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智能变电站二次系统的调试方法研究及其应用
摘要：智能化变电站作为智能化电网建设的重要组成部分，整个智能变电站二次系统的良好运行直接影响着是变电站能否顺利投产。本文通过分析智能变电站的概念和特征及智能变电站二次系统的调试流程等方面对智能变电站二次系统调试的方法进行解析,提出了二次系统调试全场景试验的策略，对今后智能变电站系统级调试工作具有实际指导意义。 关键词：智能变电站；调试；全场景试验
引言：国网公司对智能电网建设有清晰的战略规划，目前正处于智能变电站入全建设阶段。智能变电站在信息采集、测控、保护等方面都有突出的优势，这得益于其应用的智能化信息系统,包括信息数字化、通信网络化、信息共享化等全方位为一体,对电力系统的改革起着至关重要的作用。并且,在电网安全性维护方面，智能变电站二次系统采用智能终端、测控装置等可以很大程度提高电网的安全性。但是,不同的系统在调试时就会存在不同的问题,为进一步提高智能变电站运行调试的安全性，在智能变电站二次系统调试时方法的选择就显得尤为重要。
1、 智能变电站的概念和特征
智能变电站在传感器、通信、信息、控制、智能等方面都采用了先进的技术，通过对一次设备参量数字化和标准化以及规范化的信息平台，可以自动地完成信息的收集、分析、以及管理等，从而使全站的信息具有数字化、全面性及共享度。而且，智能变电站还可以及时对检测数据进行分析，为电网作决策提供信息支持实现自动控制等功能。
智能变电站具备以下的功能特性:一次设备智能化、二次设备网络化、基础数据完备化、运行控制自动化、信息交换标准化、信息展示可视化、设备检修状态化、保护决策协同化、设备安装就地化、及二次系统一体化[1]。为了达到及时有效地对智能变电站二次系统进行调试的目的，就对智能变电站二次系统在调试过程中各个设备系统的互操作性提出了更高的要求。
2、 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层面包含三个层次，分别为“过程层”、“间隔层”、“站控层”[1]。
过程层是智能化电气设备的智能化部分，其包括电子式互感器、智能操作箱、合并单元等，是一次设备和二次设备的结合面。
间隔层的具有汇总本间隔过程层实时数据信息的功能，实现对一次设备保护控制操作、闭锁、同期及其他控制功能，确保与过程层和站控层网络通信的快速完成；可以优先控制数据采集、统计运算及控制命令的发出。主要包含测控设备、保护测控一体化设备、保护装置等部分。
站控层可以通过两级高速网络实现全站实时数据信息的汇总，为站内运行的提供联系界面，实现间隔层、过程层设备的管理与控制等功能，保证全站实时监控，并与远方监控或调度中心信息互通。具体包括网络设备、主机、操作员站、GPS对时系统和远动工作站等。
3、 智能变电站二次系统调试内容
通常来讲,智能变电站二次系统调试要经过许多步骤，一般包括出厂验收、集成测试、分系统测试、系统调试、带负荷试验等[2]。其中,分系统测试、系统调试、带负荷试验等需要在变电站现场进行调试。
硬件的"功能"性能以及可靠性测试主要在出厂检验步骤完成。一般在二次系统验收前需具备三个指标：1、软件开发和系统集成符合配置要求;2、系统集成商已搭建模拟测试环境，提供测试设备，并完成相关技术资料的编写;3、二次设备供应商的出厂试验达到相应的技术要求。
智能变电站的集成测试主要由系统集成、系统互操作性测试、系统性能测试三个部分组成，集成测试平台的搭建以及建模、测试参数和通信的配置等是其主要的工作内容，集成测试的核心工作意义是检测系统基本单元的各类二次设备的通信行为，检测其是否符合标准中定义的互操作性规格要求，并测试整套系统的通信配置和功能以及性能。集成测试遵循由单体到系统的测试方法，即首先进行设备单体调试，完成单体调试后，再将单体模块按照设计要求组装成子系统或系统，对照技术指标测试各部分是否达到预期的功能或效果[2]。
