论文部分内容阅读
摘要：数字化变电站是变电站自动化技术的发展方向，是实现智能电 网的必由之路。根据建立在 IEC 61850 通信规约基础上的数字化变电 站的结构特点及构架层次，总结数字化变电站间隔层设备的状态检修 技术。
关键词：数字化变电站；IEC 61850；状态检修
1 前 言
由于微电子技术、计算机技术、网络通信技术的快速发展，使变 电站二次系统发生了重大技术变革，变电站综合自动化在国内经过十 几年的发展，已进入成熟阶段。为此，从电网的整体发展角度提出发 展智能电网的设想，以实现传统电网的升级换代。
变电站是电网的重要组成单元，做为电网基础运行数据的采集源
头和命令执行单元，是电网整体发展，实现智能化建设的重要节点之 一。随着应用网络技术、开放协议、一次设备在线监测、电力信息接 口标准等方面的发展，驱动了变电站一、二次设备技术的融合，以及 变电站运行方式的变革，由此数字化变电站成为了新时期变电站建设 的先进技术解决方案。
2 数字化变电站的检修技术
数字化变电站是指以网络通信平台为基础，采用DL/T860数据建 模和通信服务协议，实现了变电站监测信号、控制命令、保护跳闸命 令的数字化采集、传输、处理和数据共享，可实现网络化二次功能、 程序化操作、智能化功能等的变电站。数字化变电站由三个层次构成， 分别为过程层、间隔层、站控层。
随着数字化变电站各项技术不断的研究、完善、提高，数字化变 电站在电网系统中应用的数量也在不断增加。如何开展数字化变电站 设备的运行维护，做到安全、高效、可靠，通过综合考虑实现设备最 好的可用率。
程实践的热点[1]。故障检修即事后检修，在设备出现故障后才进行维，这种应急式的维修方式，缺乏详细而周密的分析、准备过程，不但严重威胁人身、设备安全，而且维修不足，不能做到对设备的全面维护。
周期性检修即定期预防性维修，依据设备的运行经验和设备厂家 制造水平，确定维修周期，按计划定期对设备进行维修，但该种模式， 缺乏选择性，形成对设备按计划周期频繁维修，容易产生维修维修过 度或维修不足。随着社会经济的发展，也逐渐不能满足对设备的维护 要求，主要是：①许多主要设备，轻易不能停电维修；②检修时的设 备状态和模拟的故障状态，始终与设备运行时的情况存在较大差异， 影响判断的准确性。
状态检修是通过设备实时的运行信息及相关参数的监测，对设备 的运行状况进行分析、诊断，制定与之对应的检修策略，合理安排检 修工作的检修方式。
2.2数字化变电站的检修模式
故障检修、周期性检修制度在运作过程中，逐渐显示出它在安全生产方面存在的弊端和对新形势、新的管理要求的不适应。难以做到 面面俱到，就会影响到检修质量，不能达到“修必修好、防止返修” 的检修要求，危及电网和设备的安全。
在数字化变电站中，变电站的各种设备的状态、相关运行参数，均形成数字化信息后通过全站网络平台传输给各个间隔层、站控层设备，实现变电站信息采集、传输、处理全过程数字化。随着电子技术、计算机技术、通信技术等的发展使电气设备状态检修已经成为可能。随着电力市场的开放，电力企业之间的竞争将日益激烈，电气设备的状态修势在必行[2]。
3 数字化变电站间隔层设备状态检修
完整的数字化变电站从物理结构上由三个层次构成，分别为过程 层、间隔层、站控层。其中间隔层主要设备包括各种保护装置、自动 化装置、安全自动装置、计量装置等，其主要功能是各间隔过程层实 时数据信息的汇总；完成各种保护、自动控制、逻辑控制功能的运算、 判别、发令；完成各个间隔及全站操作联闭锁以及同期功能判别；执 行数据的承上启下通信传输功能，同时完成与过程层及站控层的网络 通信功能。对数字化变电站间隔层设备的状态信息采集、状态诊断和 检修维护是整个检修模式的重要组成部分。
3.1继电保护的状态检修
数字化保护测试装置包括线路测试保护系统、主变压器保护测试系统[3]。 线路保护状态监测用保护测试仪模拟系统，电子式互感器由试验装置模拟，将测试仪输出的模拟量转化为数字量，经合并单元后传送至线路保护系统。
