智能变电站二次系统设计及试验技术郝岳

智能变电站二次系统设计及试验技术郝岳

郝岳

（国网渭南供电公司陕西渭南714000）

摘要：智能变电站是采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备，以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，而智能变电站二次系统由智能组件组成，主要包括保护装置、测控装置、智能终端与合并单元等，其主要特征是数据采集数字化、信息交互网络化。本文中笔者将针对智能变电站的特点，对智能变电站二次系统的试验流程、试验内容、试验方法进行了探讨，同时分析了智能变电站二次系统试验的重点和难点。

关键词：智能变电站；二次系统设计；试验技术

前言：

智能变电站可以实现自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能，并可根据需要，支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能，实现与相邻变电站、电网调度等互动的变电站。而智能变电站二次系统的组成更加智能化，其中，合并单元、智能终端、测控装置和保护装置的智能化程度高。智能变电站二次系统的试验技术的情况对变电站安全可靠运作有重要的现实意义，因此有必要对智能变电站二次系统的试验技术进行探究。

1智能变电站二次系统设计

针对智能站二次设备间逻辑关系和物理联接的施工图设计，笔者利用“SV/GOOSE信息流图+SV/GOOSE信息逻辑配置表+装置光缆联系图”来阐释设计理念。图纸按间隔划分，先参照间隔设计方案来统一智能变电站二次施工工序安排。为了清晰表达设备间逻辑关系，需要在分析设备类型、保护原理及自动化方案的基础上，对SV信息流图及GOOSE信息流图进行绘制。类似常规变电站的保护原理图、电流电压回路图及控制信号回路图，设备之间电流与电压数据流的关联方式可通过SV信息流图表示出来，信号传输条件、设备控制原理等则通过GOOSE信息流图来表示。下一步是绘制SV/GOOSE信息逻辑配置表和装置光缆联系图，这就需要以SV/GOOSE信息流图为基础，根据IED制造厂商提供的具体设备虚端子图及原理接线图进行绘制。

首先SV/GOOSE信息流图信息传输回路图、信息流向表这两部分共同组成了SV/GOOSE信息流图。其中，SV以及GOOSE信息的实际传输路径连带着中间环节交换机主要通过信息传输回路图反映出来，同时能清晰反映出信息流向以及信息集编号代表A、B两个装置的数据资料。信息流向表能反映信息内容，而且能明确标示信息集编号的发送方和接收方。将信息传输回路图和信息流向表结合起来，则同时涵盖了保护原理、自动化信息以及网络信息的传输路径[1]。通过110kV线路SV信息流图不难发现，本间隔线路OCT电气单元电流、EVT合并单元电压、母线EVT合并单元电压均经线路OCT合并单元数据汇总后接入线路过程层交换机。交换机主要为电能表和保护测控装置提供计量电流、电压和保护测量电流电压等相关数据，而与过程层交换机级联的110kV过程层中心交换机则分别为故障录波器及母线保护装置、网络记录分析仪提供相应的保护电流数据和全部电流电压。

其次装置光缆联系图二次设备之间的光缆连接关系可通过装置光缆联系图表示出来，但该图表必须包括网络方案和设备光接口配置。利用柜内光配单元来完成设备光缆配线，参照SV/GOOSE信息流图，以屏柜为单位，先厘清光缆配型和光缆连接方向，然后按照站内智能设备装置插件及光接口配置，完成光配单元配置图，连接好相应的信息集。110kV线路间隔光缆联系图，大都在就地智能控制柜上连接二次设备，所以最好根据控制柜对光缆联系进行绘制。用1根光缆设置1个方向，按SV/GOOSE信息流图所要求的收发条件选用相应类型的光缆，然后根据纤芯套管颜色给纤芯逐个编号，并对接入的光配单元端子号进行分配；再对实际接入柜的设备进行配线，并注明装置的名称、插件/端口号、尾纤编号；使用说明需明确标示纤芯对应的信息集编号和信息内容，SV/GOOSE信息流图或信息逻辑配置表与使用说明要一一对应。

