【智能站系列】智能变电站测试介绍-科试特

智能变电站试点工程建设阶段，由于系统设计方案不同，各工程试验方法也有所区别。随着智能变电站建设的不断深入以及标准、规范体系的不断完善，智能变电站试验流程也趋于统一。目前关于智能变电站调试、检修形成的标准规范主要有：

Q/GDW689-2012《智能变电站调试规范》

Q/GDW11145-2014《智能变电站二次系统标准化现场调试规范》

Q/GDW10 104-04-002—2013《智能变电站继电保护及安全自动装置检修实施细则》

Q/GDW 11357 — 2014《智能变电站继电保护和电网安全自动装置现场工作保安规定》

根据标准要求智能变电站标准化调试流程为：系统配置→系统测试→系统动模（可选）→现场调试→投产试验。

图1智能变电站标准化调试流程

其中，系统配置、系统测试在集成测试阶段完成，现场调试和投产试验由现场测试完成。

1.集成测试

1.1集成测试流程

智能变电站集成测试分集成和测试两大环节，集成是指组态配置环节，测试是指系统测试和系统动模。集成测试是智能变电站整个试验工作的第一步，也是关键一步。

图2智能变电站工程建设流程

系统集成是将零散的单体设备集合组成为联系紧密、实现独立完整功能的有机系统，是智能变电站二次系统正常运行的基础和关键。集成测试是智能变电站整个试验过程中发现问题、解决问题的重要阶段，充分利用土建施工时间，进行组态配置、单体、系统性和专项性能测试，确保系统功能的正确性和完整性，有效减轻现场调试的工作量，保证了智能变电站的安全性和可靠性，为系统整体交付提供了技术保障。

系统集成测试又可分为系统集成配置、设备单体、系统测试三个阶段，具体流程如图3。

1.2集成测试的重点项目

系统集成测试主要是进行智能变电站二次系统构建，解决设备间互联、互通问题，保证采样同步性、电子式互感器性能、网络性能、继电保护系统级性能等专项性能指标。系统集成测试可开展下列项目测试：

（1）配置文件检查：全站配置文件SCD检查，设备实例配置文件CID检查；

（2）设备单体测试：SV采样测试，开入开出测试，单体功能测试；

（3）过程层测试：SV回路测试，整组联动测试，电压并列、切换功能测试；

（4）站控层测试：遥测、遥信、遥控测试，保护MMS信号测试，定值服务测试，压板控制功能测试；

（5）网络性能测试：交换机性能测试，站控层网络性能测试，GOOSE网络性能测试，SV网络性能测试；

（互感器校验仪6）电子互感器性能测试：精度测试，SV额定延时测试，合并单元性能测试；

（7）同步性能测试：线路差动保护两侧同步测试，外同步性能测试；

（8）闭环仿真测试：基于实时动态仿真工具对各类保护装置的整体动作性能及相互间配合关系进行测试，对异常工况相的保护动作行为进行测试；

（9）信息安全测评：保护、测控设备安全漏洞扫描，监控后台、远动主机防病毒攻击测试，智能二次设备对异常网络报文的安全措施；

图3智能变电站系统集成测试流程

工程应用中，上述测试项目可根据实际配置而选择进行。智能变电站不配置电子式互感器可不进行电子式互感器性能测试，不配置合并单元可省略同步测试、SV采样测试、SV回路测试、SV网络性能测试。闭环动态仿真测试可在新设备应用、网络结构首次使用或网络结构复杂的情况下进行，对于设备或网络结构应用成熟的工程可不开展闭环动态仿真测试。

2.现场测试

智能变电站现场测试主要是一、二次设备安装完成后，对其整体性能、功能进行测试。其特点是将一、二次设备作为一个整体，以整组联动的方式开展测试。由于设备单体和专项性能测试已经在集成测试部分完成，所以现场测试更关注于对安装的正确性、系统功能、高级应用、电压电流回路方面的测试。测试内容主要包括：光纤检查、光功率及裕度测试、保护整组联动测试、程序化操作测试、全站遥信测试、全站联闭锁测试、电子式互感器现场测试、通流通压试验。

