張火良

摘要：數(shù)字化變電站的出廠驗(yàn)收和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試都是保證其正常運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)，由于數(shù)字化變電站調(diào)試在內(nèi)容與方式上都與傳統(tǒng)調(diào)試方法差別較大，因此出現(xiàn)了一些新問(wèn)題，尤以二次部分的繼電保護(hù)調(diào)試更具挑戰(zhàn)性。文章分析了數(shù)字化變電站在調(diào)試技術(shù)上的變化，探討了數(shù)字化變電站工廠調(diào)試與現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試的內(nèi)容與特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：繼電保護(hù)；調(diào)試技術(shù)；數(shù)字化變電站；工廠調(diào)試；現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試

中圖分類(lèi)號(hào)：TM727 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2014）25-0128-02

數(shù)字化變電站是基于IEC61850通信規(guī)約，由智能化一次設(shè)備（例如電子式互感器、智能斷路器等器件）和網(wǎng)絡(luò)化二次設(shè)備的功能化層次結(jié)構(gòu)（過(guò)程層、間隔層、站控層）所構(gòu)成，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)信息共享和互操作為目的，具有數(shù)據(jù)管理、繼電保護(hù)等自動(dòng)化功能的變電站。其技術(shù)特征包括系統(tǒng)結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化、分層分布化、緊湊化、集成化以及數(shù)據(jù)采集數(shù)字化、信息交換網(wǎng)絡(luò)化、設(shè)備檢修狀態(tài)化、設(shè)備操作智能化等。數(shù)字化變電站建設(shè)從施工圖設(shè)計(jì)、保護(hù)與自動(dòng)化系統(tǒng)出廠驗(yàn)收、現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試直到竣工驗(yàn)收、投運(yùn)，環(huán)環(huán)相扣，任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題都會(huì)對(duì)變電站正常運(yùn)行帶來(lái)不利影響，其中出廠驗(yàn)收、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試都是重要環(huán)節(jié)。由于數(shù)字化變電站調(diào)試在內(nèi)容與方式上都與傳統(tǒng)調(diào)試方法變化很大，也出現(xiàn)了一些新問(wèn)題，尤以二次部分的繼電保護(hù)調(diào)試更具挑戰(zhàn)性，因此本文對(duì)相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行了分析和探討。

1 數(shù)字化變電站繼電保護(hù)調(diào)試特點(diǎn)

1.1 與常規(guī)變電站調(diào)試技術(shù)相比的變化

由圖1可見(jiàn)常規(guī)變電站與數(shù)字化變電站的調(diào)試技術(shù)的變化主要有：（1）常規(guī)變電站過(guò)程層與間隔層設(shè)備之間采用電纜線連接，也就是端對(duì)端的硬接線模式，但數(shù)字化變電站采用光纜連接，并以數(shù)字信號(hào)傳遞信息，已不再適合采用傳統(tǒng)測(cè)試計(jì)劃；（2）常規(guī)變電站通信標(biāo)準(zhǔn)為IEC60870系列標(biāo)準(zhǔn)，而數(shù)字化變電站通信標(biāo)準(zhǔn)為IEC61850，通信規(guī)約的變化導(dǎo)致以前的調(diào)試方法不再適用；（3）常規(guī)變電站與數(shù)字化變電站網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不同，前者站控層是基于RS485串行通信的以太網(wǎng)，并且要經(jīng)過(guò)網(wǎng)關(guān)才能與間隔層設(shè)備通信，網(wǎng)速較慢；而后者采用基于交換式以太網(wǎng)技術(shù)，網(wǎng)速快得多。過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)差別更大，常規(guī)變電站需要通過(guò)功能裝置重復(fù)的I/O接口進(jìn)行通信，而數(shù)字化變電站通過(guò)過(guò)程層總線互聯(lián)，不僅網(wǎng)速差別大，也引起調(diào)試方法變化；（4）常規(guī)變電站采用傳統(tǒng)互感器，并接入TA、TV信號(hào)；而數(shù)字變電站采用非常規(guī)互感器（如電子式互感器）和合并單元，接入ETA、ETV數(shù)字信號(hào)，從而引起調(diào)試方法變化；（5）常規(guī)變電站與數(shù)字化變電站在一次設(shè)備及其接口也不同，前者采用傳統(tǒng)一次設(shè)備和常規(guī)I/O接口，而后者為智能化一次設(shè)備和智能接口，由此引起調(diào)試方法變化；（6）數(shù)字化變電站功能自由分布也引起調(diào)試方法變化。

