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摘要：结合某供电局变电站的实际运行情况，分析了数字化变电站关键设备的校验方法，并对其校验方法上存在的不足提出建设性的建议，以使这些关键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；关键设备；校验
作者简介：刘义德（1982-），男，甘肃民勤人，陕西省电力公司延安市供电公司，助理工程师；刘延飞（1968-），男，陕西延安人，陕西省电力公司延安市供电公司，助理工程师。（陕西 延安 716000）
中图分类号：TM63 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2011）06-0137-02
随着技术的进步，数字化变电站越来越普及，而且这些变电站越来越多地应用了新研发的技术（如：以太网技术、IEC61850标准、电子式互感器、智能断路器等），随之而产生的校验问题也是当前迫切需要解决的。本文以某电网公司110kV三江数字化变电站的实际运行情况为例，分析了数字化变电站关键设备的校验方法。
一、变电站的主要配置
变电站的配置分为一次系统结构和二次系统结构。一次系统结构里配备了2台变压器，从线路开始接线至变压器，1号变压器10kV处设为单分支，2号变压器10kV处设为双分支，并预留连接3号变压器。
二次系统结构的变电站网络结构由站控层、间隔层和过程层三层设备组成，变电站的两个变压器用线圈电子式电流互感器间隔。这种结构整体采用IEC61850标准体系，站控层和间隔层采用IEC61850-8-1协议，而间隔层和过程层采用IEC61850-9-1协议。站控层单独采用100Mbps双以太网，间隔层采用光纤环的以太网，并设有独自面向变电站的事件网。
二、关键设备的校验
1.电子式互感器的校验
该数字化变电站配置了XT761的校验仪校验电子式互感器，可校验模拟量输出和不同层次间协议的稳态和精度，还可以校验传统的电磁式互感器。通过提升互感器的电流，比较被测互感器和基准互感器的基频频率、基频副值和基频相位，得到相应的差值。所得到的比差和部分相位差为电子式互感器模拟输出量的误差值，另一部分相位差则是由相位偏移和额定延长时间所致。当今新型的变电站既有模拟量输出的电子式互感器，也有数字量输出的电子式互感器，因此同时要做比差和相位差的测试。模拟量输出互感器测试时只需将测试仪放在互感器的附近，然后再调试配置的类型和参数就可随时进行校验。数字化输出互感器的校验则较为复杂，必须和合并器同时进行，而且必须采集由合并器的以太网口输出的IEC61850-9-1标准数字输出量。
2.保护测控装置的校验
变压器的不同电压侧都配有电子式互感器、数字式保护设备和合并器以保护变压器。用XT700和常规的保护仪相结合可保护测试接口，对主要的变压器和合并器进行校验。测试保护功能和遥控功能的主要程序为测试仪将模拟电压和模拟电流输出至接口装置并由接口装置将其转化为数字量，数字量经协议处理和汇总最后送至主变压器进行测控校验。低压侧的后备保护和测控装置测出的数据是由低压侧的智能单元操作，而且保护测试仪无法输出模拟量的大小，需同时配置交流转换设备，电流输出量是以A为单位，需转换为mA级才能送往测控装置。这样，如果满足IEC61850-9-1协议条件的保护测试仪就可进行校验。采用数字量输出的继电保护测试仪校验测控装置比较方便，XT700的接口装置可对合并器、保护设备和智能单元进行全面校验，以更好地满足要求，更加可靠。
3.数字式电能表的校验
数字式电能表提供已数字化的电流值和电压值，然后再计算所需的电量值。传统的电能表是由电磁式模拟互感器用电缆和电能表连接起来的，数字化电能表是全数字化处理的系统，读出瞬间电压和瞬间电流在理论上不存在误差，在理论上也无需对数字化电能表设精确度，而传统电能表的总误差由电表的误差和电缆传输误差组成。数字式电能表的数字信号经由光纤以太网输送，整个输送过程均不受电磁波的干扰，校验过程也没有误差的附加。