2.1 光纤检查

光纤检查在现场测试前开展，主要包括连接正确性、光纤是否受损或受污染的检查。利用激光笔在光纤一段的接头射入一定强度的可见光，根据设计院提供的光纤连接图，在光纤另一端接头处检查是否有可见光及其强度，判断光纤连接是否正确且完好。

图4 光纤检查

2.2 光功率及裕度测试

光纤网络的光功率及裕度测试主要针对保护测控、智能终端、合并单元等IED的GOOSE收发接口和SV收发接口进行。主要保护以下内容：

（1）装置光功率输出：将光功率计通过短光纤接入装置的光纤发送端口进行测量，忽略短光纤的光衰耗，则光功率计测得的光功率读数即为装置的发送光功率。

（2）装置接收光功率：将接入被测端口的光纤接入光功率计，光功率计的光功率读数即为被测端口的接收光功率。

（3）光功率裕度：将光功率衰耗器串接入光纤回路，调整光功率衰耗器至接收方信号断链，然后解开光纤接收端口，接入光功率计，测量此时的接收光功率，用正常时的光功率减去断链时的光功率即为光功率裕度。

2.3 保护整组联动

保护整组联动测试主要验证从保护装置出口至智能终端，最后直至开关回路整个跳、合闸回路的正确性；保护装置之间的启动失灵、闭锁重合闸等回路的正确性。互感器校验仪其中，保护装置至智能终端的跳、合闸回路和装置之间的启动失灵、闭锁重合闸回路是通过网络传输的软回路；而智能终端至开关本体的跳合闸回路是硬接线回路，与传统的相同。保护装置接口数字化后已不再包含出口硬压板，保护的出口受保护装置软压板控制，而传统的出口硬压板也并未取消，而是下放到智能终端的出口，因此保护整组联动测试在验证整个回路的同时需对回路中保护出口软压板、智能终端出口硬压板的作用进行分别验证。保护整组联动回路如下图5所示。

图5 保护整组联动测试

智能变电站中设计了GOOSE检修机制，在保护整组联动测试时还需要验证合并单元、保护装置、智能终端装置间的检修机制，分别验证每个装置的检修硬压板。

根据继电保护试验规范要求，保护整组联动试验还需在80%直流电源情况下验证保护动作、开关跳闸的可靠性。

2.4 程序化操作试验

监控系统的程序化操作可以实现无人值班，一般采用单键操作，将操作票转变成任务票；减少甚至无需人工操作，大大降低误操作的几率，提高了操作效率，达到减人增效的目的。

根据操作的输入输出信息所涉及的测控或保护装置，可将程序化操作分为间隔内的程序化操作和跨间隔的程序化操作。根据变电站的典型操作票编制对应的操作序列表库，当运行人员选定操作任务后，计算机按照预定的操作程序向相关电气间隔的测控保护设备发出操作指令，执行操作。操作命令的动作序列表被预制在主机中，依靠变电站各间隔单元的状态信息和编程能力强大的主机，实现单一间隔或跨电气间隔的程序化操作。

程序化操作测试时，需在本站监控后台主机和远方集控中心后台分别就所有程序化操作票逐一进行测试。

2.5 全站遥信测试

全站遥信试验主要包含：一次设备位置及状态信号、二次设备的动作及报警信号。

2.5.1 一次设备位置及状态信号

一次设备位置及状态信号以硬接点形式输入智能终端，智能终端以GOOSE报文的形式将一次设备位置及状态信号传送至测控装置，由保护测控装置以MMS报文的格式送至站控层监控后台及远动机，并由远动机传输至远方集控中心。

