智能变电站建设关键环节技术管控

崔 洋，刘雪霞

(国网徐州供电公司，江苏 徐州 221005)

智能变电站建设关键环节技术管控

崔 洋，刘雪霞

(国网徐州供电公司，江苏 徐州 221005)

简单介绍智能变电站的技术特点，针对影响工程建设质量、进度、效率的关键技术环节，探索与实践，梳理、归纳、剖析，给出技术管控措施与经验，有效提升工程设计、评审、建设质量和效率。

智能变电站；关键环节；技术管控。

徐州电网从2013年第一座智能变电站220 kV水杉变建设，截止2016年12月220 kV沛县龙城变、220 kV微山湖变投运已建成智能化变电站十余座。智能化变电站与常规的变电站相比采用了许多新技术新工艺。随着国家电网“三集五大”的全面建成和不断深化，当前电网建设项目管理呈专业化、标准化、集约化的趋势发展。围绕“节约环保、功能集成、配置优化、工艺一流”的核心理念，深入学习智能变电站的先进技术以及新工艺新标准，梳理、归纳、剖析，针对影响工程建设质量、进度、效率的关键环节：设计、评审、物资提报、设备质检、联合集成调试、技术文件管控等环节不断探索技术管控措施。提升了工程设计、评审、建设质量和效率。

1 智能变电站的技术特点

智能变电站，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，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的变电站。

1.1 智能变电站的技术特征

(1) 智能化：高压设备智能化、高级应用、二次设备定值项减少、在线监测/远程检修。

标准化：遵循国际/国家标准、规范，完善检验规范及仪器设备要求。保护功能标准化；输出信息标准化；配置标准化。

(2) 集成化：一次设备紧凑、一二次集成(智能终端、合并单元由一次设备集成) 合并单元和智能终端整合，保护与测控整合(不宜跨专业、跨间隔)。110 kV及以下，合并单元+智能终端+保护。过电压保护及远跳整合在线路保护装置中。

(3) 就地化：二次设备就地化，保护、测控、智能终端等智能组件下放至相应的一次设备附近就地安装。

(4) 数字化：传统测量(电流、电压)全部就地数字化测量。

(5) 智能终端：一种智能组件。与一次设备采用电缆连接，与保护、测控等二次设备采用光纤连接，实现对一次设备(如：断路器、刀闸、主变压器等)的信号测量、控制等功能。

保护直采直跳。跨间隔信息(启动母线失灵功能和母差保护动作远跳功能)采用GOOSE网络传输。 GOOSE是一种通用面向对象变电站事件。主要用于实现在多IED之间的信息传递，包括传输跳合闸信号。

(6) 网络化：不同厂家的变电站内智能电子设备(IED)之间能够交换信息并能够利用交换的信息完成各自的功能。典型的变电站自动化系统采用分层分布式星型网络结构，从逻辑上分为三层：站控层、间隔层和过程层。

(7)逻辑化：逻辑设备为通信目的，将相关逻辑节点和数据集组织在一起形成的一种虚拟装置；逻辑节点为交换数据功能的最小部分，是由其数据和方法定义的对象。

1.2 智能变电站采用的新技术

(1) 基于网络通信的变电站自动化系统唯一的国际标准IEC61850标准，是迄今为止最为完善的一个开放和先进的变电站自动化标准。

(2) 智能化一次设备替代常规一次设备。

(3) 数据传输媒介以光纤替代电缆。

(4) 数据传输形式由模拟量转变为数字量。

(5) 站内设备之间通信由以太网实现。

(6) 数字式光纤以太网接口的二次设备替代常规二次设备。

(7) 统一的通信规约和设备描述方法实现设备互操作性。

(8) 智能告警、在线智能分析、二次状态监视、顺序控制。

(9) 平台一体化等高级功能的应用。

2 重视前期技术方案

可行性研究阶段是有发展策划部门归口管理组织，可行性研究报告审批完毕由发策部门移交建设部门，从初步设计开始到工程建设竣工移交生产有建设管理部门负责。初步设计的实施单位要重新招标产生，这样很容易造成技术漏项或衔接不畅，总结近几年十余项工程建设的经验，经常出现智能站对侧站的保护设备漏项，新增设备与原有监控系统后台无法通信，或与调度主站系统(电量对时录波保信子站功能等) 的设计深度不足，不满足调度主站端相关应用要求。对原有设备的五防逻辑与新设备不匹配等。

