數(shù)字化變電站現(xiàn)場調(diào)試方法研究

李亞龍

摘 要：隨著計算機網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)與電氣智能化的快速發(fā)展，在變電站自動化進程中，智能化開關(guān)與新型光電式互感器等相關(guān)的一體化設(shè)備正逐步興起并快速發(fā)展，這都標(biāo)志著變電站自動化技術(shù)邁入了嶄新的數(shù)字化時代。和傳統(tǒng)的變電站相比，不論是軟件結(jié)構(gòu)，還是硬件結(jié)構(gòu)，數(shù)字化變電站都有著顯著的差異。數(shù)字化變電站具有安全性高、可靠性高、性能高以及經(jīng)濟性高等顯著的優(yōu)點，進而也得到了青睞與廣泛的應(yīng)用。因此，變電站數(shù)字化建設(shè)是現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)發(fā)展的必然趨勢與必然要求。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化；變電站；調(diào)試方法

引言

數(shù)字化變電站的現(xiàn)場調(diào)試工作，其調(diào)試能力的大小對整個變電站以及整個電網(wǎng)的安全運行都具有不可忽略的直接性影響作用，也是變電站數(shù)字化建設(shè)的關(guān)鍵組成部分，也是影響變電站數(shù)字化進程的一個重要因素。并且，在早階段的數(shù)字化變電站建設(shè)投運過程中，由于相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與行業(yè)規(guī)范正處于制定與不斷改革的過程中，其調(diào)試技術(shù)也需要不斷的改進與完善，遺留的問題也自然比較多。因此，對數(shù)字化變電站原理與結(jié)構(gòu)進行深入的分析和了解，尋找數(shù)字化變電站的具體調(diào)試方案，提高數(shù)字化變電站調(diào)試工作的整體質(zhì)量與效率，顯然已經(jīng)成為數(shù)字化變電站建設(shè)的首要任務(wù)與重要難題。

1數(shù)字化變電站現(xiàn)場調(diào)試方法研究的意義意義

在數(shù)字化變電站的過程中，隨著新型電子變壓器的出現(xiàn)和工程應(yīng)用的不斷推進，數(shù)字化變電站不僅推動了高壓電氣設(shè)備綜合技術(shù)的發(fā)展，而且完成了智能化，模塊化，緊湊化電氣設(shè)備的轉(zhuǎn)變。又推動了繼電保護與控制等二次設(shè)備的進一步發(fā)展，為其更新提供了源源不斷的動力。而且對推動變電站過程層數(shù)字化和總線網(wǎng)絡(luò)的更新和發(fā)展也起到了很大的作用，使變電站系統(tǒng)完成了從原有設(shè)備冗余向現(xiàn)有信息冗余的轉(zhuǎn)換，也達到了信息集成化的目的。與以前的變電站相比，數(shù)字化變電站在通信量，信號量，控制量和其他指令傳輸方面差異很大，因而數(shù)字化變電站的現(xiàn)場調(diào)試工作就成為了電力行業(yè)的重點難題。作為變電站數(shù)字化建設(shè)的關(guān)鍵構(gòu)成部分，數(shù)字化變電站調(diào)試工作的質(zhì)量與效率對變電站的穩(wěn)定運行與安全可靠性都有著直接性的影響作用，其調(diào)試能力的大小也將對變電站運行與整個電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行有著關(guān)鍵性影響。因此，勢必要研究出一套高質(zhì)高效的數(shù)字化變電站調(diào)試技術(shù)。

2數(shù)字化變電站定義

經(jīng)過幾十年的發(fā)展，變電站自動化技術(shù)已達到一定的水平。在我國目前的城鄉(xiāng)電網(wǎng)建設(shè)和運行中，不僅中低壓變電站在自動化技術(shù)的幫助下實現(xiàn)了無人值守，而且在高壓甚至超高壓變電站的新建中，自動化技術(shù)可以用來促進電網(wǎng)建設(shè)的現(xiàn)代化進程，并可以改善輸配電和電網(wǎng)調(diào)度的自動化效果。歷經(jīng)數(shù)十年的發(fā)展，變電站自動化技術(shù)顯然已達到了一定的水準(zhǔn)。在我國目前的城鄉(xiāng)電網(wǎng)建設(shè)與運行中，不只中低壓變電站借助自動化技術(shù)做到了無人值班，并且在高壓甚至超高壓變電站新建中也可以借助自動化技術(shù)，進而推動了電網(wǎng)建設(shè)的現(xiàn)代化進程，提高了輸配電與電網(wǎng)調(diào)度的自動化能力，為變電站建設(shè)節(jié)約了大量成本。隨著現(xiàn)代信息化技術(shù)的發(fā)展，光電式電流電壓互感器、智能化開關(guān)、變電站運行操作培訓(xùn)仿真以及一次運行設(shè)備在線狀態(tài)檢測等技術(shù)不斷成熟，再加上計算機信息網(wǎng)絡(luò)實時性的有效應(yīng)用，引起了變電站自動化技術(shù)的新一輪變革，標(biāo)志著變電站自動化系統(tǒng)正式邁入數(shù)字化時代。數(shù)字化變電站是以IEC61850標(biāo)準(zhǔn)與通信規(guī)范為基礎(chǔ)，并由智能化一次設(shè)備（電子式互感器、智能化開關(guān)等）與網(wǎng)絡(luò)化二次設(shè)備（過程層、間隔層、站控層）進行分層構(gòu)建，進而實現(xiàn)智能電氣設(shè)備之間信息共享與互操作的現(xiàn)代化變電站。數(shù)字化變電站，是應(yīng)用IEC61850進行建模與通信的變電站，數(shù)字化變電站體現(xiàn)在過程層設(shè)備的數(shù)字化、整個站內(nèi)信息的網(wǎng)絡(luò)化以及開關(guān)設(shè)備的智能化。數(shù)字化變電站以IEC61850標(biāo)準(zhǔn)和通信標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，由智能一次設(shè)備（電子式互感器，智能開關(guān)等）和網(wǎng)絡(luò)二層設(shè)備（過程層，間隔層，站控層）分層，實現(xiàn)智能電器信息共享與互操作的現(xiàn)代化。數(shù)字化變電站是一個基于IEC61850建模和通信。數(shù)字化變電站體現(xiàn)在過程層設(shè)備的數(shù)字化，全站信息網(wǎng)絡(luò)化和交換機設(shè)備的智能化。數(shù)字化變電站，對整個電氣設(shè)備行業(yè)產(chǎn)生了巨大的影響與作用，致使互感器行業(yè)、開關(guān)行業(yè)以及二次設(shè)備行業(yè)產(chǎn)生了大規(guī)模的洗牌。并且，基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)了一次設(shè)備與二次設(shè)備企業(yè)之間進行相互滲透與合作。數(shù)字化變電站，在未來能夠順利實現(xiàn)一次設(shè)備的智能化與二次設(shè)備的信息化，基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議能夠使得電站的站控層、間隔層與過程層避免設(shè)備的重復(fù)投入等現(xiàn)象。

