智能變電站二次系統的調試方法研究及其應用

2017-02-08 15:57:26 大云網　點擊量：評論 (0)

摘要：智能化變電站作為智能化電網建設的重要組成部分，整個智能變電站二次系統的良好運行直接影響著是變電站能否順利投產。本文通過分析智能變電站的概念和特征及智能變電站二次系統的調試流程等方面對智能變電

摘要：智能化變電站作為智能化電網建設的重要組成部分，整個智能變電站二次系統的良好運行直接影響著是變電站能否順利投產。本文通過分析智能變電站的概念和特征及智能變電站二次系統的調試流程等方面對智能變電站二次系統調試的方法進行解析,提出了二次系統調試全場景試驗的策略，對今后智能變電站系統級調試工作具有實際指導意義。

關鍵詞：智能變電站；調試；全場景試驗

引言：國網公司對智能電網建設有清晰的戰略規劃，目前正處于智能變電站入全建設階段。智能變電站在信息采集、測控、保護等方面都有突出的優勢，這得益于其應用的智能化信息系統,包括信息數字化、通信網絡化、信息共享化等全方位為一體,對電力系統的改革起著至關重要的作用。并且,在電網安全性維護方面，智能變電站二次系統采用智能終端、測控裝置等可以很大程度提高電網的安全性。但是,不同的系統在調試時就會存在不同的問題,為進一步提高智能變電站運行調試的安全性，在智能變電站二次系統調試時方法的選擇就顯得尤為重要。

1、智能變電站的概念和特征

智能變電站在傳感器、通信、信息、控制、智能等方面都采用了先進的技術，通過對一次設備參量數字化和標準化以及規范化的信息平臺，可以自動地完成信息的收集、分析、以及管理等，從而使全站的信息具有數字化、全面性及共享度。而且，智能變電站還可以及時對檢測數據進行分析，為電網作決策提供信息支持實現自動控制等功能。

智能變電站具備以下的功能特性:一次設備智能化、二次設備網絡化、基礎數據完備化、運行控制自動化、信息交換標準化、信息展示可視化、設備檢修狀態化、保護決策協同化、設備安裝就地化、及二次系統一體化[1]。為了達到及時有效地對智能變電站二次系統進行調試的目的，就對智能變電站二次系統在調試過程中各個設備系統的互操作性提出了更高的要求。

2、智能化變電站二次系統的架構

智能變電站二次系統在邏輯結構層面包含三個層次，分別為“過程層”、“間隔層”、“站控層”[1]。

過程層是智能化電氣設備的智能化部分，其包括電子式互感器、智能操作箱、合并單元等，是一次設備和二次設備的結合面。

間隔層的具有匯總本間隔過程層實時數據信息的功能，實現對一次設備保護控制操作、閉鎖、同期及其他控制功能，確保與過程層和站控層網絡通信的快速完成；可以優先控制數據采集、統計運算及控制命令的發出。主要包含測控設備、保護測控一體化設備、保護裝置等部分。

站控層可以通過兩級高速網絡實現全站實時數據信息的匯總，為站內運行的提供聯系界面，實現間隔層、過程層設備的管理與控制等功能，保證全站實時監控，并與遠方監控或調度中心信息互通。具體包括網絡設備、主機、操作員站、GPS對時系統和遠動工作站等。

3、智能變電站二次系統調試內容

通常來講,智能變電站二次系統調試要經過許多步驟，一般包括出廠驗收、集成測試、分系統測試、系統調試、帶負荷試驗等[2]。其中,分系統測試、系統調試、帶負荷試驗等需要在變電站現場進行調試。

硬件的"功能"性能以及可靠性測試主要在出廠檢驗步驟完成。一般在二次系統驗收前需具備三個指標：1、軟件開發和系統集成符合配置要求;2、系統集成商已搭建模擬測試環境，提供測試設備，并完成相關技術資料的編寫;3、二次設備供應商的出廠試驗達到相應的技術要求。

智能變電站的集成測試主要由系統集成、系統互操作性測試、系統性能測試三個部分組成，集成測試平臺的搭建以及建模、測試參數和通信的配置等是其主要的工作內容，集成測試的核心工作意義是檢測系統基本單元的各類二次設備的通信行為，檢測其是否符合標準中定義的互操作性規格要求，并測試整套系統的通信配置和功能以及性能。集成測試遵循由單體到系統的測試方法，即首先進行設備單體調試，完成單體調試后，再將單體模塊按照設計要求組裝成子系統或系統，對照技術指標測試各部分是否達到預期的功能或效果[2]。