1.2 調(diào)試計(jì)劃的階段劃分

如前所述，數(shù)字變電站繼電保護(hù)調(diào)試分出廠驗(yàn)收（也稱(chēng)為工廠調(diào)試）和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試兩個(gè)階段。出廠驗(yàn)收是出廠前為了驗(yàn)證施工設(shè)計(jì)與系統(tǒng)配置SCD是否正確以及系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)性、實(shí)時(shí)性和可靠性，它也是現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試的基礎(chǔ)。現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試是在系統(tǒng)與設(shè)備安裝完畢、線纜與交直流系統(tǒng)施工結(jié)束以后進(jìn)行的系統(tǒng)全面調(diào)試和試驗(yàn)。下面就對(duì)這兩個(gè)階段的調(diào)試進(jìn)行討論。

2 數(shù)字化變電站繼電保護(hù)調(diào)試技術(shù)

2.1 工廠調(diào)試

2.1.1 調(diào)試準(zhǔn)備。準(zhǔn)備內(nèi)容包括：（1）設(shè)計(jì)單位提交虛端子圖、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖、光纜連接圖、同步時(shí)鐘對(duì)時(shí)圖、遙信點(diǎn)表等設(shè)計(jì)成果；（2）集成商根據(jù)虛端子圖進(jìn)行全站SCD文件配置、搭建全站站控層與過(guò)程層、定義全站遙信點(diǎn)表與遠(yuǎn)動(dòng)點(diǎn)表數(shù)據(jù)庫(kù)、定義全站主接線圖與間隔細(xì)節(jié)圖、配置IED的CID文件、命名各裝置名稱(chēng)與斷路器編號(hào)、將全站SCD文件導(dǎo)入五防服務(wù)器、搭建同步時(shí)鐘對(duì)時(shí)網(wǎng)絡(luò)、將全站SCD文件導(dǎo)入網(wǎng)絡(luò)報(bào)文分析儀與故障錄波裝置等。

2.1.2 調(diào)試內(nèi)容。具體內(nèi)容包括：（1）模型測(cè)試，包括ICD模型是否符合《變電站通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)》（DL/T860）要求、配置是否與模型文件一致等；（2）關(guān)聯(lián)測(cè)試，通過(guò)建立后臺(tái)與裝置的關(guān)聯(lián)，測(cè)試關(guān)聯(lián)性能是否符合要求；（3）SV測(cè)試。通過(guò)測(cè)試SV發(fā)送、接收、采樣同步性，對(duì)合并單元、保護(hù)測(cè)控裝置、監(jiān)控后臺(tái)的采樣（采集電壓、電流、功率等信號(hào)）性能進(jìn)行檢查；（4）GOOSE測(cè)試。GOOSE用來(lái)實(shí)現(xiàn)間隔層設(shè)備之間信息的快速傳遞，它是數(shù)字化變電站關(guān)鍵技術(shù)之一，通過(guò)測(cè)試來(lái)驗(yàn)證GOOSE機(jī)制。內(nèi)容包括報(bào)文測(cè)試、處理能力測(cè)試、聯(lián)鎖閉鎖測(cè)試，通過(guò)遙控、遙信核對(duì)、網(wǎng)分及故障錄波測(cè)試、保護(hù)試、整組試等多種方式進(jìn)行驗(yàn)證；（5）驗(yàn)證IED元件之間邏輯關(guān)系是否正確，以便為全站SCD文件的配置打下基礎(chǔ)；（6）驗(yàn)證網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)置、交換機(jī)接口配置是否合理，以防止過(guò)程層交換機(jī)負(fù)荷分配不當(dāng)、數(shù)據(jù)溢出等問(wèn)題出現(xiàn)；（7）驗(yàn)證不同品牌IED設(shè)備在IEC61850標(biāo)準(zhǔn)下的兼容性；（8）驗(yàn)證IED設(shè)備采樣、邏輯、動(dòng)作等行為是否正確；（9）網(wǎng)絡(luò)報(bào)文記錄儀、故障錄波裝置等是否配置正確等。

