数字化变电站二次设备调试经验探讨

保定供电公司 王文琦 曹 磊 王江涛 张立辉

1.引言

随着220kV白洋淀数字化变电站的投运，保定供电公司数字化变电站的二次设备维护工作也已提上日程。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。为此，掌握二次设备的调试方法，对顺利展开数字化变电站运行维护工作，非常必要。

2.数字化变电站的特点

2.1 数字化变电站的定义[2]

在当前技术条件下，对数字化变电站的普遍理解是以数字式互感器、智能型断路器为基础，通过高速网络通信平台，使用IEC 61850标准通信协议，能够实现运行状态的数字化传输，满足变电站内智能电气设备间的信息共享和互操作的现代化变电站。

2.2 数字化变电站的技术特点

数字化变电站有别于传统综合自动化变电站，常规变电站自动化系统应用特点是变电站二次系统采用单元间隔布置形式，装置之间相对独立，装置间缺乏整体的协调和功能优化，输入信息不能共享、接线比较复杂、系统扩展复杂，图1为传统变电站结构示意图。

数字化变电站是综合自动化技术的进一步发展，相比于传统变电站，数字化变电站有如下三个技术特点（图2为数字化变电站结构图）。

（1）数字化的一次设备

用数字式互感器替代传统电磁式互感器，目前常用的数字式互感器主要有磁光式、全光纤式和电子式。断路器使用的是智能型断路器或者用传统的断路器加装智能单元，实现信号的数字化转换，并且能够接受数字化信息指令改变运行状态。

（2）网络化的二次设备

一次设备和二次设备之间不再使用传统的电缆连接，而是采用百兆光纤以太网，站内除了少量的直流、交流电源电缆，二次电缆全部被光缆替代。

（3）标准化的通信协议[3]

目前数字化变电站普遍使用的是IEC 61850标准通信协议，具有良好的完整性、系统性和开放性，使站内设备的互操作性大大加强，为实现信息资源共享、自动化功能集成创造了良好的条件。

3.白洋淀数字化变电站简介

220kV白洋淀数字化变电站是保定供电公司第一座数字化变电站，全站除380V配电装置外，全部采用智能化一次设备（电子式互感器（EVCT/EVT）、合并器、智能终端等），全站保护测控采用IEC 61850规约，使用MMS网实现数据采集，采用光纤通信技术全面取代了开关场到保护屏间的电缆硬连接。主变保护装置采用光纤GOOSE连接（点对点式），实现数据共享和GOOSE控制和跳闸技术；35kV母线保护、低周低压减载装置、主变过负荷装置跳35kV各出线间隔采用GOOSE网络实现网络控制和跳闸技术，其他采用常规电缆接线，图3为白洋淀数字化变电站结构配置图。

白洋淀数字化站由南瑞继保完成整站集成，采用IEC 61850协议，集成了南瑞继保、深圳南瑞、北京四方、武汉中元、国电南思等厂家的二次设备。交流采样应用电子式互感器采用60044-8协议点对点通信方式；站控层网络、35kV GOOSE网络双重化，在站控层和交流采样层达到了国内数字化变电站同时期领先技术水平。

4.数字化变电站二次设备验收调试组织模式

数字化变电站的出现，产生了新的二次模式。从传统电磁型继电保护到微机保护，再到数字化变电站的新型数字保护，保护装置的硬件结构发生了很大的变化，输入量和开出量的传递形式信息化。同时，由于电子互感器具有无饱和等优点，使保护的原理和技术在一定的程度上得到简化。保定供电公司为适应新的白洋淀数字化变电站的技术要求，从二次设备调试到基建验收投运实行专人负责，积累了一些二次设备调试经验。

4.1 设备出厂前验收

在设备出厂前，专门成立数字化变电站工作组。验收人员严格按照《保护设备、自动化系统工厂验收测试大纲》逐项进行验收，验收人员在学习提高数字化变电站基础知识的同时，发现了45项保护装置、综自系统的软、硬件问题，为设备现场调试顺利完成奠定了坚实基础。验收人员每天坚持写验收日志，详细记录总结每天验收的项目、发现的问题和解决的问题，为形成数字化变电站验收备忘录提供了第一手资料。

4.2 现场验收阶段

（1）细化人员分工，确保每台设备责任到人

为确保白洋淀数字化变电站的顺利投运，每个细节都必须验收到位。在设备调试阶段，保定供电公司组织综合自动化专业人员进行随工质检，对人员进行详细分工，即将现场验收人员分成保护装置验收组、综自系统验收组。保护装置验收组按照电压等级又分为220kV保护组、110kV保护组、35kV保护组、主变保护组；并将故障录波器、母差保护、主变过负荷、备自投等装置划分到各保护工作组中；综自系统验收组又分为后台监控机组、综自设备组（包括远动装置、GPS对时系统等）、信息处理组（包括网络记录仪、信息子站等），确保每台设备责任到人。

（2）对验收发现问题及时总结、汇报和处理，确保及时解决

为准确、快速的解决发现的问题，现场验收总负责人与基建施工单位负责人、厂家人员每天召开总结会，对发现的问题进行讨论并制定解决方案，规定解决期限、复检方式，确保验收发现的问题及时准确处理。若发现较重要问题且不易解决，如220kV线路保护四方装置与所连南瑞继保线路合并单元之间采样点设置不同造成四方装置光差保护通讯中断缺陷等，及时上报上级主管部门，协调相关单位处理。