图6 一次设备位置及状态遥信测试

一次设备位置及状态信号测试时，实际操作一次设备改变其位置和设备状态，在本站监控后台服务器上检查相应信号变化是否正确，同时需在集控中心的后台上检查相应信号变化是否也正确。

2.5.2 二次设备的动作及报警信号互感器校验仪

保护装置的动作及报警信号直接以MMS报文的形式送至站控层监控后台及远动机，智能终端和合并单元的报警信号则先以GOOSE报文的形式送至测控装置，再由测控装置以MMS报文的形式送至站控层监控后台及远动机，并由远动机传输至远方集控中心。

图7 二次设备动作及告警遥信测试

二次设备的动作信号及报警信号测试时，实际模拟产生相应信号，然后在本站监控后台服务器上检查相应信号变化是否正确，同时需在集控中心的后台上检查相应信号变化是否也正确。

2.6 电子式互感器现场测试

2.6.1 电子式电流互感器精度试验

采用比较法通过专用电子式互感器校验仪测试电子式互感器的误差，即用一个与被试电子式互感器额定变比（额定电压）相同的传统精密互感器作为标准，标准互感器二次信号与被试电子式互感器二次数字信号同时输入专用电子式互感器校验仪进行比较，直接读出被试电子式互感器的比差f和角差δ。

电子式电流互感器现场校验系统由调压器、升流器、标准电流互感器、电子式互感器校验仪、二次转换器及相关配套设备等组成如图8，互感器校验仪的测量不确定度小于0.05%。试验时，调节调压器，将一次电流升至额定电流的1%、5%、20%、100%、120%，测试通道延时、进行互感器误差试验并记录数据。

图8 电子式电流互感器现场测试接线

2.6.2 电子式电流互感器极性试验

电流互感器极性测试通常采用直流法，直流法校核光纤电流互感器极性如图9所示，从光纤电流互感器一次侧通入直流电流，使用专用SV报文分析软件，以波形的方式表示每个模拟量通道数值，若SV电流值为正值表明光纤电流互感器为正极性接法；若SV电流值为负值表明光纤电流互感器为反极性接法。