该变电站的1号主变压器和2号主变压器的低压侧均配置了数字式电能表（南京新宁公司），同时配置了同一公司的数字式电能表校验仪。这种校验仪采用光纤以太网为接口，输出的电流和电压数据均符合IEC61850-9-1标准的格式，因此可作为配备IEC61850-9-1光纤接口形式的数字式电能表的校验。校验仪校驗的内容包括数据在传送过程中的误码率和电能表计算电量的准确度，校验过程中校验仪将电流和电压至数字式电能表，之后校验仪将接收到由数字式电能表传输的脉冲，再和自身计算出的电量相比较计算出总的误差。
4.网络报文、保护动作报文的记录和分析
该变电站采用GOOSE通信和IEC61850通信标准控制开关量和开、合闸命令的快速输送，同时在变电站内配置了两套网络报文录波器，用于分析和记录变电站的通信状况、保护情况、保护行为正确与否的判断及解决变电站自动化系统在目前运行中仍有不足的新型设备。两套录波器分别用作记录MMS网络报文和GOOSE网络报文，可坚持长时间如实记录变电站内各个设备的通信报文。
（1）自动化系统的黑匣子。网络报文录波器作为变电站自动化系统的第三方记录通信情况的设备，可实时如实记录最原始的网络通信报文，能为意外的事故发生提供最原始和公正的数据，完全可作为自动化系统的黑匣子。
（2）可快速查找自动化的缺陷。通过调查录波器的数据，分析发生缺陷前后的数据，定位发生缺陷的故障点，可迅速解决自动化系统的不足。
（3）准确预警自动化系统。通过对记录的信息（包括误码率、报文流量和响应时间）的实时分析，可以快速评价出通信的质量，预告自动化设备可能存在的故障。
（4）培训自动化人员。将设备间的通信内容还原成可重新显示报文的种类和内涵，可对报文全文进行分析，培训自动化人员。
三、改进方法
1.电子式互感器校验方法的改进
该方法在运行的时候利用合并器处理互感器输出的数字量，处理过程中难免产生误差。为了最大限度地减小比差和相位差，要求互感器和合并器同步工作，并为同一厂家生产。在运行的时候合并器可视作电子式互感器的附件。在现实施工中，事先在合并器的光缆和互感器的光纤熔接盒之间留两根光纤芯，并在两端接好接头，可大大简化实际的测试工作。
2.保护测控装置校验方法的改进
将保护测控仪与合并器合并测试，并在未来一段时间内使保护测试仪实现数字化。已经实现数字化的变电站将不断推广GOOSE技术，以实现自动化装置的要求和自我保护系统，在此建议将保护测试仪和GOOSE网络相连接，完善GOOSE的发送功能，实现GOOSE网络系统的保护和自动化逻辑功能的测试，为现场的操作人员提供良好的测试方法。
3.数字式电能表校验方法的改进
目前，数字式电能表的校验是变电站的关键，也限制了电子式互感器的应用。生产设备在厂家的校验结果和数据分析只能作为参考，应该经有检验资质的第三方验证后再可进行实际测算和规划。在此，建议政府或者相关部门尽快出台关于电能表的检验标准和参考数据，并在此基础上研发新型的校验仪，推进数字化变电站的发展和普及。
4.网络报文监视器的改进
目前的网络报文监视器设计不够齐全，功能较为简单，只能进行记录，缺乏相应的显示器和用户界面，一旦产生故障就只能由厂家取出数据再进行分析，操作繁琐。建议将故障的记录系统和报文监视器作为一体，统一设计，变电站在分析波形图的时候就可看清故障发生的时间和确认故障点，从而更好地进行保护。同时，建议厂家在监视器系统里配置相应的软件和操作系统，以更好地通过网络进行故障的排除和对设备的保护。
四、结语
数字化变电站的发展已上了新的台阶，很多技术已由理论转化为实践试点，并进入推广阶段。随着越来越多变电站的投入使用，变电站关键设备的分析也显得越来越重要。通过实际的观察和理论相结合，提出更好的方案，以促进变电站的稳定运行和发展。
参考文献：
[1]黄文韬.广东首座110kV数字化变电站技术方案分析[J].广东电力,2008,21(9):41-44,48.
[2]张惠刚.变电站综合自动化原理与系统[M].北京:中国电力出版社,2004.
[3]梁志斌.变电站综合自动化及其发展[J].湖北电力,2001,24(1):17-18.
[4]丁书文.变电站综合自动化原理及应用[M].北京:中国电力出版社,2003.