数字式继电保护的显示技术使保护设备本身已具有很强的自检 功能。因此，作为装置本身的监测和诊断已具备实现的可能，为保护 装置检修决策的确定提供了可靠的保证。同时电气设备状态检修概念 上的合理性和技术上的可实现性，使保护实行状态检修模式具有极强 的示范效應，检修效率提高和设备可靠性的提升将有效地提高设备的 安全性和可用率，适应电力系统安全稳定运行的需要[4]。
3.2 GOOSE技术的应用 数字化变电站是建立在IEC61850通信规约基础上，能够实现站内
IED设备间信息的共享和互操作。IEC61850标准提供了通用面向对象 的变电站事件（GOOSE）的报文机制。对GOOSE报文的监测，对回路 信息实时性和可靠性进行维护，将是数字化变电站间隔层设备状态监 测的一个重要内容。
首先，要解决GOOSE报文的运行中的检修隔离措施。结合日常
对常规微机式保护装置的运行经验，可采取连接片外部投切与装置软 件测试位设置相结合的方式。
（1）设置GOOSE功 能接收投退软压板。 在检修时退出相关 的
GOOSE软压板，实现报文收发的隔离。
（2）在软件中设置客户端Test测试位识别功能。当上送报文的测 试位Test置“1”时，该上送报文为检修报文。
对GOOSE报文检测，可使用配置虚拟二次回路的方法。
（1）虚拟二次回路的配置。以GOOSE报文为基础，由其发布者 和订阅者不同智能设备为起点和终点，构建虚拟二次回路。其以数据 对象存在，在全站系统中形成一个完整的全站虚拟回路数据对象，可 在系统中实时反应，结合时延测试技术实现对数字化变电站操作及信 号回路状态的有效监视。 （2）传输时延的测试。依据GOOSE具备的组播传输方式特点， 在GOOSE传输的过程中设立时间记录点，记录GOOSE传输的起点和 终点报文时标，两时标之差即为相应的GOOSE信息在网络层的传输 时延。
（3）依据虚拟二次回路中不同的传输时延要求，如保护跳/合闸、 遥控分/合闸、五防联锁等不同功能的回路时延要求，对GOOSE虚拟 回路对象建立不同的数据属性集。
（4）全站告警信息监控。依据虚拟二次回路工况图，配合二次 回路传输时延采样及告警设置，进行全站数字化设备的二次回路状态 自动检测和异常告警。实现数字化设备及信息传输全流程状态的正确
监测。
3.3数字化电能表监测 由于数字电能表与数字互感器间是一种全数字数据通信方式，数
字电能表本身可以做到无误差，因此数字电能表校验仪对数字式电能 表进行的误差测试本质上是对电能表通信误码率以及电能表的算法 误差进行定级[5]。
结合数字电能表特点，可用两台数字电能表校验仪进行比对试
验。
（1）测量误差。按表计配置的技术参数范围的极值测试是否满 足準确度设计要求。
（2）检查自检功能。在发生通道连接错误或通信错误时，电能 表是否显示故障提示信息。
（3）标准偏差估计值的测定。在参比电压、基本电路时，设置 功率因数为1，对校验仪进行相对误差测量。
4 结束语
基于IEC61850通信协议的数字化变电站技术将变革传统的变电 站的一、二次设备，采用开放的网络体系结构，建立统一的全站信息 交互平台，实现设备间的互操作。其也将带来检修技术的变革，状态 检修将是数字化变电站检修方式的理想选择，但具体的实施技术还处 于探讨试验阶段。
结合数字化向智能化的迈进，整个状态检修系统将涉及到通信、
在线监测、数据分析、专家系统、可视化、人工神经网络等技术领域， 并融合过程层、站控层的状态检修技术，依靠故障的诊断分析技术、 控制技术等的研究和探索，进一步完善、提高。
参考文献
[1]李庆辉，李庆华. 有关变电设备状态检修技术的探讨[J].广东科 技，2007：80-82
[2]阮志荣，罗艳. 数字化变 电站的 状态检 修[J].贵州电力技术 ， 2006，（7）：46-48
[3]刘阳，刘俊勇，张健明. 传统变电站检修向数字化变电站状态检 修转变[J].四川电力技术，2009，（32）：38-42
[4]高翔，刘韶俊. 继电保护状态检修及实施探讨[D].继电器，2005，
（33）20：23-47
