智能变电站设备模型的原理与调试

朔州职业技术学院 殷 刚

普通变电站系统自身结构较为复杂，设备间缺乏紧密联系、互操作性差，智能变电站系统的出现有效弥补上述缺陷，具有更明显的优势特点。如能通过数字化信息网络传输，实现不同设备间交互与信息共享。伴随IEC61850标准的普及与应用，智能化变电站设备功能集成不再停留在理论层面，变电站二次设备结构也因此变得更加紧凑、功能更加丰富、操作更加友好，简化了智能变电站运行、维护难度。

1 智能变电站系统的特点

从系统结构一个完整的智能变电站系统可分为三个层次：过程层。以一次设备为主，并配置有很多智能组件，还包含了一些智能终端。在整个系统中主要负责电能的分配、传输等工作，同时还负责电能的计量、状态监测、保护等。从国家电网相关规范来看，针对单间隔保护，通常会采取直接跳闸的方式。很多电力设备中配置了很多智能组件，从而更有利于实现电能的自动化控制、监测、测量等；间隔层。以电力二次设备为主，如常见的有继电保护装置等；站控层。在智能变电站系统中站控层包含很多子系统，如通信系统、对时系统等，从而能对一次设备，实现全面的监测、测量与控制。与普通的变电站相比，智能变电站系统还有着以下优势特点。

在信号传输方面有着更高的效率。在智能变电站系统中，针对信号的传输不再采用传统的电缆，而是采用更加先进的光纤传输，不仅更有利于信号传输，且整个变电站系统的二次接线复杂性也得到了有效降低。得益于光纤强大的传输能力，在信号传输方面还有着更强的兼容性，显著提高了信号传输质量[1]。在智能变电站系统中，采用光纤传输还有效提高了信号传输稳定可靠性，能支持长距离信号高效稳定传输，解决了在传统变电站系统中采用电缆长距离传输、断路器经常偷跳故障问题。

在系统装置设备应用方面更加先进。如在当前的智能变电站系统中采用了电子互感器，与普通互感器相比体积更精巧、功能更强大，性能发挥也更稳定，无需担心绝缘问题。在互感器发挥作用时自身不会出现饱和状态，即使是在二次开路中进行运行电子互感器也不会有尖峰电压产生。同时电子互感器本身有着非常高的测量精度，因此在实际运行时不会影响一次系统引发谐振问题，这使得智能变电站系统在整体运行方面会变得更加稳定。

在通信方面，智能变电站系统同样进行了优化升级。在通信标准上采用了全新的EC61850通信标准，因此整体通信性能与稳定性会得到质的提升。不仅如此，在智能变电站系统之中，由于自身有着非常高的信息化水平，同时还专门配置有专业的信息平台终端，从而成功将变电站内系统不同装置连接在一起，显著增进了站内设备的互操作性，一方面能有效避免设备重复投入问题的出现，另一方面还能让变电站设备功能发挥变得更加稳定，不同设备不同的发挥通过网络通信控制还能实现功能联动，促使智能变电站发挥出更强大的功能；在信息传输通道方面，由于在智能变电站系统中采用了很多先进的信息技术，因此也使得信息通道功能更加强大。如智能变电站系统的信息通道能进行自我检查，显著提升了信息传输稳定可靠性，从而为智能变电站自动化管理奠定了坚实的基础。

在变电站整体结构方面智能变电站系统组成层次更加清晰，功能分布更加合理。在过程层和间隔层之间，针对相关设备装置也进行了升级处理。尤其是针对一次系统、二次系统的一些关键设备，均采用了数字化处理方式，从而能实现过程层设备与间隔层设备的高效率通信。在智能变电站系统的间隔层中保护装置的运行，不再由TA、TV输出的交流模拟信号控制[2]。上述这些信号本身稳定性较差，难以满足实际通信控制要求。当前在智能变电站系统采用了新的通信标准之下，相应装置只需接收SV（或GOOSE）网络输出数字信号，这种数字化信号传输更加稳定，因此更有利于推动智能变电站系统功能能稳定的发挥。