深入参与可研工程前期与项目前期互相参与可研及初设管理工作，把握工程源头技术方案更加科学、合理，工作衔接更加紧凑、顺畅。

3 深化初步设计

智能变电站建设示范工程提出了“设计引领制造”的理念，应严格把控设计方案原则，功能需求设计时就提出，严防设计质量通病：特别注意管控电流、电压互感器级次、容量配置，交直流电源蓄电池容量计算、信号的引出等。智能变电站的保护设计应遵循“直接采样、直接跳闸”、“独立分散”、“就地化布置”原则。除母线保护外不同间隔设备的保护功能不应集成。保护双重化配置时， 任一套保护装置不应跨接双重化配置的两个网络。过程层 SV 网络、过程层 GOOSE 网络宜按电压等级分别组网。变压器保护接入不同电压等级的过程层 GOOSE网时，应采用相互独立的数据接口控制器。

继电保护装置采用双重化配置时，对应的过程层网络亦应双重化配置，第一套保护接入A 网，第二套保护接入 B 网；110 kV 过程层网络宜按双网配置。

要求设计院提供主要设备材料清单的物料标准辞条。如采用的是非国网标准物料要说明原因。精细化到物资类别和技术参数。

首先组织内部初步审查，然后再提交规划总院、中电联等正式审查。变电站竣工投运后是生产运维单位负责设备安全运行，调度部门技术管控。初步设计方案由生产、调度、信通、计量等部门联合会审，可以有效避免许多设计质量通病。

比如变电站交直流供电方式，防误操作闭锁模式及逻辑，设备布置方式，设备状态信息以及智能辅助信息的采集等应多听取生产运维部门的需求及合理化建议。如：开关气室SF6低气压告警与本间隔其它气室SF6低气压告警要求独立发信，开关储能电机故障要求单独发信等，要设计尽早确定，否则会影响制造。

保护测控装置功能集成与否，数据采样方式、信息传输模式，通道路由组织，主站系统(电量对时录波保信子站等)的规约文本等应经相关专业核准。

关口计量点电表的设置，电量的采集方式(模拟/数字)，电能表的通信规约等应经计量管理部门核准。

4 加强物资计划提报准确性

一次设备、二次设备、监控系统、智能辅助系统物资同一批次提报。

现在国家电网的物资招标模式是按批次招标，同一工程同一批次为一个项目包，如果同一工程不同批次提报，中标的结果可能是多个中标单位。技术规范及物资辞条有设计负责提供，而电子商务平台又规定有建设单位提报。技术、商务两条腿走路。

较早建设的某工程，为了赶工期按原常规站管理流程，先提报了制造工期较长的变压器、之后上报断路器、互感器等一次设备，再接着提报二次设备、监控系统、辅助系统等物资，结果欲速则不达。国网规定智能化变电站系统集成由监控系统中标厂家负责，智能组件(合并单元、智能终端等)由相应一次设备厂家负责提供，中标结果智能组件好几个厂家，二次设备与监控系统也是不同厂家，物资是ECP电子商务平台，结算是ERP无法人为调剂。智能设备厂家繁多，给智能设备通信集成、安装调试、运行维护带来极大不便，协调十分困难。消耗了大量人力物力，事倍功半！

物资提报早准备，要求设计院初步设计时提供主要设备材料的物料标准辞条。如必须采用非标准物资，尽早申请物资辞条。一旦初步审查意见批复，就通知设计单位准备物资技术协议规范及选择合适的标准化物资辞条。物资选择不容半点差错，就像厨师做饭，一旦菜买错了，饭就无法做了。建设单位项目技术负责人要提醒设计各个专业一次设备、二次设备、监控系统、智能辅助系统物资同一批次提报技术规范，并负责往电子商务平台提报。220 kV微山湖变电站工程采用了该物资提报方式，中标厂商较为集中，便于工程协调，技术便于沟通，设备联合调试很顺利，节省了人力物力，提高了工作效率和质量，受到一致好评。