（责任编辑：刘俊卿）
关键词：数字化变电站；关键设备；校验
作者简介：刘义德（1982-），男，甘肃民勤人，陕西省电力公司延安市供电公司，助理工程师；刘延飞（1968-），男，陕西延安人，陕西省电力公司延安市供电公司，助理工程师。（陕西 延安 716000）
中图分类号：TM63 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2011）06-0137-02
随着技术的进步，数字化变电站越来越普及，而且这些变电站越来越多地应用了新研发的技术（如：以太网技术、IEC61850标准、电子式互感器、智能断路器等），随之而产生的校验问题也是当前迫切需要解决的。本文以某电网公司110kV三江数字化变电站的实际运行情况为例，分析了数字化变电站关键设备的校验方法。
一、变电站的主要配置
变电站的配置分为一次系统结构和二次系统结构。一次系统结构里配备了2台变压器，从线路开始接线至变压器，1号变压器10kV处设为单分支，2号变压器10kV处设为双分支，并预留连接3号变压器。
二次系统结构的变电站网络结构由站控层、间隔层和过程层三层设备组成，变电站的两个变压器用线圈电子式电流互感器间隔。这种结构整体采用IEC61850标准体系，站控层和间隔层采用IEC61850-8-1协议，而间隔层和过程层采用IEC61850-9-1协议。站控层单独采用100Mbps双以太网，间隔层采用光纤环的以太网，并设有独自面向变电站的事件网。
二、关键设备的校验
1.电子式互感器的校验
该数字化变电站配置了XT761的校验仪校验电子式互感器，可校验模拟量输出和不同层次间协议的稳态和精度，还可以校验传统的电磁式互感器。通过提升互感器的电流，比较被测互感器和基准互感器的基频频率、基频副值和基频相位，得到相应的差值。所得到的比差和部分相位差为电子式互感器模拟输出量的误差值，另一部分相位差则是由相位偏移和额定延长时间所致。当今新型的变电站既有模拟量输出的电子式互感器，也有数字量输出的电子式互感器，因此同时要做比差和相位差的测试。模拟量输出互感器测试时只需将测试仪放在互感器的附近，然后再调试配置的类型和参数就可随时进行校验。数字化输出互感器的校验则较为复杂，必须和合并器同时进行，而且必须采集由合并器的以太网口输出的IEC61850-9-1标准数字输出量。
2.保护测控装置的校验
变压器的不同电压侧都配有电子式互感器、数字式保护设备和合并器以保护变压器。用XT700和常规的保护仪相结合可保护测试接口，对主要的变压器和合并器进行校验。测试保护功能和遥控功能的主要程序为测试仪将模拟电压和模拟电流输出至接口装置并由接口装置将其转化为数字量，数字量经协议处理和汇总最后送至主变压器进行测控校验。低压侧的后备保护和测控装置测出的数据是由低压侧的智能单元操作，而且保护测试仪无法输出模拟量的大小，需同时配置交流转换设备，电流输出量是以A为单位，需转换为mA级才能送往测控装置。这样，如果满足IEC61850-9-1协议条件的保护测试仪就可进行校验。采用数字量输出的继电保护测试仪校验测控装置比较方便，XT700的接口装置可对合并器、保护设备和智能单元进行全面校验，以更好地满足要求，更加可靠。
3.数字式电能表的校验
数字式电能表提供已数字化的电流值和电压值，然后再计算所需的电量值。传统的电能表是由电磁式模拟互感器用电缆和电能表连接起来的，数字化电能表是全数字化处理的系统，读出瞬间电压和瞬间电流在理论上不存在误差，在理论上也无需对数字化电能表设精确度，而传统电能表的总误差由电表的误差和电缆传输误差组成。数字式电能表的数字信号经由光纤以太网输送，整个输送过程均不受电磁波的干扰，校验过程也没有误差的附加。