图9 电子式电流互感器极性校验示意图

2.7 通流通压试验

通流通压试验分为二次通流、通压试验和一次通流、通压试验，通过通流通压试验检查电流电压回路的完整性、正确性以及验证互感器极性。

（1）电子式互感器二次通流通压：分别在每台合并单元上进入调试模式，发出额定电流电压，检查测控、计量、保护、故障录波器、PMU等相关二次设备采样应正确。

（2）采用常规互感器二次通流通压：采用继电保护测试仪向合并单元通入电流、电压模拟量，检查测控、计量、保护、故障录波器、PMU等相关二次设备采样应正确。

互感器校验仪（3）一次通流通压：一次设备各间隔施加电流电压，检查测控、计量、保护、故障录波器、PMU等相关二次设备采样应正确，通过穿越性电流验证互感器极性正确。

3.验收

智能变电站调试流程与常规站不同，它包括集成测试和现场调试，因此验收应与调试阶段相匹配，分为工厂验收和现场验收。

3.1 工厂验收

工厂验收是指智能变电站设备在完成预验收后，由生产厂家申请，并由建设单位相关部门组织进行的设备出厂前的验收测试。

（1）工厂验收具备的条件

a.二次设备生产厂家已按照合同要求在工厂环境下完成了设备生产、集成、项目工程化及调试工作；

b.电子式互感器生产厂家已按照合同要求在工厂环境下完成电子式互感器生产，并完成了与合并单元的联调工作；

c.二次设备生产厂家和电子式互感器生产厂家已搭建了模拟测试环境；

d.二次设备生产厂家和电子式互感器生产厂家已完成预验收测试，并提交预验收测试报告和工厂验收申请报告；

e.工厂验收大纲已完成编制和审核。

（2）工厂验收流程

a.工厂验收条件具备后，验收工作组开始进行工厂验收；

b.严格按审核确认后的验收大纲所列测试内容进行逐项测试、逐项记录；

c.在测试中发现的缺陷和偏差，允许生产厂家进行修改完善，但修改后必须对所有相关项目重新测试；

d.测试完成后，编写验收报告，并报验收工作组确定工厂验收结论。

3.2 现场验收

现场验收是设备现场安装调试完毕后，由安装调试单位申请，并由建设单位相关部门并组织进行的设备投运前的验收测试。

（1）现场验收具备的条件

a. 待验收设备已在现场完成安装调试；

b. 完成竣工草图编制；

c. 安装调试单位已提交现场验收申请报告及调试报告；

d. 完成现场验收大纲编制及审核；

e.型式试验和工厂验收试验报告（含在集成商设备互操作性试验报告）齐全，相关试验数据和功能验收结果满足相关标准和技术协议要求；

f.SCD文件已作为变电站图纸资料提交；

g. 与各级调度主站的远动通道已经开通并调试完毕；

h. 变电站信息已全部接入相关系统；

i. 完成VQC系统子系统联调，包括控制策略调试；

j. 与系统相关的辅助设备（电源、接地、防雷等）已安装调试完毕；

k. 已正确输入并固化各装置定值；

l. 已正确输入各装置地址。

（2）现场验收的流程

a.现场验收条件具备后，现场验收工作小组开始进行现场验收；

b.按照验收方案所列检查、测试内容进行逐项检查、测试，逐项记录；

c.在测试中发现的缺陷和偏差，允许设备供应商或施工、调试单位进行修改完善，但修改后必须对所有相关项目重新测试，并确认无遗留问题后出具报告；

d.互感器校验仪验收测试完成后，由验收工作组出具现场验收结论；

e.现场验收试验部分内容可结合施工调试进行。

（3）验收内容

a. 硬件检查包含设备外观检查，铭牌及标志检查，现场与机柜检查，电子式互感器检查；

b. 功能检查包含SCD文件验收，互操作及一致性功能测试，连续通电测试，过程层验收，间隔层验收，站控层验收，五防系统验收，VQC功能验收，对时功能检查，防雷器配置检查，网络性能验收，网络通信记录分析系统测试。

4.启动试验

启动试验主要是指带负荷试验，试验项目包括：电压核相、电流电压相位核相、差动保护差流核对。

（一）电压核对：

（1）从合并单元或SV网交换机端口获得交流采样值信号时的核相工作。包括：利用专用工具进行数据采样分析，得到电压的相位信息；判断所有相关采样值信号同步；对单组TV的电压的相位、幅值、相序等进行检查和判断；对两组TV间的电压相位、幅值进行检查和比较。

（2）利用故障录波器、网络分析仪时的核相工作。包括：判断装置所显示的数据有效；对单组TV的电压的相位、幅值、相序等进行检查和判断；对两组TV间的电压相位、幅值进行检查和比较。

（二）电流电压相位核对：

根据调度端潮流数据判断待校验间隔的潮流数据，进行以下工作：

（1）对于模拟量输入式合并单元配置的间隔进行带负荷验证的方法如下：对输入合并单元的模拟量进行电流电压极性校验（六角图）；利用保护装置得到的电压、电流相量信息，与已知的潮流数据进行核对，判断电流的幅值、相位、极性等是否正确；与录波器、报文分析仪及相应的测控装置进行对比，保证正确性。

（2）对于数字式输入合并单元配置的间隔进行带负荷验证的方法如下：利用保护装置得到的电压、电流相量信息，与已知的潮流数据进行核对，判断电流的幅值、相位、极性等是否正确，与对侧或本侧相邻间隔比较验证极性的正确性；与录波器、报文分析仪及相应的测控装置进行对比，保证正确性。

（3）差动保护差流核对方法如下：检查主变压器差动保护差电流，数值应小于0.05倍的主变压器额定电流值；检查光纤纵联差动保护差电流，数值应约等于线路充电电容电流值。