智能电网下的测试方案研究

倪维东，葛来龙，高振东

（1.南京河海南自水电自动化有限公司，江苏 南 京 2 10061；2.国电南京自动化股份有限公司，江苏 南 京 2 10061）

智能变电站是智能电网的重要基础和支撑，其设备具有信息数字化、功能集成化、结构紧凑化、状态可视化等主要技术特征，该电站系统应建立站内全景数据的统一信息平台，供各子系统标准化、规范化存取访问，以及和智能电网调度等其他系统进行标准化交互。

当前，智能变电站已由试点阶段，逐步走向了大面积的推广应用阶段。随着国家电网公司智能电网建设以及智能变电站建设规划的提出，智能变电站的建设的步伐将大大加快，这也给智能变电站的测试，带来了新的要求和发展机遇。智能变电站的测试，涉及到方面非常多，诸如电度表校验、互感器校验、合并器检测、保护测控装置检测、智能一次设备或智能组件检测、时间同步网络的检测、以及投产时相位核查、监控系统测试等，这些测试与智能电网的安全息息相关，因此，应引起足够的重视。

1 计量系统测试方案

智能变电站由于采用了电子式互感器、纯光学互感器或者传统电磁式互感器加上合并器，数据传输已发生了根本性的变化，原来传输的是模拟的电压和电流信号，而现在传输的是符合IEC61850-9-1/2协议规范的数字信号，从而使得传统的电度表已无法使用，在现阶段，智能变电站已经开始使用符合IEC 61850协议的电度表，从而满足了智能变电站对于计量系统的需求。

数字式电度表的基本原理是：将传统电度表的模拟采样回路取消，而采用光纤以太网接口接收合并器或智能单元所传送的数字化电流、电压信号，再经过实时运算和处理，生成所需要的数据。数字输入接口严格遵循了当前国际流行的IEC61850标准，数字输入接口在物理和链路层上采用了高速光纤以太网。

图1为数字化计量系统与传统计量系统的对照图。

图1 数字化计量系统与传统计量系统对照图

由图1可知，数字化电度表从理论上来说，减少了传输误差以及二次采集误差，具有精度等级高、抗电磁干扰能力强等特点，所以其应用前景广阔。

智能变电站所采用的数字化电度表，是接收以IEC 61850-9-1/2协议传输电流、电压数字量为基础的计量体系，是一种基于离散数学算法的计量手段，对其的校验已不能采用传统的电度表校验系统来进行校验，而必须采用具有标准数字信号源输出的校验仪来完成，具体原理如图2所示。

图2 数字化电度表原理图

从图2可以看出，数字化电度表校验系统可以通过上位机配置软件，对智能电度表校验仪输出的电压、电流幅值和相位的配置，配置完成后，经智能电度表校验仪的光纤以太网口给电表提供数据源，电表得到数据后，按电量多少输出相应数量的脉冲给智能电度表校验仪，校验仪再根据脉冲数量得出电表误差；也可以利用外部输入的模拟量来产生标准数字量，来进行数字电度表的精度测试。

2 智能DI/DO装置测试方案

在智能变电站中，智能DI/DO装置担负着全站所有开关、刀闸、变压器等设备的位置采集和控制，以及保护装置的出口跳闸，其重要性可想而知。因此，对其的测试和验证，也就显得非常重要。测试方案如图3所示：

图3 智能DI/DO装置测试方案

从图3可以看出，对于智能DI/DO装置的DI回路，先采用改变DI回路的输入电平，然后读取GOOSE报文，通过报文的指示确认每一个DI回路的正确性；对于DO回路，先通过模拟GOOSE报文传输给CPU系统，然后检测相应继电器所输出的无源节点是否正确动作，从而完成了对智能DI/DO装置的测试。

4 数字化保护及测控装置测试方案

智能变电站中保护和测控装置随着技术的发展，其采样回路、DI/DO回路也发生了根本性变化，以往交流采集回路和电气量DI/DO回路，已被数字通讯接口所取代，这也使得其测试方案也发生了变化，可以采用具有数字接口的继电保护测试仪进行测试，具体测试方案如图4所示。

图4 保护和测控装置方案图

从图4可以看出，对于电气量测试，采用数字式接口测试仪模拟发送符合IEC61850-9-1/2或FT3的数字信号给保护或测控装置，通过查看装置MMI里的交流采样和功能试验即可验证；对于DI，通过测试仪模拟发送GOOSE报文，然后通过查看装置MMI里的开关量变位，即可验证；对于DO可以装置MMI里的开出传动，然后分析GOOSE报文即可验证。

此外，也可以通过装置的通讯接口连到监控系统进行分析和验证。

5 互感器校验方案

随着智能电网建设的不断推进，传统电磁式电流、电压互感器也将逐渐被电子式互感器、纯光学互感器所替代，这就要求研制出一种新型的互感器校验仪，一方面需要兼容传统电磁式电流、电压互感器的校验，同时也要满足电子式互感器、纯光学互感器的精度校验。具体校验方案如图5、图6所示：

图5 模拟量输出互感器校验系统

图6 数字量输出互感器校验系统

从图5、图6可以看出，模拟量采集方面采用了高精度AD采样插件，数字量采集方面使用网卡接收遵循IEC61850-9-1或IEC61850-9-2合并器的数据报文，通过专用程序解析处理以太网报文，然后通过强大的数据分析软件，对两个同步采样的数据进行计算处理和比较，从而得出试品的精度误差，并且通过友好的人机界面进行显示测试结果。

6 相位核查方案

智能变电站中电子式互感器和纯光学互感器已经大量开始应用，为了确保电网运行的稳定性和可靠性，智能变电站在投产前，也就必须像传统变电站一样进行相位核查，但由于互感器的输出方式发生了根本性变化，导致智能变电站的相位核查，大大有别于传统变电站，现将智能变电站的相位核查方案用框图表示如图7。

如图7所示，智能变电站中相位核查系统的基本原理，是首先选择好基准向量（可以是模拟量也可以是数字量），然后通过同步信号脉冲，使基准信号和待核信号同步采样，再经过CPU系统将基准信号和待核信号进行相位比较，从而得出矢量图，完成相位核查。

图7 相位核查系统图

7 结束语

随着技术的不断发展和智能电网建设不断推进，加上国内外诸多从事智能变电站设备生产和研发的企业和科研机构不断探索和研究，必将推动着智能电网下的测试和验证系统不断发展和完善。我们相信，通过大家的共同的努力和付出，智能变电站的测试系统将会变得更加安全、可靠、便捷。

[1]凌子恕.高压互感器技术手册[K].北京：中国电力出版社，2005.

[2]Q/GDW 441-2010，智能变电站继电保护技术规范[S].

[3]国家电网公司.智能电网关键设备（系统）研制规划(2010)[S].