基于IEC61850数字化变电站的二次检修浅析

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摘要：根据数字化变电站与传统综合自动化变电站的不同，介绍了数字化变电站的技术特点和系统结构；结合220kV白洋淀数字化变电站实际，分析了数字字化变电站二次检修的校验范围、校验方法，以使这些数字化设备更好地得到利用、维护，达到更高的运行水平。

关键词：数字化变电站 IEC61850 二次检修

0 引言

随着220kV白洋淀数字化变电站的投产，保定供电公司数字化变电站的二次检修工作也已提上日程。电子式互感器、面向通用对象的变电站事件(GOOSE)功能的运用[1]，使得传统变电站的检修模式难以适应，全新的适应于全数字化变电站的检修模式也应运而生。

1 数字化变电站的特点

采用有源或者无源电子式互感器取代传统的互感器，实现了数据的采集从模拟量转向数字量。而基于EC61850-9-2规约，实现了数据点到网络的传输，利于数据的共享和互操作。虽然无源电子互感器采用光学原理，其传感头部不需要电源与电子电路，但是其有光学传感材料的选择、传感头的组装技术、震动对精度的影响、长期稳定性等关键技术难点。而由于不同生产厂商制造不同的IED，为了实现数据互换性。规定了在不改变iec61850通信标准体系的前提下，提出了资源定义机制和基于需求激励的资源匹配机制，将IED的资源分为需求资源对象和生产资源对象，实现了变电站智能设备数据模型的自动配置，通过生产资源对象带语义的描述，屏蔽了IED内部的差异，实现了互换性。

目前，SMV采样的传输、GOOSE网络数据的传输、时钟PTP1588三网合一，从而使光纤的数量减少、交换机数量减少，节约成本。同样在数字化变电站中网络化的二次系统是数字化变电站最有代表性的部分，LCC结果表明全数字化变电站在保证供电可靠性的基础上，较传统综合系统全生命周期成本大幅降低。

1.1 数字化变电站的定义[2]

以数字式互感器，智能型断路器为基础，并利用现代化的网络信息平台，利用目前标准的通信协议，进行变电站运行状态的信息化传输，并且能够达到变电站内部的智能操作和信息共享，这就是数字化变电站当前的定义。

1.2 数字化变电站的技术特点

目前的数字化的变电站和传统意义上的自动变电站也是不一样的，属于是在自动化的基础上又提升了一个阶段。主要特点有三点：

1.2.1 数字化的一次设备

传统的电磁互感器被现在的数字式的互感器代替，是数字化变电站的一个主要的特点，而目前比较常见的数字式的互感器有磁光式、全光纤式和电子式这三种。而在断路器的选择上，也是有所变化的，通常采用的是智能型的断路器或者使用普通断路器进行智能改造后的断路器，这样的变化就能够达到断路器的智能化控制。

1.2.2 网络化的二次设备

光缆代替电缆是数字化变电站的另一个特点，在一、二次设备之间采用百兆光纤以太网，从而在变电站内除了使用很少的直流和交流电缆之外，全部采用光缆。

1.2.3 标准化的通信协议

IEC61850标准通信协议是现在最常见的通信协议，这种标准化的通信协议对变电站的数字化传输具有巨大的作用，并且加强了变电站内部的互操作性，另外是实现资源共享的重要部分。

1.3 数字化变电站的系统结构

过程层，间隔层和站控层三部分构成了数字化变电站系统的逻辑结构。并利用网络通信连接各个层次。电子式的电流，电压互感器和合并单元等组成的过程层在整个系统中主要承担对数字信号采集合并处理的作用，变电站的数据传输工作也是由这一层次进行的；而变电站的测控功能主要是由间隔层完成的，并担负着对变电站的测量和控制任务；变电站的无缝通信主要是站控层的任务，另外还能协调变电站运行功能的施行。

1.4 白洋淀数字化变电站技术特点

白洋淀变电站依据IEC 61850标准构建，采用电子互感器实现采样值的数字化，采用GIS智能控制装置实现GIS智能开关的数字化，应用GOOSE服务，实现开关量传输的数字化。

2 数字化变电站的二次模式

最新的二次模式是在数字化变电站出现之后产生的。在这个过程中，保护装置的硬件条件进行了大的变革，从最普通的电磁继电保护到后来的微机保护，再到目前的数字化变电站的数字化保护，从而实现了变电站数据传输的信息化。由于电子互感器的应用，使得变电站的保护水平和技术都有很大的提升，并得到简化。

在IEC 61850的基础上的变电站统一的数据模型和数据通信平台是数字化变电站的一大特点，这个平台主要是进行数据采集和开出的工作。保护装置通过对智能测量系统传输的测量值进行分析和判断，并把分析数据传输给智能断路器，智能断路器根据数据信息做出动作。

3 数字化变电站的二次检修

根据白洋淀的数字化变电站的运行模式，二次设备的检修内容应包括：

3.1 智能单元校验[4]

关于数字化变电站的简修方法，其实是可以借鉴常规的变电站的二次设备的检修模式的，因为这种模式经过长期的实践考验，是一种非常有针对性，并且取得了良好效果的模式。在一次设备没有智能化之前的时候，智能单元和断路器，闸刀二次回路之间采用的主要是常规的二次电缆，而光纤以太网只要连接的是智能单元和保护装置。所以有必要进行对二次电缆的全面检测，包括接线检查、绝缘电阻测试、逆变电源的检验、通电初步检验、开关量输入回路检验、输出触点和信号检查。

3.2 采样同步校验

不能用同一时刻的电气量为依据是差动和距离等保护功能的一个要求，这样就要求数据采集具有高度的同步性。

3.3 数字式互感器准确度校验

这项检验主要是为了判断数字式互感器采集器采样精度是否满足保护、测量、计量的要求。

3.4 合并单元激光电源模块校验

合并电源激光电源模块的正常运行与否直接影响着采集器的工作，因此，检测合并单元激光电源模块，就要从采集器的运行入手[5]。

3.5 光纤以太网性能检验

数字化变电站的一大特点就是光纤以太网的应用，这项测试主要是为了检验光纤的应用效果，数据传输的正确性和可靠性。

3.6 GOOSE报文正确性校验[6]

这项检测的目的主要是针对保护装置对断路器智能单元传输的信息是否准确。

4 结语

数字化变电站和常规变电站的保护工作方式存在很大不同，相应地要求新的二次设备的检修技术和方法，只有通过工作实际观察和理论相结合，才能提出更好的二次检修方案，以促进变电站的稳定运行和发展。

参考文献：

[1]DL/T860.72.2004第7.2部分：变电站和馈线设备的基本通信结构抽象通信服务接口(ACSI)[S].

[2]王玉玮，王兰.浅析数字化变电站[J].江苏电机工程，2008，27(2): 50-53．

[3]吴卫民.110kV数字化变电站二次系统检验规范的研究[J].华东电力，2009，37(7):1185-1188.

[4]陈亦平，费云中，祝建华.基于IEC61850-9-2数字化变电站的二次检修[J].电力系统保护与控制，2011，39(2):142-144.

[5]高翔.数字化变电站应用技术[M].北京:中国电力出版社，2008.

[6]田云杰，程良伦，罗晟.基于IEC61850的嵌入式合并单元的研究[J].继电器，2007，35(10):52-55.