智能变电站二次设备调试及维护浅析

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【摘要】简要介绍了智能变电站特征及架构，在此基础上详细阐述了智能变电站二次设备的调试方法和智能二次设备常见故障的处理思路，有利于运行维护人员或管理人员了解智能变电站二次设备运行维护方法，为智能化变电站的稳定运行打下基础。

【关键词】智能变电站；二次设备；调试

1.引言

随着智能化电网的发展，建设智能变电站已成必然趋势。对于保护调试人员来说，智能变电站的二次设备与传统变电站相比已发生了很大变化，传统二次设备检修模式难以适应。为此，深入了解智能化变电站的构建原理，并针对其二次系统的调试、维护方法作出相应改变必须提上日程。

2.智能变电站的概念及特征

智能变电站是通过使用先进、集成、可靠、环保和低碳的智能型设备，以一次设备参量数字化和标准化、规范化信息平台为基础，将网络化、数字化和信息化作为设计过程中的基本要求，自主完成对信息的测量、采集、计算、保护、检测和控制等智能操作，在IEC61850的标准上，实现信息标准化、一体化集成和互动协同化。

智能化变电站二次系统具有以下技术特征[1]：

第一，系统高度集成化、信息交换标准化。系统结构紧凑，变电站内及变电站与控制中心间实现了无缝通信，在设备状态特征量的采集上没有盲区，从而简化系统维护、配置和工程实施。

第二，运行控制自动化、保护控制协同化。电流、电压采集实现数字化，将各种数据信息进行集成，使原来分散的二次系统装置整合优化，网络通信、数据共享。

第三，分析决策在线化。设备广泛在线监测，有效获取电网运行状态数据、各种智能电子装置IED故障、动作信息及信号回路状态。

3.智能变电站二次系统组网方式

3.1 过程层

过程层是一次设备与二次设备的结合面，也可以说是智能化电气设备的智能化部分。过程层主要功能可分三类：①电力运行实时电气量检测；②运行设备状态参数检测；③操作控制执行与驱动。具体包括电子式互感器、合并单元、智能终端、智能组件等。

3.2 间隔层

3.3 站控层

站控层则是通过两级高速网络汇总全站的实时数据信息，提供站内运行的联系界面，实现管理控制间隔层、过程层设备等功能，形成全站监控，与远方监控或调度中心通信。具体包括网络设备、监控主机、操作员主机、五防主机、远动装置、GPS对时系统、自动化软件系统等。数字化变电站相比传统变电站，整个站控层网络采用IEC61850通信标准，其模型描述能力大大提高、装置互操作性大大增强。

3.4 “两网”结构

（1）过程层交换机（光以太网）包括：过程层SV网络、过程层GOOSE网络。间隔层的GOOSE联闭锁信息也通过GOOSE网络传输。

（2）站控层交换机（电以太网）包括：站控层MMS网络。

4.智能变电站二次设备调试

4.1 智能二次设备测试仪

由于保护测控装置的输入数据接口为数字化接口，所以进行二次设备的测试需采用数字式光电测试仪，目前数字式光电测试仪有两种，一种是omicron、博电等公司可提供数字信号的新型测试设备，但这种装置价格比较高；另一种方式：模拟信号的测试设备+模/数转换设备方式，如南瑞继保公司的HELP2000模/数转换设备。

4.2 继电保护装置功能测试

测试内容包括：检查采样功能和精度；验证各项保护逻辑；检查收发GOOSE报文的功能；动作值及动作时间测试；定值、控制字和动作报告标准化检查；软、硬压板检查；检验对时功能；记录程序版本。

4.3 测控装置功能测试

测试内容包括：检查采样功能和精度；检查收发GOOSE报文的功能；验证间隔五防闭锁逻辑功能；验证同期合闸功能；检验对时功能；记录程序版本。

4.4 合并单元功能测试[3]

测试内容包括：采样精度试验，分析合并单元输出的幅值和角度误差和极性；测试同步、守时精度；采样值输出试验，分析网络记录装置，分析报文格式；报文实时、均匀性检测，要求合并单元无丢帧、失步、品质位异常等现象；验证电压切换功能和电压并列功能；检修试验及合并单元自诊断功能；记录程序版本。

