握正確的智能變電站監(jiān)控系統(tǒng)測(cè)試和聯(lián)調(diào)方法有助于快速解決智能變電站中智能設(shè)備存在的問(wèn)題，有效消除存在的隱患，提高變電站設(shè)備投運(yùn)后的穩(wěn)定性和可靠性，同時(shí)也有利于電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，切實(shí)滿(mǎn)足安全穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)高效的現(xiàn)代化變電站建設(shè)要求。

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