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摘要：随着智能电网的发展，建设智能化变电站已经成了发展趋势。结合在110kV柯井变的验收调试经验，介绍了智能化变电站的结构及特征，简单阐述了智能化变电站二次系统的调试方法。
关键词：智能化；二次系统；调试
作者简介：纪绿泓（1982-），女，福建厦门人，福建省电力有限公司厦门电业局，工程师。（福建厦门361000）
中图分类号：TM63 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2012）12-0144-02
随着智能电网的发展，智能化变电站已成必然趋势。对于继保调试人员来说，智能化变电站的二次设备与传统变电站相比已发生了较大的变化，因此深入了解智能化变电站的架构原理，并且针对其二次系统的调试方法作出相应改变必须提上日程。本文对智能化变电站二次系统的应用及调试阐述了个人的见解，以期为智能化变电站的检验提供一些有益的参考。
一、智能化变电站的概念及特征
经济与科技的发展对电力系统的安全性和可靠性提出了更高的要求，因此变电站的结构也必须进一步优化。随着计算机、通信技术的飞速发展，智能变电站的出现为解决电力系统和变电站所面临的问题提供了新的方法。
智能变电站采用先进的传感器、信息、通信、控制、智能等技术，以一次设备参量数字化和标准化、规范化信息平台为基础，自动地完成信息的收集、分析、控制以及管理等工作，使全站的信息具有数字化、全面性及共享度。同时，智能变电站还具有通过及时分析数据为电网作决策提供信息支持以及自动控制的功能。
智能化变电站二次系统具有以下技术特征：
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之间实现了无缝通信，在设备状态特征量的采集上无盲区，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、电压的采集实现数字化，将各种数据信息集成，使得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。设备实现广泛在线监测，有效地获取电网运行状态数据、各种智能电子装置IED的故障和动作信息及信号回路状态。
三、智能化变电站二次系统的基本配置
1.智能化变电站二次系统的架构
智能变电站二次系统在逻辑结构上可分为三个层次，根据IEC6185A通信协议草案定义，这三个层次分别称为“过程层”、“间隔层”、“站控层”，如图1。
过程层作为智能化电气设备的智能化部分，是一个一次设备和二次设备的结合面。具体包括电子式互感器、合并单元、智能操作箱等。
间隔层的作用是汇总本间隔过程层实时数据信息，实施对一次设备保护控制操作、闭锁、同期及其他控制功能，高速完成与过程层及站控层的网络通信；对数据采集、统计运算及控制命令的发出具有优先级别的控制。具体包括测控设备、保护测控一体化设备、保护装置等。
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，并与远方监控或调度中心通信。具体包括网络设备、主机、操作员站、GPS对时系统、自动化软件系统和远动工作站。
2.110kV柯井变保护配置基本情况
2011年7月投运的110kV柯井变是厦门第一个智能化变电站。柯井变的主接线为外桥接线，站内主开关选用常规开关。站内配置了电子式互感器以及一体化平台和智能变电站的高级应用功能，是一个比较典型的智能化变电站。
柯井变二次系统采用三层设备两级网络的结构。站内过程层采用GOOSE网和SV网组网方案，站内保护配置有主变保护、备自投、10kV线路保护等，主变本体及110kV智能终端采用单套配置，合并单元采用主变各侧冗余配置，同一间隔内电压互感器和电流互感器合用一个合并单元。110kV及主变10kV侧相关间隔的过程层GOOSE命令、IEEE1588V2对时报文均通过网络传送双重化配置。各间隔采取设置就地智能终端箱的方式，将一次设备运行状态、控制等信号和命令通过智能终端转换成数字化信号。
