數(shù)字化變電站擴(kuò)建時(shí)的不停電接口方案及實(shí)施

裘愉濤，王悅，吳雪峰，周國(guó)慶，楊運(yùn)有

（1.浙江電力調(diào)度通信中心，杭州310007；2.金華電業(yè)局，浙江金華321001）

數(shù)字化變電站擴(kuò)建時(shí)的不停電接口方案及實(shí)施

裘愉濤1，王悅1，吳雪峰2，周國(guó)慶2，楊運(yùn)有2

（1.浙江電力調(diào)度通信中心，杭州310007；2.金華電業(yè)局，浙江金華321001）

常規(guī)變電站擴(kuò)建時(shí)電纜點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的聯(lián)系清晰可見，而數(shù)字化變電站中所有智能電子設(shè)備的信息交互都呈現(xiàn)為抽象的網(wǎng)絡(luò)信息流，待投產(chǎn)的設(shè)備與其他運(yùn)行設(shè)備接入到同一臺(tái)交換機(jī)，擴(kuò)建時(shí)既要保證試驗(yàn)的完整性和安全性，又要保證供電的可靠性。以芝堰變電站220 kV下涯Ⅰ線間隔擴(kuò)建為例，介紹了一種不影響供電可靠性和不停用一次設(shè)備的擴(kuò)建接口方案。

數(shù)字化變電站；擴(kuò)建；不停電；調(diào)試方案

0 引言

隨著電網(wǎng)的不斷發(fā)展和電力市場(chǎng)化改革的深入，對(duì)電網(wǎng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和供電質(zhì)量的要求也不斷提高，變電站作為輸配電系統(tǒng)的信息源和執(zhí)行終端，要求提供的信息量和實(shí)現(xiàn)的集成控制越來越多，數(shù)字化、信息化以及信息模型化的要求越來越迫切。數(shù)字化變電站提高了變電站運(yùn)行的自動(dòng)化水平和管理效率，優(yōu)化了變電站設(shè)備的壽命周期成本，是今后變電站的發(fā)展方向[1]。500 kV芝堰變電站于2009年7月投入運(yùn)行，遠(yuǎn)景將與浙西核電或浙西特高壓等站點(diǎn)連接，在華東500 kV電網(wǎng)中具有重要的地位。

數(shù)字化變電站擴(kuò)建時(shí)，繼電保護(hù)設(shè)備也要相應(yīng)擴(kuò)建，與常規(guī)變電站擴(kuò)建時(shí)電纜點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的聯(lián)系清晰可見[2]不同，數(shù)字化變電站擴(kuò)建時(shí)，需要根據(jù)IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)，修改系統(tǒng)中使用的說明文檔、設(shè)備的配置參數(shù)文檔、系統(tǒng)數(shù)據(jù)、信息模型文檔及系統(tǒng)和設(shè)備的配置文件等項(xiàng)目。GOOSE信息采用網(wǎng)絡(luò)發(fā)布[3]，待聯(lián)調(diào)的檢修設(shè)備與其他運(yùn)行設(shè)備可能接入到同一臺(tái)交換機(jī)。接口過程中既要保證母差保護(hù)接口試驗(yàn)的完整性和安全性，又要保證供電的可靠性。本文以芝堰變電站220 kV下涯Ⅰ線間隔擴(kuò)建為例，結(jié)合工程實(shí)際，介紹了一種不影響供電可靠性和不停用一次設(shè)備的擴(kuò)建接口方案。

1 運(yùn)行現(xiàn)狀及實(shí)施難點(diǎn)

500 kV芝堰變電站220 kV GOOSE網(wǎng)絡(luò)A網(wǎng)和B網(wǎng)單獨(dú)組網(wǎng)，220 kV GOOSE網(wǎng)絡(luò)如圖1及圖2所示。同一間隔的線路保護(hù)、智能終端、測(cè)控接于同一交換機(jī)，1臺(tái)交換機(jī)不得接入同一方向的2條出線的保護(hù)，最多能接入4個(gè)間隔的相關(guān)IED設(shè)備。測(cè)控只接入第一套GOOSE網(wǎng)，母差保護(hù)及公用設(shè)備接于母線交換機(jī)。其中，母聯(lián)、分段保護(hù)、終端的2個(gè)GOOSE口分別接到2套網(wǎng)絡(luò)的間隔交換機(jī)。

圖1 220kV GOOSE A網(wǎng)

220 kV GOOSE網(wǎng)每個(gè)小室每組均設(shè)置4臺(tái)交換機(jī)，全站共需交換機(jī)16臺(tái)。在此接線方式下，同一線路間隔層設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交互不必通過母線交換機(jī)，如某間隔交換機(jī)故障時(shí)，最多影響4條出線的某套保護(hù)，且不會(huì)影響同一出線方向的另一條線路的保護(hù)。