2智能变电站二次系统试验技术

2.1智能变电站二次系统试验流程

智能变电站二次系统的试验流程主要包括：出厂验收、现场装置功能调试、现场系统功能调试、现场系统性能调试和启动调试。出厂验收主要对硬件、功能、性能和可靠性等进行检验，一般在二次系统集成商处进行，验收前需具备以下条件：①系统集成商已按照配置要求，在工厂环境下完成软件开发和系统集成；②系统集成商已搭建模拟测试环境，提供测试设备，并完成相关技术资料的编写；③二次设备供应商的出厂试验达到合同及相关技术规范的要求。现场装置功能调试主要对所有二次设备进行功能和性能测试，如保护装置的定值校验、测控装置的同期功能测试以及交换机收发功率测试。该调试在现场二次设备屏柜安装、所有二次电缆安装及光缆熔接后进行。现场系统功能调试主要指系统联调及整组传动，在所有现场装置功能调试工作完成后进行[2]。此外，现场系统功能调试还包括站级监控系统调试和远动通信系统调试等。现场系统性能调试主要测试二次系统性能指标，如遥信变位传送时间、遥控命令执行传输时间和网络负荷率测试等。启动调试通常在整组传动合格并通过有关部门验收后进行。启动调试时，主要检验智能变电站二次系统在实际带电运行时能否正常工作。启动调试过程中，由于没有常规的电流电压二次电缆连接，无法使用第三方的表计进行保护装置的相量校核，主要通过保护装置本身的测量量确认相量是否正确。

2.2智能变电站二次系统试验重点

智能变电站二次系统试验重点包括三个方面，首先由于智能变电站对数据源同步精度很高，所以对于一些变电站内的方向距离保护、变压器保护、母线保护和测控这些设备来说，需要采用一些特殊的方式进行。为保证数据精度，智能变电站采用区域采样点插值同步法和全站时钟源同步法不失为好方法。所以，进行采样同步性测试就显得格外重要，而现场同步性测试得主要目的就是确保二次设备数据采集的同步性。其次网络性能测试，网络性能测试是智能变电站最重要的测试内容之一，其检验标标准有丢包率、时延、以及吞吐量。吞吐量反映了交换设备的数据包转发能力，通常指在不丢包条件下每秒转发包的极限，一般可用二分法和步进法查找该极限点[3]。对于存储转发设备，时延定义为输入帧的最后一个比特输入到输出帧的第一个比特输出之间的时间间隔；对于比特转发设备，时延定义为输入帧的第一个比特输入到输出帧的第一个比特输出之间的时间间隔。时延测试一般重复多次，再取其平均值。最后装置时钟准确度校验，由于变电站的工作性质较为特殊，所以该系统对于时钟的要求精度一向很高。记录事件的时间误差只允许在意毫秒之内，所以系统的合并单元同步程度要相当高，达到微妙级别。所以，进行装置时钟准确度校验时，由装置接收GPS时钟源发出的标准脉冲信号，并将采集到的脉冲信号与标准脉冲信号进行对比，从而判断输出时间的准确度，一旦误差过大，则表示时钟装置不能达到标准要求。但是以现在的科技水平，合并单元的时钟精度难以测量，所以同步检测显得至关重要。

总结：

智能变电站与常规变电站不同，不通过电缆手段进行信息交互，而是运用通讯手段来实现，其信息化强，数字化明显，拥有传统变电站所不具备的优势，但是新技术的产生，致使传统的实验技术己经远远不能满足试验需求，配置新的实验设备、研制新的试验方法成为我们解决的问题。本文以智能变电站二次系统位研究对象，分析讨论了智能变电站二次系统的试验流程、试验重点和难点，为科学学者进一步进行试验工作提供了借鉴经验，并希望只能变电站二次系统试验技术早日完善。

参考文献：

[1]李扬.智能变电站二次系统优化设计及研究[J].价值工程，2018，37（01）：131-132.

[2]仪荣，贾光波.智能变电站二次系统设计及试验技术[J].中小企业管理与科技（上旬刊），2016（12）：214-215.

[3]修黎明，高湛军，黄德斌，唐毅.智能变电站二次系统设计方法研究[J].电力系统保护与控制，2015，40（22）：124-128.