（1）变压器保护。110kV主变保护按双套配置，采用主、后备一体化配置。高低压侧、中性点电流、间隙电流并入相应合并单元（MU），变压器保护直接从MU上采样，通过GOOSE网络发出保护跳闸命令，变压器高、低压侧的智能终端连接GOOSE网络，达到跳各侧断路器的目的，如图2所示。
主变高中低压侧智能终端采用冗余配置，主变本体智能终端采用单套配置；主变本体智能终端具有主变本体/有载开关非电量保护、上传本体各种非电量信号等功能。本体智能终端通过GOOSE网传输非电量动作报文以及调档、接地刀闸控制信息。
（2）备自投装置。110kV备自投装置直接与对应间隔的合并单元通过光纤连接，实现不通过网络数据交换的直接采样；然后通过GOOSE网络实现跨间隔传输接点、信号，并发出跳、合闸的命令。
四、智能化变电站二次系统调试
智能变电站保护装置与外界的连接介质全部采用光纤，信息全由网络化的设备传递。因此保护设备的调试必须相应改变。由于保护装置逻辑没有发生变化，变化的仅为信息的传递方式，故保护的逻辑功能检验可以沿用原檢验标准。在这里只针对变化的部分提出新的调试方法。
1.变电站模型的检查
模型涉及到以下几种文件：
SSD文件：一次系统配置描述。包含一次系统单线图，一次设备逻辑节点及其定义；
ICD文件：智能电子设备的配置描述。包含装置逻辑节点类型、数据类型的定义、数据集定义、控制块定义、装置通信能力和参数等；
SCD文件：由SSD文件和 ICD文件通过系统配置工具生成。
CID文件：由SCD文件通过IED配置工具生成。
根据图纸及设计要求，构建变电站配置。需要特别注意，任何IED设备模型的更改（即ICD文件的变动）都需要通过此流程生成新的CID文件，而不能手动改动CID文件中的相应设置，否则相应的监控、远动以及保护信息将会出现错误 。
2.保护装置调试
（1）电压、电流采样的检测。在智能化变电站中，原保护装置电压、电流模拟量的输入由来自合并单元的光数字信号代替，使用光数字保护测试仪，直接从保护装置的光纤以太网口输入测试。这样的数字信号是没有误差的，以前的零漂、采样精度检测步骤可以省略。但由于现有光数字保护测试仪输出的数字信号传输时延不确定，无法准确采用再采样技术，因此只能用于没有跨间隔数据要求的保护装置和测控、仪表二次设备。对于有跨间隔数据要求的保护装置如变压器差动保护、母线保护，目前只有通过传统保护测试仪加模数转换器的方法实现数字电压、电流信号的输入。
（2）保护装置的输出。保护通过GOOSE网络向智能终端直接传输跳闸和相互之间的启动闭锁信号。对于GOOSE报文的检验只能依靠保护装置实际传动、保护整组传动来验证保护装置输出信号的正确性与实时性，依据GOOSE联系表，确保每个功能、每个信号、每个点都要检验。
智能终端有效上传与下达各种控制与保护报文、提供各种保护与控制设备相应的一次设备状态信息、根据保护与控制命令对一次设备做出相应的操作（如断路器跳闸、变压器档位调节等）的功能也能在此试验中一同校验。
（3）同步测试。对于光数字化后的电压、电流信号，其跨间隔数据同步性（主变保护、母差保护等）的测试尤为重要。为了验证不同间隔间数据的同步性，可通过同源的一次升压、升流来实现。
3.其他二次回路检测
智能化变电站大量使用光纤以太网。可通过检查光纤头是否清洁、光纤网络通信是否正常、光收发器件功率测试、光通道衰耗和误码率测试等来验证光纤以太网的物理连接的正确性和可靠性，同时借助网络分析仪来测试其网络性能。
网络是智能化变电站的重要组成部分，其中包括GOOSE网、SV网、MMS网。智能化变电站中安装有通讯在线监视系统，实时监视并分析变电站各路网络信息，做到快速准确查找特殊信息和定位各种故障点。间隔层和过程层配置大量的交换机，当交换机出现故障，可能引发多个间隔的保护拒动，进而造成大的事故发生，因此交换机的可靠性需要保证。
五、结束语
智能变电站建设是智能电网建设的核心之一。本文对当前智能化变电站二次系统的应用和调试进行有益的分析和探讨，希望以此促进智能化变电站架构体系不断升级与改进，充分发挥智能变电站的高度集成、兼容、互动、协同功能。
参考文献：
[1]刘娇,刘斯佳,王刚.智能变电站建设方案的研究[J].华电电力,2010,
38(7):974-977.
[2]国家电网公司.智能变电站继电保护技术规范:QGDW4412010[S/OL].