该变电站的1号主变压器和2号主变压器的低压侧均配置了数字式电能表（南京新宁公司），同时配置了同一公司的数字式电能表校验仪。这种校验仪采用光纤以太网为接口，输出的电流和电压数据均符合IEC61850-9-1标准的格式，因此可作为配备IEC61850-9-1光纤接口形式的数字式电能表的校验。校验仪校驗的内容包括数据在传送过程中的误码率和电能表计算电量的准确度，校验过程中校验仪将电流和电压至数字式电能表，之后校验仪将接收到由数字式电能表传输的脉冲，再和自身计算出的电量相比较计算出总的误差。
4.网络报文、保护动作报文的记录和分析
该变电站采用GOOSE通信和IEC61850通信标准控制开关量和开、合闸命令的快速输送，同时在变电站内配置了两套网络报文录波器，用于分析和记录变电站的通信状况、保护情况、保护行为正确与否的判断及解决变电站自动化系统在目前运行中仍有不足的新型设备。两套录波器分别用作记录MMS网络报文和GOOSE网络报文，可坚持长时间如实记录变电站内各个设备的通信报文。
（1）自动化系统的黑匣子。网络报文录波器作为变电站自动化系统的第三方记录通信情况的设备，可实时如实记录最原始的网络通信报文，能为意外的事故发生提供最原始和公正的数据，完全可作为自动化系统的黑匣子。
（2）可快速查找自动化的缺陷。通过调查录波器的数据，分析发生缺陷前后的数据，定位发生缺陷的故障点，可迅速解决自动化系统的不足。
（3）准确预警自动化系统。通过对记录的信息（包括误码率、报文流量和响应时间）的实时分析，可以快速评价出通信的质量，预告自动化设备可能存在的故障。
（4）培训自动化人员。将设备间的通信内容还原成可重新显示报文的种类和内涵，可对报文全文进行分析，培训自动化人员。
三、改进方法
1.电子式互感器校验方法的改进
该方法在运行的时候利用合并器处理互感器输出的数字量，处理过程中难免产生误差。为了最大限度地减小比差和相位差，要求互感器和合并器同步工作，并为同一厂家生产。在运行的时候合并器可视作电子式互感器的附件。在现实施工中，事先在合并器的光缆和互感器的光纤熔接盒之间留两根光纤芯，并在两端接好接头，可大大简化实际的测试工作。
2.保护测控装置校验方法的改进
将保护测控仪与合并器合并测试，并在未来一段时间内使保护测试仪实现数字化。已经实现数字化的变电站将不断推广GOOSE技术，以实现自动化装置的要求和自我保护系统，在此建议将保护测试仪和GOOSE网络相连接，完善GOOSE的发送功能，实现GOOSE网络系统的保护和自动化逻辑功能的测试，为现场的操作人员提供良好的测试方法。
3.数字式电能表校验方法的改进
目前，数字式电能表的校验是变电站的关键，也限制了电子式互感器的应用。生产设备在厂家的校验结果和数据分析只能作为参考，应该经有检验资质的第三方验证后再可进行实际测算和规划。在此，建议政府或者相关部门尽快出台关于电能表的检验标准和参考数据，并在此基础上研发新型的校验仪，推进数字化变电站的发展和普及。
4.网络报文监视器的改进
目前的网络报文监视器设计不够齐全，功能较为简单，只能进行记录，缺乏相应的显示器和用户界面，一旦产生故障就只能由厂家取出数据再进行分析，操作繁琐。建议将故障的记录系统和报文监视器作为一体，统一设计，变电站在分析波形图的时候就可看清故障发生的时间和确认故障点，从而更好地进行保护。同时，建议厂家在监视器系统里配置相应的软件和操作系统，以更好地通过网络进行故障的排除和对设备的保护。
四、结语
数字化变电站的发展已上了新的台阶，很多技术已由理论转化为实践试点，并进入推广阶段。随着越来越多变电站的投入使用，变电站关键设备的分析也显得越来越重要。通过实际的观察和理论相结合，提出更好的方案，以促进变电站的稳定运行和发展。
参考文献：
[1]黄文韬.广东首座110kV数字化变电站技术方案分析[J].广东电力,2008,21(9):41-44,48.
[2]张惠刚.变电站综合自动化原理与系统[M].北京:中国电力出版社,2004.
[3]梁志斌.变电站综合自动化及其发展[J].湖北电力,2001,24(1):17-18.
[4]丁书文.变电站综合自动化原理及应用[M].北京:中国电力出版社,2003.
（责任编辑：刘俊卿）