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摘要：智能变电站在设计、配置及运维等各个环节与常规变电站都有很大的不同，智能变电站更注重统一建模、统一配置，这对变电站辅助软件智能变电站二次系统设计调试测试运维一体化方案研究提出更高的要求，在本文中对智能变电站的各个使用环节及其现状进行了详细分析，并提出了相应的技术要求。在既能够体现智能变电站的技术特征又要屏蔽底层复杂的技术细节的基础上，提出了面向使用的智能变电站综合一体化系统软件的实现方案，从需求、功能和模式等几个方面进行了阐述，方案可操作性强，具有较强的推广价值。
关键词:智能变电站；自动化系统； 运维调试
引言
为了助力电网发展方式转变,支撑调控一体化建设,引领世界智能变电技术发展方向,智能变电站作为智能电网建设的重要环节之一,是电网最重要的基础运行参量采集点、管控执行点和未来智能电网的支撑点,其发展建设的水平将直接影响到我国智能电网建设的总体高度。经过了数十年的发展，传统变电站目前已经形成了一套完整运行机制和运维测试方法。而近年来智能变电站得到了快速发展，随之所带来的信号的变换、采集和传输等方面均发生了根本性的变化，原有的设计运维调试设备已不能满足智能变电站的需求。
1 现状及必要性
在变电站整个生命周期中，充斥着各种工具与手段，涉及到的设计调试运维人员不但要学习各种工具是使用方法和注意事项，而且模型数据在各个工具间导出导入的兼容性很差，容易出错，大量浪费了人力物力。当变电站故障发生时一般情况下只能从后台报文中了解到故障是从哪个保护装置中发出来的，而对这个故障的一次来源不能直接掌握。延缓了处理故障的时间。在变电站调试过程中会有各种人为或者技术层面的配置错误，极大地延误了调试进度，危及变电站的运行安全。
目前除了提高人员素质，并无较好的方法解决这个问题。在变电站调试过程中，难免会碰到设备厂商对智能设备模型进行修改。碰到这种情况时，往往要重新配置整个变电站结构，工作反复冗杂，不利于高效准确地完成变电站调试过程。在项目验收阶段，当前智能变电站和传统变电站并无太大区别，一般还是依靠人工对点的方法来一一校验，这种方式不能体现出来智能变电站技术的先进性，反而增加了验收人员的负担。并且这种方式只能依赖后台及调度软件的单一性手段，不如多方验证的方式可靠。
因此如何研制适用于智能变电站的一套切实可行运维调试系统，对于智能变电站的后续安全运行及长远发展具有重要的现实意义。智能变电站核心的技术创新在于利用网络技术取代传统二次接线来传递数字和模拟信号，同时导致原有直观具体的二次接线由不直接可见、相互高度耦合的网络数据流代替。
2 智能变电站设计
目前的智能变电站设计过程中，二次设计工作的输出主要包括屏柜布置图、光缆联系图、网络配置图和虚端子联系图等。其中屏柜布置图、光缆联系图等图样和常规变电站基本保持一致，但由于缺乏配套的设计工具，导致虚端子连接关系目前仍普遍停留在计算机CAD软件制图、Excel制表阶段，依赖后期系统集成厂家在集成工作中将虚端子CAD联系图或Excel对应表在SCD 中进行配置，产生大量重复性配置工作，同时无法有效保证模型的一致性。另外由于虚端子联系图一般由设计单位根据ICD文件单独配置形成，与外部光缆联系图相对独立生成。因此无法有效地建立逻辑回路与物理回路之间的对应关系，直接导致后续调试、运行和验收等工作困难。
3 智能变电站运维
运行维护方面，国内外各设备制造厂商的工具基本都从自身角度出发，重视调试手段，忽视运行维护功能。导致开发出来的工具基本都只能设备制造商内部员工使用，不能以很好友的界面移交给运维人员使用。智能变电站运维调试需要明确各系统的维护要求以及检验指标、方法等方面，并区分日常巡检、定期运维和异常处理等三种情况。智能变电站自动化系统对网络系统依赖程度较高，网络系统在线监测系统的运行维护是智能变电站运维的重点，运维内容包括网络工况检查，网络报文记录系统所捕捉到的异常情况的处理，网络设备运行状态评估等方面。与其他方面类似，目前在智能变电站运维方面仍没有可以方便现场运维人员进行操作的一体化运维工具出现，往往需要多个工具或生产厂家配合才能完成。