[3]南京南瑞继保电气有限公司.数字化变电站的建设[Z].
（责任编辑：刘辉）
关键词：智能化；二次系统；调试
作者简介：纪绿泓（1982-），女，福建厦门人，福建省电力有限公司厦门电业局，工程师。（福建厦门361000）
中图分类号：TM63 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2012）12-0144-02
随着智能电网的发展，智能化变电站已成必然趋势。对于继保调试人员来说，智能化变电站的二次设备与传统变电站相比已发生了较大的变化，因此深入了解智能化变电站的架构原理，并且针对其二次系统的调试方法作出相应改变必须提上日程。本文对智能化变电站二次系统的应用及调试阐述了个人的见解，以期为智能化变电站的检验提供一些有益的参考。
一、智能化变电站的概念及特征
经济与科技的发展对电力系统的安全性和可靠性提出了更高的要求，因此变电站的结构也必须进一步优化。随着计算机、通信技术的飞速发展，智能变电站的出现为解决电力系统和变电站所面临的问题提供了新的方法。
智能变电站采用先进的传感器、信息、通信、控制、智能等技术，以一次设备参量数字化和标准化、规范化信息平台为基础，自动地完成信息的收集、分析、控制以及管理等工作，使全站的信息具有数字化、全面性及共享度。同时，智能变电站还具有通过及时分析数据为电网作决策提供信息支持以及自动控制的功能。
智能化变电站二次系统具有以下技术特征：
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之间实现了无缝通信，在设备状态特征量的采集上无盲区，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、电压的采集实现数字化，将各种数据信息集成，使得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。设备实现广泛在线监测，有效地获取电网运行状态数据、各种智能电子装置IED的故障和动作信息及信号回路状态。
三、智能化变电站二次系统的基本配置
1.智能化变电站二次系统的架构
智能变电站二次系统在逻辑结构上可分为三个层次，根据IEC6185A通信协议草案定义，这三个层次分别称为“过程层”、“间隔层”、“站控层”，如图1。
过程层作为智能化电气设备的智能化部分，是一个一次设备和二次设备的结合面。具体包括电子式互感器、合并单元、智能操作箱等。
间隔层的作用是汇总本间隔过程层实时数据信息，实施对一次设备保护控制操作、闭锁、同期及其他控制功能，高速完成与过程层及站控层的网络通信；对数据采集、统计运算及控制命令的发出具有优先级别的控制。具体包括测控设备、保护测控一体化设备、保护装置等。
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，并与远方监控或调度中心通信。具体包括网络设备、主机、操作员站、GPS对时系统、自动化软件系统和远动工作站。
2.110kV柯井变保护配置基本情况
2011年7月投运的110kV柯井变是厦门第一个智能化变电站。柯井变的主接线为外桥接线，站内主开关选用常规开关。站内配置了电子式互感器以及一体化平台和智能变电站的高级应用功能，是一个比较典型的智能化变电站。
柯井变二次系统采用三层设备两级网络的结构。站内过程层采用GOOSE网和SV网组网方案，站内保护配置有主变保护、备自投、10kV线路保护等，主变本体及110kV智能终端采用单套配置，合并单元采用主变各侧冗余配置，同一间隔内电压互感器和电流互感器合用一个合并单元。110kV及主变10kV侧相关间隔的过程层GOOSE命令、IEEE1588V2对时报文均通过网络传送双重化配置。各间隔采取设置就地智能终端箱的方式，将一次设备运行状态、控制等信号和命令通过智能终端转换成数字化信号。
（1）变压器保护。110kV主变保护按双套配置，采用主、后备一体化配置。高低压侧、中性点电流、间隙电流并入相应合并单元（MU），变压器保护直接从MU上采样，通过GOOSE网络发出保护跳闸命令，变压器高、低压侧的智能终端连接GOOSE网络，达到跳各侧断路器的目的，如图2所示。