2 智能变电站设备模型的原理

2.1 智能变电站设备模型结构

在对象模型之中一般包含有多个对象元素，比如逻辑设备（可用 表示）、逻辑节点(可用 表示)、数据对象（可用 表示）等，除此之外，还包括一些数据类与数据属性，可用 来表示。一个完整的逻辑设备，一般由两部分内容组成，一是逻辑节点，二是附加服务。该逻辑设备的主要功能价值在于产生一些特定功能组信息与抽象实体，便于设备使用；在数据功能交换中，逻辑节点属于最小的组成部分，主要由数据和方法所定义的对象组成，并且不同的节点包含的特定应用功能也有一定差异性。对数据对象而言，在产生数据对象值后，将会给予其相应的逻辑节点。从本质上来看，数据对象是一种实例化的数据，主要由数据类加以确定，并定义数据存在的意义。

在数据对象中本身还有着一定的数据属性，这种数据属性是其所继承数据类后自然分配的属性元素。在这些元素内容组成上，可由一些特定数据结构组成。在上文提到的对象模型中的多个对象元素，可以描述先后顺序为依据进行逐级的包容。以某110kV智能变电站系统母差保护出口跳段分段文本为例，在某个名为PI-PROC逻辑设备中一共包含有35个逻辑节点，在某个名为BusPTRC1逻辑节点中共包含有15个数据对象。而在每个数据对象中又包含了一个或多个数据属性实例，并且不同的数据对象均对应有各自的数据属性。同数据属性实例一样，数据属性也有一个或者多个对应。

2.2 数据类原理

在给定逻辑节点中，数据对象的语义被称之为数据类。在数据类中，主要由两部分内容构成，一是属性、二是服务。与此同时，在智能变电站系统采用的EC61850通信标准中，针对公共数据类与兼容数据类同样也进行了定义。而对数据类、公共数据类与兼容数据类来说，三者本身具有一定的内在联系。对公共数据类而言，主要由具有公共结构的数据类组成，且是数据类的子类。而对兼容数据类而言，本身具有特定的语义，因此在公共数据类中可将其视为一种特殊的数据类。在数据类中，代表数据属性的类型同样也是一个类，在具体定义上，主要以原始组件和合成组件作为主要的定义内容。对原始组件而言，一般会对一些基本类型进行直接继承，而一个合成组件则可以由多个原始组件构成。

仍以某110kV智能变电站系统母差保护出口跳段分段文本为例，从母差保护中数据模型文本摘要内容来看，针对逻辑节点PTRC，它的一个数据属性为Tr，也可将该数据属性视为一个兼容数据类，它表示的意思是“无方向跳闸”，隶属于公共数据类“ACT”。Tr实际上是ACT的特定实例。对于PTRC的数据属性Tr，实际上直接继承成了ACT类的属性与结构。而ACT的数据属性“general”则代表的是“跳闸总状态”，该数据属性基本类型为“BOOLEEAN”型。根据数据变化，触发（dchg=1）；ACT的数据属性“q”，则代表的是“Tr”的品质。在具体的类型变化上，主要由Quality合成组件直接派生而来。在此基础上，按照相应的品质变化触发（因qchg=true）。而对“Quality”而言则是一种公共的合成组成，主要由公共数据类品质类型进行规定。

关于对象引用，可将其理解为在数据实例类中一种绝对的路径。通过进行对象引用，还能对对象名进行相应的约束，并且这种约束是唯一的，不存在其他约束。在不同的对象中，如逻辑节点、逻辑设备、数据属性等，每个均有专属于自己的对象名。不仅如此，在上述诸多对象中各自还具有一个绝对的路径名[3]。而在进行对象名引用时，可采用专门的对象分隔符，比如“/”，或者“.”,然后将不同对象名串连在一起，顺利完成对象的引用。