现场调试要完成安装工作，更重要的是调试测试二次系统与一次设备相连接后的整组动作性能是否符合技术要求。在实际运行环境下进行现场调试，能够与实际一次设备组成完整的测试环境，从而更加精准的显现反应装置和系统的性能，但是对现场的要求较高，而且调试周期长。
智能变电站与常规变电站二次系统调试存在很大区别：首先，引入集成测试环节，大大降低了现场调试的工作量。其次，模拟量到数字量的转变，信息通信由传统的电缆传输模式转为光纤与交换机等，信息传输与交互在“三层两网”的二次系统中实现，同时所传递的信号也由模拟量转变为数字量。再者，二次调试周期的变化，常规变电站一个间隔的二次电缆安装完毕后就可以进行整组试验，而智能站整组试验需要所有网络搭建好后才能进行，而且要求配合后台、故障录波以及网络分析仪的测试同时进行，因此调试周期较长。
此外，在电压并列与切换、电流电压回路的检查、光纤依赖性等方面也存在很大区别。
4、智能变电站二次系统调试方法
通过对国内智能变电站二次系统调试现状进行分析, 研究出一种新的调试方法-全场景测试法。基本原则是把智能变电站二次系统当作一个整体,检验范围包括组织智能变电站信息、分配光纤通信网络、合并单元、网络交换机和智能操作箱,在检验智能变电站二次系统性能的时候，要保证接线的完整性和输入信息的完整性,从而完成智能变电站二次系统的技术性能检验。
采用全场景试验调试的基本原理是：利用开关模拟器、采集器模拟器等设备,把时域仿真结果送往采集器模拟器，然后通过光纤送往各合并单元。合并单位再传送之后,测试系统继保装置发出智能操作[3]。全场景试验系统的主要设备有：变电站仿真系统、采集器模拟器、开关模拟器、无线主控主机。
变电站仿真系统:利用通过电力系统仿真软件、图形化建模软件等智能变电站仿真平台建模和仿真。对仿真结果的波形显示来控制整个调试过程,再通过开关模拟器的智能操作箱区分分、合闸命令。
采集器模拟器:主要由高稳定从时钟模块、输出控制模块、无线收发模块等组成,基本功能是接受无线控制主机发送的仿真数据。借助无线控制主机的控制,将信号同步发送出去。
开关模拟器:主要功能是检测智能操作箱发出的开关动作,标记时间后通过无线方式送到无线控制主机。
无线控制主机:主要由GPS对时模块、高稳定主时钟模块、无线收发控制模块等组成。基本功能是通过对采集器模拟器与开关模拟器的时间校正来完成系统测试和GPS的调试对时。
5、 智能变电站二次系统调试的问题
智能变电站二次系统的调试主要存在以下两个方面的问题：
（1）图纸和设备问题
常见问题有：图纸资料不完善不能满足当前建模和今后维修的需求；设备开发和安装没有针对性不能适应地方习惯；保护装置说明书编制不够具体；有些装置存在质量问题等。
（2）工程调试问题
集成测试中出现的典型问题如下：设备不齐全；接线不完整；部分实验检验工作不到位，只对联通性进行了验证，而忽略了功能校核等。
现场调试中出现的主要问题如下：安装与土建交叉施工对在一定程度上影响影响设备；网线与光纤清册不够清晰明了，影响全站网络的搭建；现场对 SCD 文件进行修改；设备功能或逻辑存在问题，导致程序多次升级或设备被迫更换；图纸设计与实际操作存在出入，导致现场调试时出现设备安装结束后，厂家后期更改接线服务等。
6、 结语
智能变电站二次系统是变电站改革的重大举措，变革所引起的调试流程和方法的改进，以及随之产生的问题对调试人员提出了更高的要求和新的挑战。本论文首先引入了智能变电站及其二次系统的基本认识，研究了智能变电站二次系统的调试流程，重点对集成测试和现场调试方面的内容和存在问题进行了分析，提出了全场景试验的调试方法，有助于提高调试人员工作效率，对智能电网建设具有实际意义。
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