5 做好施工图纸交底、交付

常规工程图纸交付顺序，土建-电气-二次-监控-通信专业，现已经不能满足智能化站建设，较早某工程由于没有技术管理经验，控制室、围墙、道路等土建已经完工，却发现许多智能设备的预埋管遗漏，不得不重新开洞、开挖，致使建筑物千窗百孔。影响了工程进度和质量。

智能化变电站装设电子围栏、红外对射、视频监控系统网络全景摄像机、快球、水浸探测器、风速传感器、辅助灯光、门禁系统、红外探测器、温湿度探测器、智能灯光、智能通风、监控系统GPS及北斗天线等传感器与探测器。都需要与土建配合预埋管。

暖通、给排水、动力照明、智能辅助系统等专业预埋管图纸与土建专业图纸必须同时会审同时交付施工，谨防图纸卷册漏缺。最好能督促设计单位整合各专业给出综合埋管图。防止土建预埋管遗漏。

与常规变电站相比，智能化变电站施工图阶段设计还应提供如下图纸：过程层采样值信息逻辑图、过程层GOOSE信息逻辑图、光缆(尾缆)联系图、虚端子配置表、过程层网络图、过程层交换机(A/B网)光缆(尾缆)联系图信息流、智能辅助系统原理图、环境监测子系统原理图、变压器油色谱状态监测系统配置图、避雷器状态监测系统图等。

设计单位人员技术参差不齐，缺图少图时有发生，或设计深度不够。特别是虚端子配置表，有不少设计院到联合调试阶段才提供，甚至个别设计院无能力提供，虚端子配置表是设计图纸的一部分，牵涉到智能装置间信息传输交换、动作逻辑，是智能站的神经系统。虚端子配置信息量大，逻辑复杂，技术含量高，正确与否直接影响智能变电站能否安全投运。应高度重视。应组织生产、调度、运维、集成厂商会审。

6 重视厂站联合调试

我公司较早建设的几个智能变电站都没有组织厂内联合调试，按常规站建设模式推进，送变电施工单位电源电缆、控制电缆接线完毕，光缆、尾缆熔接完毕，通知求监控系统厂家技术人员进场调试。现场调试拖泥带水，推进十分吃力，影响工程进度，浪费人力物力。据说东北地区一个500 kV站，由于中标厂商较多，相互推诿，现场联合调试集成无法推进，工程一度搁浅。

结合智能化变电站的技术特点，再加上多个变电站建设技术管控的跟踪，发现有许多集成调试工作量可以提前在厂内完成，且工厂内有工地无法比拟的技术资源环境优势。组织系统集成商厂内进行典型间隔典型设备联合调试，十分必要。

智能变电站标准化调试流程： 组态配置→系统测试→系统动模→现场调试→投产试验。

物理设备(IED)建模；服务器(Server)建模；逻辑设备(LD)建模；逻辑节点(LN)建模等可以在厂内完成。

SCD配置前期准备工作，收集ICD文件，需了解IED设备在变电站的用途，选择合适的ICD文件。有时针对不同的应用场合，同一类装置ICD文件会有所不同。验证ICD文件ICD文件语法检查、冲突性检查、模型验证、模板校验。依据为：IEC61850/DL860标准及IEC61850工程应用模型。

ICD文件信息完备性检查；整理变电站设备清单；通信参数规划、分配；依据设计院提供的虚端子配置表进行虚端子连线；微机型保护装置及其软件版本进行进行初步验证。

甚至可以在厂内完成监控系统大量的画面编辑工作，每个站大约50副左右监控画面。监控系统的闭锁逻辑也可在厂内完成编辑。

这就要求打破常规的建设流程，申请设备命名调度运行编号的时间节点前移，最好是在厂内联合调试时就能提供正式的设备命名调度运行编号。设备逻辑建模、虚端子连接、监控信息描述可以一步到位，可以减少许多重复劳动，减少差错。提高了工作效率。