主变高中低压侧智能终端采用冗余配置，主变本体智能终端采用单套配置；主变本体智能终端具有主变本体/有载开关非电量保护、上传本体各种非电量信号等功能。本体智能终端通过GOOSE网传输非电量动作报文以及调档、接地刀闸控制信息。
（2）备自投装置。110kV备自投装置直接与对应间隔的合并单元通过光纤连接，实现不通过网络数据交换的直接采样；然后通过GOOSE网络实现跨间隔传输接点、信号，并发出跳、合闸的命令。
四、智能化变电站二次系统调试
智能变电站保护装置与外界的连接介质全部采用光纤，信息全由网络化的设备传递。因此保护设备的调试必须相应改变。由于保护装置逻辑没有发生变化，变化的仅为信息的传递方式，故保护的逻辑功能检验可以沿用原檢验标准。在这里只针对变化的部分提出新的调试方法。
1.变电站模型的检查
模型涉及到以下几种文件：
SSD文件：一次系统配置描述。包含一次系统单线图，一次设备逻辑节点及其定义；
ICD文件：智能电子设备的配置描述。包含装置逻辑节点类型、数据类型的定义、数据集定义、控制块定义、装置通信能力和参数等；
SCD文件：由SSD文件和 ICD文件通过系统配置工具生成。
CID文件：由SCD文件通过IED配置工具生成。
根据图纸及设计要求，构建变电站配置。需要特别注意，任何IED设备模型的更改（即ICD文件的变动）都需要通过此流程生成新的CID文件，而不能手动改动CID文件中的相应设置，否则相应的监控、远动以及保护信息将会出现错误 。
2.保护装置调试
（1）电压、电流采样的检测。在智能化变电站中，原保护装置电压、电流模拟量的输入由来自合并单元的光数字信号代替，使用光数字保护测试仪，直接从保护装置的光纤以太网口输入测试。这样的数字信号是没有误差的，以前的零漂、采样精度检测步骤可以省略。但由于现有光数字保护测试仪输出的数字信号传输时延不确定，无法准确采用再采样技术，因此只能用于没有跨间隔数据要求的保护装置和测控、仪表二次设备。对于有跨间隔数据要求的保护装置如变压器差动保护、母线保护，目前只有通过传统保护测试仪加模数转换器的方法实现数字电压、电流信号的输入。
（2）保护装置的输出。保护通过GOOSE网络向智能终端直接传输跳闸和相互之间的启动闭锁信号。对于GOOSE报文的检验只能依靠保护装置实际传动、保护整组传动来验证保护装置输出信号的正确性与实时性，依据GOOSE联系表，确保每个功能、每个信号、每个点都要检验。
智能终端有效上传与下达各种控制与保护报文、提供各种保护与控制设备相应的一次设备状态信息、根据保护与控制命令对一次设备做出相应的操作（如断路器跳闸、变压器档位调节等）的功能也能在此试验中一同校验。
（3）同步测试。对于光数字化后的电压、电流信号，其跨间隔数据同步性（主变保护、母差保护等）的测试尤为重要。为了验证不同间隔间数据的同步性，可通过同源的一次升压、升流来实现。
3.其他二次回路检测
智能化变电站大量使用光纤以太网。可通过检查光纤头是否清洁、光纤网络通信是否正常、光收发器件功率测试、光通道衰耗和误码率测试等来验证光纤以太网的物理连接的正确性和可靠性，同时借助网络分析仪来测试其网络性能。
网络是智能化变电站的重要组成部分，其中包括GOOSE网、SV网、MMS网。智能化变电站中安装有通讯在线监视系统，实时监视并分析变电站各路网络信息，做到快速准确查找特殊信息和定位各种故障点。间隔层和过程层配置大量的交换机，当交换机出现故障，可能引发多个间隔的保护拒动，进而造成大的事故发生，因此交换机的可靠性需要保证。
五、结束语
智能变电站建设是智能电网建设的核心之一。本文对当前智能化变电站二次系统的应用和调试进行有益的分析和探讨，希望以此促进智能化变电站架构体系不断升级与改进，充分发挥智能变电站的高度集成、兼容、互动、协同功能。
参考文献：
[1]刘娇,刘斯佳,王刚.智能变电站建设方案的研究[J].华电电力,2010,
38(7):974-977.
[2]国家电网公司.智能变电站继电保护技术规范:QGDW4412010[S/OL].
[3]南京南瑞继保电气有限公司.数字化变电站的建设[Z].
（责任编辑：刘辉）