例如在上文提出的案例中，ACT的特定实例“Tr”在对象引用方面，便是采用了以下引用名：“PI_PROC/BusPTRC1.Tr”，实际上代表的是母差保护动作跳分段的出口信息。同理，针对ACT的数据属性“q”的对象引用则是PI_PROC/BusPTRC1.Tr.q，实际上代表的意思是母差保护动作跳分段跳闸信息的品质。

2.3 数据集

针对数据集可将其理解为一种有序排列的数据，或者是一种数据属性的对象引用集合。而之所以要进行数据集的建立，主要目的是便于后续按照相应的规则，实现对数据的分类，最终为后续的数据稳定传输奠定坚实的基础。不仅如此，还能使得智能变电站系统发挥出相应的功能，如传送保护功能、录波功能、告警等状态信息功能等。

3 智能变电站设备模型的调试

在实际进行智能变电站设备模型的调试时通常会遇到一些问题，主要表现为以下几方面：通用性的问题。如在某实例模型中，定义了5把主闸刀与4把接地闸刀逻辑节点，该逻辑节隶属于为XSWI类，主要的作用价值是帮助不具备短路遮断容量的开关完成相应的建模工作。基于上述情况能明显的认识到，将这一实例作为智能终端通用模型难以发挥其通用性的特点。究其原因在于，在具体实践方面，上述模型并不能适应具有4把接地刀的变压器组接线，再加上该接线为220kV线路，因此实际适应难度还会进一步增加。为有效解决这一调试问题，建议在建立智能终端模型的过程中配置足够的闸刀，并设置足够多的接地闸刀备用节点，最终促使模型通刚性得到有效的提升。

遥控功能无法发挥。通过定义两个不同的遥控数据对象结构，其中一个将用于遥控闭锁的断路器位置。同时在遥控命令配置上将其置于两个不同的逻辑节点中，另一个则配置在同一个逻辑节点之中。在上述两个模型中，在同一个在一个站控系统内，当对应设备进行运行状态时，其中一个的断路器位置遥控发生了问题、无法被后台解析，因此无法实现对其的遥控操作。为有效解决这一问题，建议注重加强建模方式的统一。

采样无法发挥效果。在分段自切后，通过开展加速试验发现，在自切保护动作合分段后，后加速不出口，经过后续分析发现主要原因在于，分段合并单元给自切装置在实际运行时，自身的电流处于无效状态，从该电流SMV报文中能了解到，品质有效性标志为“invalid”)。从该保护逻辑中能了解到，电流在无效时、闭锁后会起到加速的功能。而在不闭锁时将会把其它功能切断。上述这一现象，与《智能变电站继电保护技术规范》第6.1.5条款的要求相符合，但在考虑的分析过程中，针对加速功能缺失还应深入分析，做好后续的补救措施。

检修状态。针对线路保护，在实际进行调试的过程中，将用于保护的检修压板直接投上，然后向保护输入故障电流后断开检修压板，在这一时期故障电流依然没有消失。该保户装置在实际运行时会向外发送SV报文。从报文内容中能了解到Test位锁定为1[4]。由此可表明，电流信息始终保持测试的状态。因此不被其它运行的设备所认可。如果此时进行复归，后续需要大量的时间。由此能表明，该装置在一些特定的情况下发出的报文并不符合实际，没有实际的意义。因此需要进行装置程序的更改，有效恢复Test即时变化，最终顺利完成问题的解决。

4 结语

随着电力行业的不断发展，电力需求总量的不断提升，人们对供电稳定性及安全性也提出了更高要求。传统变电站在实际运作上已经难以满足上述需要。而智能变电站系统的出现则能有效满足供电安全稳定性需要。为促使智能变电站系统发挥出更大的作用价值，应加强对智能化模型的原理及调试分析，分析其中存在的问题，提出一些针对性解决建议，从而有效提高智能变电站运行调试水平，确保其能稳定安全运行。