厂内联合调试，可以充分利用厂家技术资源优势，系统测试宜在集成商厂家集中进行，一旦遇到软件版本无法解析、规约文本差异等技术难题，可以充分利用技术研发团队技术后背支持和功能测试设备资源。在现场调试一旦遇到不同厂家通信不匹配或技术差异，需要请示、汇报、协调，问题很难解决。有时相互推诿扯皮，导致工程无法推进。部分分系统调试，如防误操作功能检验可在现场调试步骤进行。

220 kV沛县龙城变、220 kV微山湖变、220 kV商圈变、220 kV九墩(龙湖)变均进行了厂内典型间隔典型设备联合调试，在变电站土建工程阶段就启动二次设备调试工作，重点实施“SCD配置核查”。大大缩短了现场调试时间，且现场联合调试很顺利，2016年全部建成投运，受到上级主管部门表扬，并建议推广这一技术管控模式。同时也得到各供应厂商及参建单位一致好评。

严格管控设备出厂技术检验环节，做到不符合设计的产品不出厂。

建设部门应组织项目技术主管、设计、施工、生产运维部门技术人员对成品进行出厂检验和性能测试。近几年由于工程建设任务繁重，部分设备厂检疏忽甚至走形式，或技术人员不到位，造成了不少影响安全的质量典型案例：

控制操作把手、远方/就地把手、闭锁/联锁把手不满足“五防”要求；运维部门要求现场更换。

变压器本体套管电流互感器配置错误；生产部门要求重新安装配置。变压器油放掉，重新安装，造成经济损失，延误工期。

GIS组合电气设备电流互感器配置错误；生产部门要求重新安装配置。GIS设备无法现场更换，只好返厂重新组装。

GIS汇控柜与GIS设备本体没有软连接；不符合制造工艺，断路器操作震动影响智能组件安全运行。

主变过负荷闭锁有载调压及启动风冷回路设计错误。现场增加过流继电器及布线。

重大设备出厂检验，项目技术主管、设计、施工、生产运维部门以及制造厂家技术人员均应签字存档，严格管控设备出厂技术检验环节，应引起高度重视。

7 做好调试前准备

组态配置→系统测试→系统动模→现场调试→投产试验。前三个阶段均在集成商厂内提前完成，现场调试阶段主要进行：二次回路检验 ；通信链路检验后；后台遥控功能检验；防误操作功能检验；设备状态可视化功能检验；智能告警功能检验；故障信息综合分析功能检验；台事件记录及查询功能检验；定值召唤、修改功能检验等；重点实施“SCD配置核查”、“虚拟信息核对。

投产试验环节，在与调度主站端联调前，宜先完成厂站端的信号调试工作。可以大大提高工作效率。

智能化变电站信息量大，根据“调控一体、运维一体”的运行功能要求，配置一体化监控系统。一体化监控系统具备了继电保护信息处理的功能、配置了保护录波信息处理功能模块。

信息分类：继电保护信息分为动作、告警、状态变位、在线监测、中间节点类信息和保护内部录波信息。其中，事故、动作、告警、状态变位信息(简称告警直传信息)主要供调度员、监控员使用；在线监测、中间节点类信息和保护内部录波信息(简称保护专业使用信息)主要供保护专业人员使用。

信息采集处理：告警直传信息由 I 区监控服务器统一采集、处理；保护专业使用信息由II 区综合应用服务器统一采集、处理 。

信息上送：告警直传信息通过 I 区数据通信网关机上送至调度端；保护专业使用信息通过 II 区数据通信网关机上送至调度端。

信息应用：上送至调度端的告警直传信息应能同时在稳态监控告警窗和二次设备在线监视与分析应用界面显示； 保护专业使用信息仅需在二次设备在线监视与分析应用界面显示。

500 kV变电站一般由三级调度管辖(网调、省调、地调)，220 kV变电站一般由两级调度管辖(省调、地调)，各级调度管辖设备不同，所需信息也不同，各级调度主站监控系统均为实时数据运营系统，新站接入要提前申请计划，专门设置通道专人配合进行信息核对(简称对点)。