4.5 智能终端功能测试

测试内容包括：智能终端执行控制测试；动作时间测试；智能终端发送开关量测试；GOOSE开关量延时测试；智能终端上送遥测量测试；智能终端记录GOOSE命令；功率消耗测试；验证报警功能；记录程序版本。

4.6 SV报文规范性测试

测试内容包括：SV报文发送、接收测试；SV报文中断检查。

4.7 GOOSE报文规范性测试

测试项目包括：GOOSE报文发送、接收测试；GOOSE中断、重启检查；GOOSE事件时间精度检验。

4.8 故障录波及网络分析装置测试

测试内容包括：检查采样功能和精度；检查收发GOOSE报文的功能；验证录波功能；检查对报文的分析和告警功能；记录程序版本。

4.9 监控部分测试[4]

以监控后台为中心，检查监控画面的绘制是否符合运行要求；能否正确反映各间隔的遥测值；当有遥信上送时，告警窗是否报出，光字牌上是否有显示；对各间隔可以遥控的开关刀闸进行遥控操作；远方投退软压板、远方切换定值区、远方修改定值和远方复归是否正确等。

5.智能变电站二次设备故障处理

5.1 智能设备故障处理原则

智能变电站故障处理基本原则：（1）做好完备的安全和技术措施；（2）严格执行两票三制；（3）规范故障处理流程，例如对相关装置的模型文件及配置文件进行修改前，应先经专业人员对模型文件和配置文件进行审核，确认无误后方可导入装置，并对装置进行试验验证。

5.2 保护装置故障处理

保护装置故障时，应立即查明原因，并及时汇报当值调度。如现场需重启保护装置，应经当值调度员同意后方可进行；重启前应先退出GOOSE跳闸软压板，投入“置检修状态”硬压板。重启后，若保护装置恢复正常，将装置跳闸出口软压板恢复正常状态，并向调度汇报处理结果；若保护装置仍不能恢复正常，应将装置重启情况汇报调度并通知检修人员，按调度指令调整保护装置的运行方式。

5.3 智能终端故障处理

智能终端装置发生故障时，应立即查明原因，并及时汇报当值调度。经调度员同意后可对智能终端进行重启，重启前应先做好相应安全措施，即退出智能终端跳闸出口压板，投入“置检修状态”压板；根据智能终端重启结果汇报调度或经通知检修人员；当智能终端GOOSE断链时，不会向各保护装置发送任何报文，原因在于保护装置对GOOSE断链前一次设备状态具备记忆功能，因此保护装置功能不会受到影响。

5.4 合并单元故障处理

合并单元由于具有完善的自诊断功能，保证在电源中断、电压异常、采集单元异常、通讯中断、通讯异常、装置内部异常情况下不误输出。合并单元能够输出各种异常信号和自检信息，检修人员可根据异常信息和自检信息，初步判断合并单元是否丢帧、失步、品质位异常等故障。故障类型确定后，通过横内对比同一时间节点采样报文，找出存在故障的合并单元，并对异常报文进行分析，找出原因予以解决。

5.5 GOOSE配置错误处理[5]

5.6 远动装置故障处理

远动装置故障发生时，运行人员应及时到现场，对站内设备进行监控，经调度同意后可对远动装置进行重启，如不能恢复，汇报调度并通知检修人员现场处理。

6.结语

作为复杂的智能化系统，智能变电站需经过多阶段、多目标发展才能完成。同时随着智能新技术的不断涌现，对变电站二次专业的管理提出了更高的要求，二次专业应不断的积累调试、运行、维护经验和进行各项相关标准的完善，逐步改变传统的专业管理模式以适应数字化变电站的运行管理需要。

参考文献

[1]潘勇良.智能化变电站的概念及架构[J].自动化信息，2011，2（118）：37-39.

[2]夏勇军，蔡勇，陈宏，陶骞，胡刚.110kV智能变电站继电保护若干问题研究[J].湖北工业大学学报，2011，1（26）：5-7.

[3]叶景.智能变电站技术及其对继电保护的影响[J].北京电力高等专科学校学报，2012，11（15）：272.

[4]李岩，赵立军.智能变电站二次调试方法研究[J].东北电力技术，2012，7（12）：42-45.

[5]丁书文，王成.智能变电站应用GOOSE技术存在的问题及策略[J].电工技术，2012，9（21）：29-30.

作者简介：曹磊（1982―），男，河北望都人，工程师，继电保护工，主要从事继电保护检修工作。