3數(shù)字化變電站現(xiàn)場調(diào)試方法

3.1站級系統(tǒng)檢測

后臺監(jiān)控系統(tǒng)在名府站，后臺監(jiān)控系統(tǒng)的測試項目主要包括遙信、遙測、遙控功能測試、監(jiān)控后臺性能測試、系統(tǒng)自診斷和自恢復(fù)能力測試、事故追憶功能測試、電壓無功控制功能測試、歷史數(shù)據(jù)記錄管理功能測試等。a）保護定值測試：檢查后臺監(jiān)控能否正確召喚保護裝置的定值，能否進行定值區(qū)切換，能否進行定值編輯并正確下載到裝置，檢查定值的排序是否與裝置說明書定值單中定值的順序相同]。名府站監(jiān)控系統(tǒng)檢驗記錄中有關(guān)此項內(nèi)容所示。

3.2網(wǎng)絡(luò)性能測試

1）GOOSE網(wǎng)絡(luò)測試a）測試正常狀態(tài)下GOOSE網(wǎng)絡(luò)流量；根據(jù)變電站的實際情況，測試同時產(chǎn)生多個跳閘命令、同時多個遙信發(fā)生變化網(wǎng)絡(luò)重載狀態(tài)下GOOSE網(wǎng)絡(luò)流量[23]。b）測試GOOSE網(wǎng)跨度最大兩臺交換機的端口在正常GOOSE網(wǎng)絡(luò)負載和GOOSE網(wǎng)絡(luò)重載下的傳輸延時和幀丟失率。2）MMS網(wǎng)絡(luò)測試a）通過網(wǎng)絡(luò)測試儀查看一段時間內(nèi)網(wǎng)絡(luò)正常負荷率和事故負荷率，查看一段時間內(nèi)網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備（前置機或遠動工作站、后臺和交換機等）的網(wǎng)絡(luò)負荷率曲線。b）在正常運行工況下，由交換機測試儀再向交換機某一端口加量，對單臺交換機分別進行輕載測試和超載測試。c）分別在正常運行工況和模擬廣播風(fēng)暴下進行交換機級聯(lián)測試，測試跨度最大兩臺交換機的端口在MMS網(wǎng)正常工況下的傳輸延時和丟包率。3.3網(wǎng)絡(luò)設(shè)備測試1）名府220kV變電站每回220kV線路配置2臺羅杰康公司的RSG2100型光纖交換機，現(xiàn)場使用廠家提供的網(wǎng)絡(luò)測試儀對其進行了如下測試，結(jié)果合格。a）吞吐量測試在100%網(wǎng)絡(luò)負載情況下，測試幀長度分別為（64、128、256、512、1024、1280、1518）字節(jié)數(shù)據(jù)包的吞吐量，標(biāo)準(zhǔn)測試時間為30s，交換機的傳輸速率符合要求。b）傳輸延時測試名府站調(diào)試時，對220kV母線保護交換機1-231間隔交換機1鏈路分別測試幀長為64、256、512、1518字節(jié)，在無丟包的傳輸速率下的傳輸延時，基本與母線保護交換機1、231間隔交換機1單個交換機延時之和相等。另外，名府站在進行保護功能測試時，各檢查了一組GOOSE傳輸延時。

結(jié)語

隨著電力系統(tǒng)自動化水平的提高，特別是電子式互感器、智能化一次設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字化變電站必將對調(diào)試技術(shù)提出越來越高的要求；隨著廣大電力建設(shè)者的關(guān)注和努力，數(shù)字化變電站調(diào)試技術(shù)也必將得到不斷的完善和發(fā)展。

參考文獻

[1]辛建波，蔡子亮.數(shù)字化變電站通信網(wǎng)絡(luò)的傳輸時延不確定性分析[J].繼電器，2007，（5）：45-49.

[2]數(shù)字化電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)研究框架-國家電網(wǎng)2007版[z].

（作者單位：廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司清遠供電局）