錢同川

【摘要】隨著智能變電站的大規(guī)模投入使用，數(shù)字化設備相對于傳統(tǒng)設備的區(qū)別對專業(yè)人員提出了更高的學習要求，智能變電站的安全穩(wěn)定運行必將需要從業(yè)者在現(xiàn)有技術基礎上學習更多的專業(yè)知識和技能的提升。但在智能變電站實際工作中，工作人員測試條件和技術能力目前仍有待提高。本技術研究前期分析了現(xiàn)有實際工作中存在的主要問題，研究一些技術方法和測試裝置，旨在克服實際的困難，提升現(xiàn)場工作的簡便和實效性。

【關鍵詞】智能變電站；手持式；測試儀器

1前期準備調研工作

本課題開展了大量的前期調研和需求分析工作，針對智能變電站工作中測試、校驗、分析以及相關知識的培訓情況等調閱，通過需求分析確定了本課題能研究客服解決的問題，并針對存在的問題提出可行的技術方案。調研中發(fā)現(xiàn)目前存在的主要問題表現(xiàn)在以下幾個方面：1.數(shù)字化專業(yè)知識不熟悉，能力薄弱，對智能站的構架、基礎以及虛端子等概念還不清晰，無法對SCD文件的連接進行判斷查看；2.相較于傳動保護裝置對于數(shù)字化保護設備不熟悉，校驗方式方法未能掌握；3.對現(xiàn)有數(shù)字化設備的校驗測試儀器使用未能掌握，測試方法流程不清楚，同時也增加了對現(xiàn)場保護設備調試的復雜度；4.由于接觸數(shù)字化裝置時間不長，對于智能變電站的異常情況、告警情況、動作問題的分析經(jīng)驗不足，尤其是在一些偶發(fā)性動作，缺少足夠的經(jīng)驗積累。

2設計思路

針對以上的問題，本課題提出設計一款手持式的便攜裝置，用于保護裝置的測試、分析校驗等功能。具體需要研究內容包括有：①采樣值傳輸標準體系：當前采用的電氣采樣的數(shù)字化傳輸模式提高了站內的信息容量，簡化了變電站的信息共享及設備間互操作。②SCD文件解析：SCD文件是通過XML文件格式來描述的，本次研究采用應用范圍比較廣泛的DOM解析方法。它的特點是可以在任何時候訪問XML文檔中的任何一部分數(shù)據(jù)，特別是當文檔比較大或結構比較復雜時，可以提高程序的運行效率。③硬件平臺擬考慮FPGA+ARM相結合的方式來實現(xiàn)，F(xiàn)PGA用來保證SV數(shù)據(jù)的等間隔傳輸。在考慮發(fā)送常規(guī)的SV數(shù)據(jù)的同時，需要發(fā)送SV數(shù)據(jù)定制的功能，④GOOSE報文的發(fā)送。GOOSE主要傳輸保護跳閘、閉鎖等重要報文，對其發(fā)送的可靠性和實時性要求極高。⑤客戶端通信。研究由本裝置發(fā)作為客戶端給保護設備發(fā)出各類保護裝置內有的四遙、壓板、報告等信息，并實現(xiàn)保護裝置能正確讀取識別。⑥設計自動化邏輯?？蓪崿F(xiàn)通過召喚保護內設置的定值，分析后能在設備中生成測試程序，并通過控制裝置的輸出達到試驗的目的，并能分析實現(xiàn)自動測試。

3總體硬件架構

本課題研究的裝置主要由32位嵌入式CPU系統(tǒng)和對外接口組成，對外接口包括8組光以太網(wǎng)、3組光串口、一個SD卡接口、USB接口、一個電以太網(wǎng)口。鋰電池供電，自帶按鍵與屏幕，可實現(xiàn)手動控制設備光以太網(wǎng)接口實現(xiàn)IEC61850-9-1/2、GOOSE報文的接收與發(fā)送、IEEE1588報文的接收，可接入光數(shù)字保護裝置、合并單元、智能終端及IEEE1588時鐘；光串口采用復用技術，可接入FT3接口的光數(shù)字保護裝置、合并單元，或具有光IRIG-B的時間同步系統(tǒng)，電以太網(wǎng)口實現(xiàn)MMS客戶端、服務端通訊仿真，SD、USB接口支持全站配置文件的導入和錄波數(shù)據(jù)的導出。

4裝置實現(xiàn)效果及實施成效

設計的裝置可實現(xiàn)專業(yè)人員針對智能站保護裝置常用的測試與校驗功能，而且具備自動生成和分析功能，具備有如：①電壓電流試驗可手動輸入測量數(shù)值，也可改變步長變化，控制對裝置的輸入數(shù)值；②整組試驗，具備常見的整組試驗功能，也具備單相、兩相、三相故障類型的模擬；③狀態(tài)系列，可模擬實際故障情況下的多個狀態(tài)變化信息，按照時間或是手動控制狀態(tài)的轉換，發(fā)送報文以反映試驗結果。④報文測試，可模擬各種SV、GOOSE參數(shù)錯誤或是錯誤報文等；⑤MMS客戶端/服務端，可以讀取裝置定值、裝置參數(shù)、遙測值、遙信值、壓板值、告警、事件等信息，并具備修改寫入功能，也可以仿真不同智能裝置的MMS通訊，具備上送裝置信息功能⑥、自動化測試，通過召喚定值、分析定值、設置加量、控制輸出、檢測結果等全面的流程，進行對二次設備自動測試。

實施后：通過測試設備能方便檢修人員查看智能變電站配置信息和各設備聯(lián)絡關系、整體構架等系統(tǒng)體系的熟悉，提升專業(yè)人員對數(shù)字化設備故障排查能力和拓展思路，克服原有測試設備對智能站設備的運行工況測試、分析能力的局限性，手持式的裝置在專業(yè)人員日常工作中具備攜帶方便、操作便捷的功效，同時能簡化測試流程，縮短測試準備時間，加快測試進度。此外更能建立標準化的智能變電站測試校驗體系，同時實現(xiàn)自動化測試校驗工作，提高智能變電站的測試、調試工作。

5經(jīng)濟、社會效益

在研究技術使用以來，使測試操作更加便捷，攜帶更為方便，工作效率提升明顯，較之以往大幅度縮短了測試時間，同時也減少了間隔的停役時間。就數(shù)據(jù)統(tǒng)計來看，該系統(tǒng)大大減少了測試所花費的時間和人力成本，經(jīng)濟效益是不言而喻的。另一方面，新成果的應用可以減少運行設備停役的時間，提高了電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性，減少了停電次數(shù)，為群眾提供了舒適的環(huán)境，提高了電力部門的社會形象。

6項目推廣前景和價值

隨著電力技術的發(fā)展和變電站的擴建，我們的設備管理帶來越來越大的壓力。本項目面對工作中遇到的實際難題，群策群力，通過變電站測試設備的研制，從而提高了測試校驗能力，具有巨大的推廣應用價值。