目前，国内各地有多个数字化变电站相继投运，这些变电站应用了当今数字化变电站技术中多项前沿技术，如电子式互感器、 IEC 61850标准、以太网技术、 智能断路器等，但随之而来需要解决的是这些相关设备的校验问题。 本文结合广东电网公司广州供电局110kV 三江数字化变电站1年多的实际运行情况，分析并研究了对该站关键设备实施的一些校验手段，提出了改进意见。
1 变电站的配置
1∙1 一次系统结构
三江变电站是配备了2台110kV 等级两卷变压器的终端变电站，110kV 接线为线路－变压器形式，2回110 kV 线路分别供电至2台变压器，10kV 接线为单母线分段，1号变压器10kV 侧为单分支，2号变压器10kV 侧为双分支，预留终期规模连接3号变压器。 本期10kVⅡA 段母线和ⅡB 段时连通，两段10kV 母线分别设12回馈线及2回电容器，在2台主变压器低压侧各配置1台接地变压器，构成10kV 小电阻接地系统［1］。
1∙2 二次系统结构
变电站自动化系统基于 IEC61850标准设计，采用站控层、 间隔层、 过程层3层设备的网络结构。 该结构采用 IEC61850数字化变电站通信标准体系，其中，过程层和间隔层采用 IEC 61850-9-1协议，站控层和间隔层采用 IEC 61850-8-1协议。站控层采用冗余100 Mbps 双以太网，间隔层采用光纤环以太网［1］，设独立的面向通用对象的变电站事件GOOSE）网，配置了网络报文和 GOOSE 报文监视器，用 于 监 视 制 造 报 文 规 范 （ manufacturingmessage specification，MMS）网络报文和 GOOSE动作网络报文。
变电站的2个主变压器间隔采用南京新宁光电公司基于电磁感应原理的 Rogowski 线圈（无铁心）电子式电流互感器 （electronic current transfomer，ECT）以及利用串行感应分压器实现的电子式电压 互 感 器 （electronic voltage transformer，EVT），配置数字式主变压器保护测控装置及数字式电能表，使用智能单元实现开关量和控制命令的数字化传送，采用 GOOSE 技术实现保护跳闸、 备用电源自动投入等功能［1］。
2 关键设备的校验
2∙1 电子式互感器的校验
变电站配置了 XT761型电子式互感器校验仪，可以对模拟量输出的电子式互感器和对符合 IEC60044-7、 IEC 60044-8、 IEC 61850-9-1 标准的数字量输出的电子式互感器进行稳态精度校验，同时可以兼容传统的电磁式互感器校验，其系统结构如图1所示。
通过对互感器一次升流，对被测电子式互感器与基准互感器的输出量进行比对，将互感器的测试结果包括基频频率、 基频幅值、 基频相位分别与标准源的基频频率、 基频幅值和基频相位比对，得出频差、 比差和相位差。 在对模拟量输出的电子式互感器进行校验时，比差和相位差即为*终的误差值；但在数字量输出的电子式互感器校验中，相位差除了包含相位误差外，还有额定相位偏移和额定延迟时间造成的相位差。
变电站内既配置有数字量输出的电子式互感器，又有模拟量输出的电子式互感器，需进行相位差、 比差等测试。 对模拟量输出互感器的测试相对简单，只要将校验仪放置在互感器就近位置，再在校验系统配置中选择互感器类型为模拟量输出式正确设定采集卡的卡号、 对应的量程及正确进行参数配置即可无需考虑时钟同步的问题。 但对数字量输出互感器的测试较复杂，需要采集由合并器的以太网口输出的 IEC 61850-9-1标准数字输出量，同时要考虑合并器的时钟同步问题，否则会造成相位差计算不准确，而合并器安装在控制室，必须将其拆下并与互感器就近配合使用，此类测试一般用于互感器投产前和设备更换后的相位差、比差测试。2∙2 保护测控装置的校验1号、 2号主变压器高、 低压侧均配置了电子式互感器、 合并器及数字式保护设备。 利用常规继电保护测试仪与 XT700系列电子式互感器保护测试接口装置配合，对合并器及主变压器保护测控装置进行测试。 继电保护测试仪输出模拟电压、 电流量至接口装置，接口装置将各模拟量转换为数字量，输出的数字量按照私有协议送合并器进行数据的同步、 汇总和打包后将 IEC61850-9-1标准数字输出量送主变压器保护测控装置，对保护功能、遥测功能进行测试。