5.数字化变电站二次设备调试经验

5.1 220kV白洋淀站检修维护手册

通过现场验收，总工作负责人将所有相关资料进行整理、分类、汇总，形成包括验收报告、试验报告、作业指导书、数据库备份、说明书、图纸、台账、设备出厂前验收、现场验收的日志、维护和检修工作记录，试验方法、消缺经验等主要内容的《220kV白洋淀数字化变电站检修维护手册》。检修维护手册共包含59验收报告、98套试验报告、40份作业指导书、72份电子说明书，387张电子图纸及所有设备台账、定值、后台及远动数据库备份等资料，为二次设备的检修、试验和日常维护提供最全面的资料和方法依据。《220kV白洋淀数字化变电站检修维护手册》随着维护和检修过程，可随时进行更新和补充。

5.2 保护装置技术要点和运行注意事项

根据验收过程中发现的问题、总结与常规保护的不同点，制定220kV白洋淀站每个保护装置的技术要点和运行注意事项、每套保护装置的作业指导书，并依据相关规程，制定全站各设备的试验报告，方便投运后的检修、周校、消缺等工作。例如，数字化变电站中的220kV线路合并单元，当一次设备不停电、只退出单套保护时，应特别注意不能直接向合并单元上加电流量，避免因合并单元的电流通至母差保护造成装置误动或闭锁。

表1 光纤衰耗测试表

表2 goose断链表

表3 光纤标示库

图1 传统变电站结构图

图2 数字化变电站结构图

图3 白洋淀数字化变电站结构配置图（220kV部分）

对于数字化变电站，单个设备进行检修时，与常规变电站的操作习惯和顺序有很大的不同，稍有不慎，可能造成严重的后果。例如，220kV单个保护装置检修时，只需退出相应的跳闸压板，但如果保护装置的合并单元MU检修时，需要退出与之相关联的所有保护装置，特别是母差保护装置。针对诸如此类情况，现场技术人员对每个设备检修状态下，运行人员需要做哪些操作，退出哪些压板都作了详细的说明，为运行人员操作提供了技术支持和安全保障。

5.3 光纤衰耗测试表[4]

在现场装置调试后期，待光纤核对、清洁完毕不再插拔时，派专人负责，对每条光纤衰耗情况进行详细记录，并标明起点和终点光纤的屏柜、装置、插件、端口、发送功率、用途等情况（如表1所示），为今后的周校、消缺等现场光纤回路工作提供原始的数据支持。

5.4 制定“goose断链表”。

一旦光纤goose断链，就会影响本站主变中低压侧及35kV设备的故障跳闸，发生因间隔开关拒动引起的故障越级等严重后果，严重影响电网稳定运行。goose断链时，为快速查找光纤断链位置，特编制了“goose断链表”。“goose断链表”详细标明光纤的屏柜、用途、光纤编号、起止位置、断链后台报文、装置报文等情况（如表2所示），为现场消缺提供查找依据。

5.5 光纤、网线标识标签统计

根据数字化变电站大量应用光纤作为传输媒介的特殊性，为满足迅速准确的查找和消除与光纤有关缺陷的要求，最大限度降低数字化设备异常或退运的时间，保证设备安全稳定运行，结合220kV白洋淀数字化变电站投运前验收工作实际，制定光纤标识管理方法，制作全站光纤标识库（如表3所示），并要求安装单位实施。每面屏内附本屏光纤标识表，方便检修人员查找。光纤标识库中，标签号与光纤头标签一一对应，光纤或尾缆编号与设计图纸已一一对应，起点、终点与实际装置、插件、接口一一对应，同时标明光纤类型，符合设备运行要求，光纤敷设走向满足《河北南网18项反措要求》，标识内容清晰准确，可操作性好，无实施阻碍，对提高光纤寿命、迅速准确查找光纤走向指导性强。

5.6 数字化变电站模型文件和配置文件的修改规则

针对数字化装置模型文件和配置文件在数字化变电站中的重要作用和地位，规定白洋淀数字化变电站的模型文件和配置文件由厂家、调度所和二次检修班组三方保存，每一年度由三方的文件与站内文件进行一致性对比，编写了数字化变电站模型文件和配置文件的修改规则。当保护装置模型文件和配置文件需要修改时，必须经过二次检修班班班长、调度所专责、厂家的研发人员三方在修改方案签字确认后方可进行修改，并在检修记录中详细注明修改原因、日期、人员及结果，修改后的模型文件和配置文件必须长期保留。

5.7 注重现场培训资料收集，做好数字化变电站的培训教程

利用摄像机、照相机等工具收集电子式电流电压互感器、保护装置等数字化设备的试验方法和维护经验，作为培训教材，做好数字化变电站的培训教程。

6.结语

2009年12月28日，保定地区首座数字化变电站-220kV白洋淀数字化变电站零缺陷投运，这标志着保定供电公司在变电站自动化建设上向“数字化”迈出了坚实的一步，推动了河北南网自动化技术的进一步发展。随着数字化变电站调试、运行、维护工作技术的逐步成熟，现阶段出现的问题会通过不断的工程实践和技术发展最终得以解决。

[1]高翔.数字化变电站应用技术[M].北京:中国电力出版社,2008.

[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]徐建锋.上海110kV封周数字化变电站技术的应用和研究[J].上海电力,2010,6(12):337-346.

[4]刘益青,高厚磊,高伟聪.适用于数字化变电站的继电保护数据处理新方法[J].电力系统自动化,2011,35(15):68-72.