4 智能变电站运维调试系统构想智能变电站自动化系统运维调试系统需考虑各个子系统功能需求，应满足下列各个方面的需求。
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4.1 设计
在满足目前智能变电站的设计深度要求的前提下，能够充分考虑设计人员传统使用习惯，实现一二次设备面向对象管理配置功能，实现包括保护装置、交换机等二次设备对象建模创建等维护功能；实现包括虚拟二次回路、SCD自动导入导出在内的IEC 61850模型配置功能，能够实现包括虚端子图、光缆联系图和网络配置图等在内的自动生成校验功能。
4.2 测试方面
网络测试功能能够自动模拟网络风暴，测试站内所有网络设备在不同的负载工况的运行性能。数字报文测试功能能够虚拟发送SV 和GOOSE 报文，自动测试各智能设备是否正确处理及应对。光缆衰耗测试功能能够自动测试网络通信介质衰耗和发送光功率，并形成曲线记录。采样值系统测试功能能够测试采样值系统测量精度及合并单元延时等指标。
4.3 调试方面
通过智能变电站智能检验调试工具能够直观的将IEC 61850报文分析成容易理解的内容。在智能变电站智能检验调试工具中能够以图形化的方式展示变电站网络及设备实时状态，通过技术手段利用IEC 61850规约的智能设备树形结构技术监控变电站二次设备相应数据状态。在变电站运行维护工作中，能够实现故障定位，即发生故障后能够通过系统图形界面及时准确的反应出故障来源。开发出智能变电站二次回路的安全配置技术，防止配置变电站系统文件时出现的人为及技术错误。
4.4 运维方面
全站SCD文件解析功能：能够自动解析全站配置文件，实现运维调试和通信配置可视化，简化现场运维过程；完整记录网络所有报文，捕捉网络异常和报文异常，实时监测网络运行状态，能够按照时间段对网络运行状态进行监测、评估并形成报表。
5 软件的开发方案
智能变电站图模一体化设计软件旨在开发一套实用配置工具软件系统。可根据系统提供的功能种类的不同，可分解为项目管理子系统、模型配置子系统、实时数据子系统和图形展示子系统。各系统及其进一步的模块划分如下所述。
5.1 项目管理子系统
该系统可以实现整个工程项目的全寿命维护管理功能，同时提供对各类设备对象的浏览、创建和修改等维护功能。
5.2 模型配置子系统
模型配置子系统是实现站内智能装置对象的ICD模型描述及配置管理功能。提供包括虚端子连接配置图和逻辑子网配置图在内的配置功能，并最终实现全站SCD文件的自动生成校验。
5.3 实时数据子系统
实现智能变电站多规约网络报文智能分析技术，以直观清晰的方式解析艰涩难懂的报文，以数据库形式存储以方便其他系统使用。
5.4 图形展示子系统
实现智能变电站二次网络及设备的智能展示技术，以图形化的方式展示变电站网络及设备实时状态。研究智能变电站二次设备实时监控技术，利用IEC 61850规约的智能设备树形结构技术监控变电站二次设备相应数据状态。
6结束语
智能变电站是坚强智能电网的重要基础和支撑,是电网运行数据的采集源头和命令执行单元,是智能电网建设的重要组成部分。在智能变电站逐步推广的情况下，通过一体化的设计，将目前分散实现的各个功能，优化整合为一个方便各个层面使用的系统性软件，并提出了集成性测试调试运维的新思路。对软件实现的各个模块进行了详细分析，对软件实现的具体细节进行了详细描述，具有较强的可实现性。
参考文献
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[2]龚晖，吴玉硕，李新梅，等．智能变电站二次系统测试方案研究[J]．甘肃电力技术，2014：1-4.
[3]张阳，智能化变电站二次系统调试技术[J]. 农村电气化，2014,1：40-42.
论文作者:梁钧原
论文发表刊物:《电力设备》2015年第12期供稿
论文发表时间:2016/4/26
标签：变电站论文; 智能论文; 功能论文; 报文论文; 子系统论文; 设备论文; 系统论文; 《电力设备》2015年第12期供稿论文;