由于主变压器低压侧后备保护及测控装置的数据不经由合并器采集，而是由置于低压侧开关柜的智能单元采集，且低压侧的电子式互感器为模拟量输出（二次额定电压为150mV），继电保护测试仪不能输出相应的模拟量，需使用接口装置配套的交流采集板，将继电保护测试仪的电流输出量（1 A或5A）转换为毫伏级的电压量送智能单元，由其将相应的模拟量转换为 IEC61850-9-1标准数字输出量送主变压器低压侧后备保护及测控装置［2］。
可以直接使用能满足 IEC61850-9-1协议要求的数字量输出的继电保护测试仪对保护测控装置进行校验。 测试仪直接连接保护测控装置，无需经合并器或智能单元。 如果仅对保护测控装置进行校验，使用数字量输出的继电保护测试仪会更加方便，但使用 XT700型接口装置则能够对包括合并器、 智能单元及保护测控等设备的整个数据通道进行**测试，满足对相关设备完好性、 可靠性的要求，此类测试一般用于保护测控装置的定期校验和故障排查、 分析。
2∙3 数字式电能表的校验
数字式电能表为全数字处理系统，获取的是已经数字化的电流、 电压瞬时值，在电量计算过程中理论上不产生误差所以数字式电能表不再规定精度等级，而测量系统的误差取决于 ECT。 传统电能表与电磁式互感器构成的测量系统（如图2所示）由电磁式模拟互感器和电能表通过电缆连接而成。假设电流、 电压互感器、 电能表均为0∙2级，加上线缆传输误差，*终测量系统准确度为0∙7。
数字式电能表与电子式互感器构成的测量系统（如图3所示）由数字式电能表获取已数字化的电流、 电压瞬时值后，计算得到所需的电量值。 由于数字计算过程中理论上不产生任何误差，所以不规定精度等级。 数字信号经光纤以太网传输，不受电磁波干扰，经过校验的数据无附加误差。 整个测量系统的准确度由电子式互感器决定。 假设电子式电流、 电压互感器均为0∙2级，*终测量系统的准确度为0∙4，优于传统测量系统。
三江变电站1号、 2号主变压器低压侧配置了3台南京新宁公司的数字式电能表，使用该公司XT765型数字式电能表校验仪。 该校验仪具备光纤以太网接口，输出符合 IEC61850-9-1标准格式的电流、 电压数据，可用于具备 IEC61850-9-1光纤以太网接口的数字电能表的校验，输出电流、 电压由具体配置决定，硬件没有三相或单相的区别。校验仪用于校验数据传输的误码率以及电能表电量计算的准确性，传统电能表校验规程中模拟部分的校验项目对于全数字式电能表理论上已无需检验。按照 IEC61850-9-1协议要求，校验仪输出电流、电压至数字式电能表，在接收到数字式电能表输出的脉冲后与自己计算出的电量进行比较，算出误差。 数字式电能表校验仪整体示意图如图4所示。
2∙4 网络报文、保护动作报文的记录和分析
三江 变 电 站 使 用 IEC 61850 通 信 标 准 及GOOSE 通信实现开关量和跳、 合闸指令的快速数字化传送。 为解决记录和分析网络通信状况、 保护动作情况及判断保护行为是否正确的问题，站内配置了两套网络报文录波器，一套用于记录 MMS 网络报文，另一套用于记录 GOOSE 网络报文。 网络报文录波器是用以解决当前变电站自动化系统运行中存在缺陷的新型设备，类似于故障录波器，可以长时间实时记录变电站内设备间的通信报文。 其作用有：