[5]陈应林，黄德祥. 数字式电能计量系统及检定装置设计[J].电力 自动化设备，2009，29（4）：114-117 [6]黄汉堂主编.数字化变电站技术丛书.状态检修分册[C].北京：中 国电力出版社，2010
关键词：数字化变电站；IEC 61850；状态检修
1 前 言
由于微电子技术、计算机技术、网络通信技术的快速发展，使变 电站二次系统发生了重大技术变革，变电站综合自动化在国内经过十 几年的发展，已进入成熟阶段。为此，从电网的整体发展角度提出发 展智能电网的设想，以实现传统电网的升级换代。
变电站是电网的重要组成单元，做为电网基础运行数据的采集源
头和命令执行单元，是电网整体发展，实现智能化建设的重要节点之 一。随着应用网络技术、开放协议、一次设备在线监测、电力信息接 口标准等方面的发展，驱动了变电站一、二次设备技术的融合，以及 变电站运行方式的变革，由此数字化变电站成为了新时期变电站建设 的先进技术解决方案。
2 数字化变电站的检修技术
数字化变电站是指以网络通信平台为基础，采用DL/T860数据建 模和通信服务协议，实现了变电站监测信号、控制命令、保护跳闸命 令的数字化采集、传输、处理和数据共享，可实现网络化二次功能、 程序化操作、智能化功能等的变电站。数字化变电站由三个层次构成， 分别为过程层、间隔层、站控层。
随着数字化变电站各项技术不断的研究、完善、提高，数字化变 电站在电网系统中应用的数量也在不断增加。如何开展数字化变电站 设备的运行维护，做到安全、高效、可靠，通过综合考虑实现设备最 好的可用率。
程实践的热点[1]。故障检修即事后检修，在设备出现故障后才进行维，这种应急式的维修方式，缺乏详细而周密的分析、准备过程，不但严重威胁人身、设备安全，而且维修不足，不能做到对设备的全面维护。
周期性检修即定期预防性维修，依据设备的运行经验和设备厂家 制造水平，确定维修周期，按计划定期对设备进行维修，但该种模式， 缺乏选择性，形成对设备按计划周期频繁维修，容易产生维修维修过 度或维修不足。随着社会经济的发展，也逐渐不能满足对设备的维护 要求，主要是：①许多主要设备，轻易不能停电维修；②检修时的设 备状态和模拟的故障状态，始终与设备运行时的情况存在较大差异， 影响判断的准确性。
状态检修是通过设备实时的运行信息及相关参数的监测，对设备 的运行状况进行分析、诊断，制定与之对应的检修策略，合理安排检 修工作的检修方式。
2.2数字化变电站的检修模式
故障检修、周期性检修制度在运作过程中，逐渐显示出它在安全生产方面存在的弊端和对新形势、新的管理要求的不适应。难以做到 面面俱到，就会影响到检修质量，不能达到“修必修好、防止返修” 的检修要求，危及电网和设备的安全。
在数字化变电站中，变电站的各种设备的状态、相关运行参数，均形成数字化信息后通过全站网络平台传输给各个间隔层、站控层设备，实现变电站信息采集、传输、处理全过程数字化。随着电子技术、计算机技术、通信技术等的发展使电气设备状态检修已经成为可能。随着电力市场的开放，电力企业之间的竞争将日益激烈，电气设备的状态修势在必行[2]。
3 数字化变电站间隔层设备状态检修
完整的数字化变电站从物理结构上由三个层次构成，分别为过程 层、间隔层、站控层。其中间隔层主要设备包括各种保护装置、自动 化装置、安全自动装置、计量装置等，其主要功能是各间隔过程层实 时数据信息的汇总；完成各种保护、自动控制、逻辑控制功能的运算、 判别、发令；完成各个间隔及全站操作联闭锁以及同期功能判别；执 行数据的承上启下通信传输功能，同时完成与过程层及站控层的网络 通信功能。对数字化变电站间隔层设备的状态信息采集、状态诊断和 检修维护是整个检修模式的重要组成部分。
3.1继电保护的状态检修
数字化保护测试装置包括线路测试保护系统、主变压器保护测试系统[3]。 线路保护状态监测用保护测试仪模拟系统，电子式互感器由试验装置模拟，将测试仪输出的模拟量转化为数字量，经合并单元后传送至线路保护系统。
数字式继电保护的显示技术使保护设备本身已具有很强的自检 功能。因此，作为装置本身的监测和诊断已具备实现的可能，为保护 装置检修决策的确定提供了可靠的保证。同时电气设备状态检修概念 上的合理性和技术上的可实现性，使保护实行状态检修模式具有极强 的示范效應，检修效率提高和设备可靠性的提升将有效地提高设备的 安全性和可用率，适应电力系统安全稳定运行的需要[4]。