本次擴(kuò)建間隔為220 kV下涯Ⅰ線、Ⅱ線，如圖3虛框內(nèi)所示。數(shù)字化變電站中所有IED的GOOSE信息交互都通過交換機(jī)實(shí)現(xiàn)，變電站擴(kuò)建過程中一定會(huì)存在擴(kuò)建設(shè)備與運(yùn)行設(shè)備的接口工作[4]，但芝堰變電站GOOSE網(wǎng)絡(luò)因?yàn)樵O(shè)計(jì)時(shí)采用了網(wǎng)采網(wǎng)跳，交換機(jī)不按間隔配置，若不采取措施，擴(kuò)建過程中必定會(huì)出現(xiàn)接口設(shè)備與其他運(yùn)行設(shè)備共網(wǎng)的情況[5]。運(yùn)行設(shè)備的間隔與間隔之間報(bào)文一般通過虛擬局域網(wǎng)（VLAN）標(biāo)識(shí)進(jìn)行區(qū)分隔離[6]，既要保證擴(kuò)建接口試驗(yàn)的完整性與安全性，又要保證不影響供電可靠性，這是數(shù)字化變電站擴(kuò)建中二次實(shí)施方案的難點(diǎn)。因此，制定可靠的二次接口調(diào)試方案是十分必要的。

圖2 220kV GOOSE B網(wǎng)

圖3 擴(kuò)建示意圖

2 3種接口方案

下涯Ⅰ，Ⅱ間隔擴(kuò)建中220 kV第一套母差2BP、第二套母差2PCS保護(hù)接口工作由于涉及母差保護(hù)CID文件變動(dòng)，原則上需對(duì)母差保護(hù)所有GOOSE虛端子連線進(jìn)行試驗(yàn)，保證回路的正確性。由于芝堰變電站是基于IEC 61850規(guī)約的智能化變電站，取消了傳統(tǒng)的二次電纜，大量采用光纖網(wǎng)絡(luò)，由GOOSE信號(hào)取代了原來的二次信號(hào)。變電站僅保留了1塊硬壓板，其余采用信息化的軟壓板，設(shè)備之間僅失靈啟動(dòng)回路設(shè)置接收和發(fā)送軟壓板，其他信號(hào)只設(shè)置發(fā)送軟壓板。在此種技術(shù)條件下，如何實(shí)施二次接口，沒有成熟的經(jīng)驗(yàn)可以借鑒。

在實(shí)施擴(kuò)建的過程中，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，制定了以下3種接口方案。

2.1 停用一次設(shè)備接口方案

（1）停電方式：220 kV正母分段、副母分段、2號(hào)母聯(lián)、堰萬4Q11、堰松4Q12線路開關(guān)、蘭堰線/3號(hào)主變壓器5022開關(guān)、3號(hào)主變壓器5023開關(guān)、3號(hào)主變壓器220 kV開關(guān)改冷備用，220 kV 1BP，1PCS，2BP，2PCS母差保護(hù)改停用。

（2）安全措施：將上述停役設(shè)備的保護(hù)及智能終端的“裝置檢修”硬壓板投入。在進(jìn)行回路驗(yàn)證時(shí)投入母差保護(hù)相應(yīng)的GOOSE發(fā)送軟壓板，對(duì)側(cè)如有GOOSE接收軟壓板也需投入。退出其余GOOSE軟壓板，確保安全隔離。

（3）需完成的試驗(yàn)：220 kV第一套母差保護(hù)2BP全部GOOSE虛端子連線表、220 kV第二套母差保護(hù)2 PCS全部GOOSE虛端子連線表。

（4）注意事項(xiàng)：在試驗(yàn)“1BP/PCS 220 kV正/副母分段開關(guān)失靈啟動(dòng)2BP/PCS母差”GOOSE虛端子連接時(shí)，由于220 kV正/副母Ⅰ段及母線上各出線、1號(hào)母聯(lián)開關(guān)處于運(yùn)行狀態(tài)，需取下1BP/PCS母差跳閘出口軟壓板和保護(hù)總出口軟壓板，同時(shí)檢查母差保護(hù)“裝置檢修”硬壓板是否可靠投入，做好安全措施后方可進(jìn)行試驗(yàn)。

2.2 保護(hù)輪停接口方案

（1）停電方式：220 kVⅡ段正/副母及各出線、3號(hào)主變壓器220 kV開關(guān)、220 kV正母分段開關(guān)、220 kV副母分段開關(guān)、220 kV 2號(hào)母聯(lián)開關(guān)一次設(shè)備均不停役，采取220 kV第一套母差1BP/2BP、第二套母差1PCS/2PCS保護(hù)輪停方式，同時(shí)相關(guān)間隔對(duì)應(yīng)第一套、第二套保護(hù)及智能終端陪停。

（2）安全措施（以第一套為例）：將220 kV第一套母差2BP保護(hù)及下涯Ⅰ/Ⅱ間隔保護(hù)裝置、智能終端的“裝置檢修”硬壓板投入。由于一次設(shè)備運(yùn)行，為防止誤跳運(yùn)行開關(guān)，需檢查確認(rèn)所有運(yùn)行設(shè)備的保護(hù)裝置及智能終端的“裝置檢修”硬壓板已取下。在進(jìn)行與下涯Ⅰ，Ⅱ間隔回路驗(yàn)證時(shí)投入母差保護(hù)相應(yīng)的GOOSE發(fā)送軟壓板，對(duì)側(cè)如有GOOSE接收軟壓板也需投入。退出其余運(yùn)行間隔GOOSE軟壓板，做到安全隔離。拔下220 kVⅡ段側(cè)GOOSE A網(wǎng)交換機(jī)運(yùn)行間隔光口，做好與運(yùn)行設(shè)備的物理隔離。