a） 自动化系统的黑匣子。 作为变电站自动化系统的第三方通信记录设备，网络报文录波器实时记录站内设备间的原始通信报文，能够为事故分析提供*详实、 公正的原始数据，起到自动化系统黑匣子的作用。
b） 自动化缺陷的快速查找。 通过分析偶发性缺陷发生前后的通信过程数据，可以非常准确地定位故障点，迅速查找并排除自动化系统的缺陷。
c） 自动化系统的实时预警。 具有实时分析功能，通过对报文流量、 误码率、 响应时间等统计参数进行实时分析，迅速评估通信品质，提供自动化设备故障的早期预警。
d） 自动化人员的培训。 通过还原设备间的通信过程，可以进行报文完整性分析、 报文时序分析，显示报文类型和内容，对通信规约分析、 工程调试、 自动化人员培训具有重要作用。
3 改进建议
3∙1 电子式互感器校验方法的改进
电子式互感器与合并器一般是同一厂家的设备，可视作互感器的附件，传输协议可使用私有协议。 虽然合并器只是对互感器输出的数字量进行处理，但在处理过程中仍然会产生算法误差，故对互感器相位差、 比差的测量应连同合并器一起进行，解决数字量输出的电子式互感器与合并器的时钟同步问题。 在工程施工时，可在电子式互感器光纤熔接盒至合并器的光缆中预留2根光纤芯，并首尾两端熔接好光纤接头，用于在测试时将合并器的数字输出和同步输入接至校验仪，无需从控制室拆下合并器在高压场地进行测试，简化现场测试工作。
3∙2 保护测控装置校验方法的改进
建议使用数字量输出的继电保护测试仪，但需增加电子式互感器标准输出量的功能，以便与合并器一并测试，该方法有一定难度，因各厂家的电子式互感器没有使用统一的传输协议。 此外，数字化变电站将会越来越多地使用 GOOSE 技术来实现保护和自动化装置的功能，建议继电保护测试仪能直接接入 GOOSE 网络，配置 GOOSE 通信捕捉和发送功能，根据变电站系统全站配置文件和各装置的智能电子设备能力描述文件导入测试仪，根据GOOSE 配置来实现基于 GOOSE 的保护和自动化装置间的逻辑功能和出口的测试，为现场继电保护自动化人员提供有效的测试手段。
3∙3 数字式电能表校验方法的改进
目前已有电子式互感器的制造标准，但还未有试验标准，因此，电子式互感器校验仪和数字式电能表校验仪的测试结果是否得到认可将成为关键问题，同时也限制了电子式互感器在10kV 电压级别上的应用（主要涉及到10kV 线路关口计费认可的标准问题）。 使用设备生产厂家配套的校验仪的测试结果只能作为参考，应在第三方有检验资质的单位检测合格后才能作为实际计费之用。 建议尽快出台电子式互感器和数字式电能表的检验标准，并开发相应的校验仪，以推动数字化变电站技术的发展和应用。
3∙4 网络报文监视器的改进
建议网络报文监视与故障录波使用一体化设计这样采用 GOOSE 通信的变电站就可以清晰地分析出 GOOSE 报文与故障波形之间的时序配合情况，从而准确地分析保护动作情况。 现阶段网络报文监视器的功能过于简单，仅是对网络上的报文进行连续记录，站端装置没有显示器，无用户界面，若需分析网络报文，一定要由监视器厂家到现场取出数据，用专用分析软件对报文进行分析，*后得出结果给运行单位作判断依据，不利于运行人员对保护动作情况作出及时判断和分析。 建议厂家在监视器上配置相应的显示器和分析软件，并提供友好的用户界面，*好能根据 GOOSE 配置情况建立相应的 GOOSE 虚拟接线图，以图形的方式动态显示GOOSE 报文的情况，配合故障波形可清晰还原整个保护的动作情况，方便继电保护人员及时掌握、分析故障和保护动作的情况。
4 结束语
数字化变电站技术经过几年的发展取得了阶段性的运行成果，已由试点阶段步入推广应用阶段。随着越来越多的数字化变电站投入运行，如何对其数字化关键设备进行校验，使用什么校验工器具和监测装置对运行设备进行有效的检验和维护是亟待解决的问题。 通过实际应用发现这些工器具和装置不完善的地方及其他更多的问题，在实践中提出改进方案和建议，促进数字化变电站技术向前发展。