2.2 現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試

2.2.1 調(diào)試流程。電氣安裝完畢并滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試要求→成立現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試工作組→編制現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試方案→進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試并記錄調(diào)試數(shù)據(jù)→整理現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試報(bào)告→向建設(shè)、運(yùn)行單位移交資料→帶負(fù)荷試驗(yàn)。

2.2.2 調(diào)試內(nèi)容。在調(diào)試之前，應(yīng)認(rèn)真研究相關(guān)技術(shù)文檔，包括出廠驗(yàn)收調(diào)試報(bào)告、系統(tǒng)與設(shè)備技術(shù)說(shuō)明書(shū)、各類(lèi)配置文件、施工設(shè)計(jì)圖紙等。然后準(zhǔn)備測(cè)試儀器儀表，這些儀器儀表應(yīng)校驗(yàn)合格，測(cè)試設(shè)備等級(jí)應(yīng)符合相關(guān)規(guī)范要求。繼電保護(hù)裝置的測(cè)試有兩種方法：一是常規(guī)微機(jī)保護(hù)測(cè)試儀結(jié)合模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置（如南瑞公司的HELP2000A）進(jìn)行校驗(yàn)。常規(guī)微機(jī)保護(hù)測(cè)試儀產(chǎn)生信號(hào)源，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置形成數(shù)字信號(hào)，送至合并單元并接入數(shù)字化繼電保護(hù)裝置，通過(guò)抓包分析工具監(jiān)測(cè)保護(hù)裝置GOOSE反饋信息。二是采用全數(shù)字化測(cè)試儀（如博電PWF-3測(cè)試儀）進(jìn)行校驗(yàn)。利用全數(shù)字化測(cè)試儀產(chǎn)生的數(shù)字信號(hào)直接輸入到數(shù)字化繼電保護(hù)裝置中，而繼電保護(hù)裝置產(chǎn)生的GOOSE反饋信息輸回到全數(shù)字化測(cè)試儀。前一種方法由于模數(shù)轉(zhuǎn)換過(guò)程中消耗一些時(shí)間，也就是存在ms級(jí)的滯后誤差，因此并非理想方法，而只是一個(gè)過(guò)渡方法。后面一種方法不存在這個(gè)缺陷，今后必將全面取代前一種方法。

采用全數(shù)字化測(cè)試儀進(jìn)行調(diào)試時(shí)，裝置第一次上電要對(duì)上位機(jī)采樣值接口、GOOSE進(jìn)行軟件配置。配置并保存、固化后，即使掉電也不會(huì)丟失，方便下次開(kāi)機(jī)直接使用。采樣值配置可根據(jù)被測(cè)試?yán)^電保護(hù)裝置的協(xié)議或直接導(dǎo)入變電站的SCL配置文件。GOOSE配置內(nèi)容包括GOOSE訂閱和GOOSE發(fā)布。訂閱時(shí)將GOOSE數(shù)據(jù)映射到測(cè)試儀“開(kāi)關(guān)量輸入”上即可。

3 結(jié)語(yǔ)

數(shù)字化變電站與常規(guī)變電站相比有許多變化，反映到工程調(diào)試方面也有不少差別。數(shù)字化變電站代表了未來(lái)發(fā)展的方向，所以必須熟悉其調(diào)試方法。但在目前過(guò)渡階段，部分?jǐn)?shù)字變電站是由常規(guī)變電站改造而成，保留了部分傳統(tǒng)控制手段，調(diào)試技術(shù)更加復(fù)雜，因此測(cè)試人員應(yīng)掌握各種調(diào)試方法，這樣才能在調(diào)試工作中游刃有余和得心應(yīng)手。

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