经过多站技术管控经验，智能变电站智能一体化监控，信息量特别大，220 kV站近两万条信息，电气设备全部实现电动操作，智能控制，不得有半点差错，每条信息都要核对，信息联合调试工作量很大。首先完成厂站端的信号调试工作，在变电站监控主机兼操作员及工程师工作站信息(遥测、遥信、遥控、遥调)全部核对实验正确后，形成一体化监控全站信息表(包含全站所有智能设备，所有种类信息)。将信息表与对点计划申请一同提交各级调控中心，有各级调度依据需求筛选后勾选反馈给施工调试单位。然后依据反馈的信息表进行各级调度上传信息组态。组态完毕，与各级调度信息对点。与调度端信息核对杜绝了反复，也减少了主站技术人员的工作量，缩短了调试时间，确保了调度主站系统的安全。220 kV沛县龙城变、220 kV微山湖变联合调试均采用此模式，对点顺利，节约时间，调度、生产、施工、调试均给予好评。

SCD文件由Header、Communication等五部分组成, SCD 文件完整描述全站 IED 之间逻辑关系，该文件描述了所有 IED 的实例配置和通信参数、IED之间的通信配置以及变电站一次系统结构，以及完成GOOSE、SV 等信号连接信息的配置，由系统集成厂商完成。SCD文件包含版本修改信息 明确描述修改时间、修改版本号等内容，SCD文件全站唯一、统一的数据源。

“虚拟信息核对”验收和配置文件“同源管控”，有效缩短变电站建设周期；交接验收前2至3天，重点核查全站SCD文件GOOSE、SV虚回路、网络通信配置等内容，保障信息正确。验收发现问题和整改意见由验收小组组长统一负责，避免多头布置导致的重复调试、验收。

调试结束后， 统一由调试组织单位进行资料移交。除传统站移交资料外，移交资料应包括全站配置文件 SCD 、装置描述文件ICD 、信息点表和相关高级应用文档。

智能变电站继电保护相关的设计、基建、验收、运行、检修部门应按照工作职责和界面分工， 把好系统配置文件(SCD文件)关口，确保智能变电站保护运行、检修、改扩建工作安全。

8 结语

智能电网已经纳入国家科技创新重大工程，列入国家产业科技体系。智能化变电站是智能电网的重要组成部分。国家电网将在“十三五”期间建成智能变电站6000座，已经引起业界瞩目。显示了国家电网推动智能电网发展的决心。智能化变电站应用了大量新技术新工艺。使电力系统自动化、继电保护及自动控制技术产生了新的变革，从而使得保护、监控、测量、远动、通信、计量等专业学科间的界限越来越模糊，智能化变电站的建设使得传统意义的电气一次、二次、三次专业的界限无法划分。在国家电网的引领与推进下，智能变电站建设正如火如荼。提升建设项目专业技术管理水平，不断强化各级项目管理单位全过程管控能力、急需一批懂技术会管理的专业技术人才。优质高效建设坚强智能电网，强化关键环节技术管控尤为重要。

[1] 刘振亚．110(66)～750 kV智能变电站通用设计[M]．北京：中国电力出版社，2011．

[2] Q／GDW 441-2010，智能变电站继电保护技术规范[S]．

[3] 冯庆东．智能变电站关键技术研究[R]．北京：中国电力科学研究院，2010．

[4] 陈安伟，等．500 kV变电站智能化改造的关键技术[J]．电力系统自动化，2011，(18)．

[5] 刘振亚．国家电网公司输变电工程标准工艺[M]．北京：中国电力出版社，2014．

[6] 国家电网公司．输变电工程设计常见病典型案例清册[M]．北京：国家电网公司，2016．

Control of Construction Key Links Technique of Inteligent Substations

CUI Yang, LIN Xue-xia
(State Grid Xuzhou Power Supply Company, Xuzhou 221005, China)

By the introduction of the technical features of intelligent substation, this paper focoused on the key technology which influencing the project quality，efficiency, and progress.According to the exploration and practice, as well as combing, induction and analysis, the author has exposed the technical control measures and experience, in order to enhance the engineering design, review, construction quality and efficiency of the main project.

intelligent substation; key Links; technical control.

TM63

B

1671-9913(2017)03-0044-05

2017-01-30

崔洋(1986- )，男，江苏徐州人，专责工程师，从事项目技术管理。