3.2 GOOSE技术的应用 数字化变电站是建立在IEC61850通信规约基础上，能够实现站内
IED设备间信息的共享和互操作。IEC61850标准提供了通用面向对象 的变电站事件（GOOSE）的报文机制。对GOOSE报文的监测，对回路 信息实时性和可靠性进行维护，将是数字化变电站间隔层设备状态监 测的一个重要内容。
首先，要解决GOOSE报文的运行中的检修隔离措施。结合日常
对常规微机式保护装置的运行经验，可采取连接片外部投切与装置软 件测试位设置相结合的方式。
（1）设置GOOSE功 能接收投退软压板。 在检修时退出相关 的
GOOSE软压板，实现报文收发的隔离。
（2）在软件中设置客户端Test测试位识别功能。当上送报文的测 试位Test置“1”时，该上送报文为检修报文。
对GOOSE报文检测，可使用配置虚拟二次回路的方法。
（1）虚拟二次回路的配置。以GOOSE报文为基础，由其发布者 和订阅者不同智能设备为起点和终点，构建虚拟二次回路。其以数据 对象存在，在全站系统中形成一个完整的全站虚拟回路数据对象，可 在系统中实时反应，结合时延测试技术实现对数字化变电站操作及信 号回路状态的有效监视。 （2）传输时延的测试。依据GOOSE具备的组播传输方式特点， 在GOOSE传输的过程中设立时间记录点，记录GOOSE传输的起点和 终点报文时标，两时标之差即为相应的GOOSE信息在网络层的传输 时延。
（3）依据虚拟二次回路中不同的传输时延要求，如保护跳/合闸、 遥控分/合闸、五防联锁等不同功能的回路时延要求，对GOOSE虚拟 回路对象建立不同的数据属性集。
（4）全站告警信息监控。依据虚拟二次回路工况图，配合二次 回路传输时延采样及告警设置，进行全站数字化设备的二次回路状态 自动检测和异常告警。实现数字化设备及信息传输全流程状态的正确
监测。
3.3数字化电能表监测 由于数字电能表与数字互感器间是一种全数字数据通信方式，数
字电能表本身可以做到无误差，因此数字电能表校验仪对数字式电能 表进行的误差测试本质上是对电能表通信误码率以及电能表的算法 误差进行定级[5]。
结合数字电能表特点，可用两台数字电能表校验仪进行比对试
验。
（1）测量误差。按表计配置的技术参数范围的极值测试是否满 足準确度设计要求。
（2）检查自检功能。在发生通道连接错误或通信错误时，电能 表是否显示故障提示信息。
（3）标准偏差估计值的测定。在参比电压、基本电路时，设置 功率因数为1，对校验仪进行相对误差测量。
4 结束语
基于IEC61850通信协议的数字化变电站技术将变革传统的变电 站的一、二次设备，采用开放的网络体系结构，建立统一的全站信息 交互平台，实现设备间的互操作。其也将带来检修技术的变革，状态 检修将是数字化变电站检修方式的理想选择，但具体的实施技术还处 于探讨试验阶段。
结合数字化向智能化的迈进，整个状态检修系统将涉及到通信、
在线监测、数据分析、专家系统、可视化、人工神经网络等技术领域， 并融合过程层、站控层的状态检修技术，依靠故障的诊断分析技术、 控制技术等的研究和探索，进一步完善、提高。
参考文献
[1]李庆辉，李庆华. 有关变电设备状态检修技术的探讨[J].广东科 技，2007：80-82
[2]阮志荣，罗艳. 数字化变 电站的 状态检 修[J].贵州电力技术 ， 2006，（7）：46-48
[3]刘阳，刘俊勇，张健明. 传统变电站检修向数字化变电站状态检 修转变[J].四川电力技术，2009，（32）：38-42
[4]高翔，刘韶俊. 继电保护状态检修及实施探讨[D].继电器，2005，
（33）20：23-47
[5]陈应林，黄德祥. 数字式电能计量系统及检定装置设计[J].电力 自动化设备，2009，29（4）：114-117 [6]黄汉堂主编.数字化变电站技术丛书.状态检修分册[C].北京：中 国电力出版社，2010