現場調試要完成安裝工作，更重要的是調試測試二次系統與一次設備相連接后的整組動作性能是否符合技術要求。在實際運行環境下進行現場調試，能夠與實際一次設備組成完整的測試環境，從而更加精準的顯現反應裝置和系統的性能，但是對現場的要求較高，而且調試周期長。

智能變電站與常規變電站二次系統調試存在很大區別：首先，引入集成測試環節，大大降低了現場調試的工作量。其次，模擬量到數字量的轉變，信息通信由傳統的電纜傳輸模式轉為光纖與交換機等，信息傳輸與交互在“三層兩網”的二次系統中實現，同時所傳遞的信號也由模擬量轉變為數字量。再者，二次調試周期的變化，常規變電站一個間隔的二次電纜安裝完畢后就可以進行整組試驗，而智能站整組試驗需要所有網絡搭建好后才能進行，而且要求配合后臺、故障錄波以及網絡分析儀的測試同時進行，因此調試周期較長。

此外，在電壓并列與切換、電流電壓回路的檢查、光纖依賴性等方面也存在很大區別。

4、智能變電站二次系統調試方法

通過對國內智能變電站二次系統調試現狀進行分析, 研究出一種新的調試方法-全場景測試法。基本原則是把智能變電站二次系統當作一個整體,檢驗范圍包括組織智能變電站信息、分配光纖通信網絡、合并單元、網絡交換機和智能操作箱,在檢驗智能變電站二次系統性能的時候，要保證接線的完整性和輸入信息的完整性,從而完成智能變電站二次系統的技術性能檢驗。

采用全場景試驗調試的基本原理是：利用開關模擬器、采集器模擬器等設備,把時域仿真結果送往采集器模擬器，然后通過光纖送往各合并單元。合并單位再傳送之后,測試系統繼保裝置發出智能操作[3]。全場景試驗系統的主要設備有：變電站仿真系統、采集器模擬器、開關模擬器、無線主控主機。

變電站仿真系統:利用通過電力系統仿真軟件、圖形化建模軟件等智能變電站仿真平臺建模和仿真。對仿真結果的波形顯示來控制整個調試過程,再通過開關模擬器的智能操作箱區分分、合閘命令。

采集器模擬器:主要由高穩定從時鐘模塊、輸出控制模塊、無線收發模塊等組成,基本功能是接受無線控制主機發送的仿真數據。借助無線控制主機的控制,將信號同步發送出去。

開關模擬器:主要功能是檢測智能操作箱發出的開關動作,標記時間后通過無線方式送到無線控制主機。

無線控制主機:主要由GPS對時模塊、高穩定主時鐘模塊、無線收發控制模塊等組成。基本功能是通過對采集器模擬器與開關模擬器的時間校正來完成系統測試和GPS的調試對時。

5、智能變電站二次系統調試的問題

智能變電站二次系統的調試主要存在以下兩個方面的問題：

（1）圖紙和設備問題

常見問題有：圖紙資料不完善不能滿足當前建模和今后維修的需求；設備開發和安裝沒有針對性不能適應地方習慣；保護裝置說明書編制不夠具體；有些裝置存在質量問題等。

（2）工程調試問題

集成測試中出現的典型問題如下：設備不齊全；接線不完整；部分實驗檢驗工作不到位，只對聯通性進行了驗證，而忽略了功能校核等。

現場調試中出現的主要問題如下：安裝與土建交叉施工對在一定程度上影響影響設備；網線與光纖清冊不夠清晰明了，影響全站網絡的搭建；現場對 SCD 文件進行修改；設備功能或邏輯存在問題，導致程序多次升級或設備被迫更換；圖紙設計與實際操作存在出入，導致現場調試時出現設備安裝結束后，廠家后期更改接線服務等。

6、結語

智能變電站二次系統是變電站改革的重大舉措，變革所引起的調試流程和方法的改進，以及隨之產生的問題對調試人員提出了更高的要求和新的挑戰。本論文首先引入了智能變電站及其二次系統的基本認識，研究了智能變電站二次系統的調試流程，重點對集成測試和現場調試方面的內容和存在問題進行了分析，提出了全場景試驗的調試方法，有助于提高調試人員工作效率，對智能電網建設具有實際意義。