（3）需完成的試驗(yàn)：220 kV第一套母差保護(hù)2BP與下涯Ⅰ/Ⅱ間隔GOOSE虛端子連線表、220 kV第二套母差保護(hù)2PCS與下涯Ⅰ/Ⅱ間隔GOOSE虛端子連線表。

（4）注意事項(xiàng)：在此停電方式下，一次設(shè)備均不停役，無法對(duì)原運(yùn)行間隔與母差保護(hù)GOOSE虛端子連線進(jìn)行傳動(dòng)驗(yàn)證，只能對(duì)下涯Ⅰ/Ⅱ間隔與母差保護(hù)相關(guān)回路進(jìn)行驗(yàn)證。試驗(yàn)不完整，原運(yùn)行間隔與母差保護(hù)GOOSE虛端子連線的正確性只能由廠家保證。

2.3 不停電接口方案

（1）停電方式：220 kVⅡ段正、副母及各出線、3號(hào)主變壓器各側(cè)開關(guān)、220 kV正母分段開關(guān)、220 kV副母分段開關(guān)、220 kV 2號(hào)母聯(lián)開關(guān)、堰萬4Q11線開關(guān)、堰松4Q12線開關(guān)一次設(shè)備、保護(hù)裝置、智能終端均不停役；只停用220 kV第一套母差1BP/2BP、第二套母差1PCS/2PCS保護(hù)。

（2）安全措施：將220 kV第一套母差2BP保護(hù)及下涯Ⅰ/Ⅱ間隔保護(hù)裝置、智能終端的“裝置檢修”硬壓板投入。取下220 kV第一套母差1BP保護(hù)“裝置檢修”硬壓板并拉開220 kV第一套母差1BP保護(hù)裝置電源的空氣開關(guān)。取下母差保護(hù)跳運(yùn)行間隔、3號(hào)主變壓器失靈聯(lián)跳、啟動(dòng)失靈GOOSE軟壓板，做到安全隔離，并對(duì)壓板狀態(tài)進(jìn)行確認(rèn)。

（3）需完成的試驗(yàn)：220 kV第一套母差保護(hù)2BP與下涯Ⅰ/Ⅱ間隔GOOSE虛端子連線表、220 kV第二套母差保護(hù)2 PCS與下涯Ⅰ/Ⅱ間隔GOOSE虛端子連線表。

（4）注意事項(xiàng)：由于母差保護(hù)一期已按最大化配置，要求下涯Ⅰ/Ⅱ間隔南瑞繼保、北京四方保護(hù)裝置及智能終端和南瑞科技測(cè)控裝置對(duì)模型進(jìn)行更改，保證與一期設(shè)備完全一致，以適應(yīng)母差保護(hù)。因此無需對(duì)母差保護(hù)CID文件進(jìn)行變動(dòng)，母差保護(hù)原有回路無需進(jìn)行試驗(yàn)，只需對(duì)下涯Ⅰ/Ⅱ間隔進(jìn)行試驗(yàn)。

表1 220kV 2BP試驗(yàn)方案

3 不停電方案的實(shí)施

3.1 方案比較

3.1.1 驗(yàn)證項(xiàng)目完整性

對(duì)于常規(guī)非數(shù)字化變電站，繼電保護(hù)規(guī)程規(guī)定二次電纜未改動(dòng)時(shí)無需進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，而數(shù)字化變電站中每個(gè)IED裝置ICD文件的增加或變動(dòng)，都將重新生成全站SCD文件，然后導(dǎo)出CID文件進(jìn)行下裝。在修改母差原運(yùn)行設(shè)備ICD后，無法保證原有開入開出的正確性，因此所有GOOSE輸入輸出均需重新驗(yàn)證。

方案2.1能對(duì)所有GOOSE輸入輸出重新驗(yàn)證；方案2.2試驗(yàn)不完整，只能對(duì)新建的下涯Ⅰ/Ⅱ間隔與母差保護(hù)相關(guān)回路進(jìn)行驗(yàn)證；而方案2.3由于CID無需重新下裝，因此只需對(duì)新建的下涯Ⅰ/Ⅱ間隔與母差保護(hù)相關(guān)回路進(jìn)行驗(yàn)證，試驗(yàn)完整。

3.1.2 供電可靠性

方案2.1需要停役正、副母Ⅱ段母線上所有間隔，運(yùn)行方式薄弱，可靠性差；方案2.2與方案2.3無需停電，可靠性高。

3.1.3 試驗(yàn)安全性

3個(gè)方案均只能通過投入“裝置檢修”硬壓板及退出出口軟壓板來保證安全。

經(jīng)綜合比較，確定選取不停電接口方案，既可保證母差試驗(yàn)的完整性，又能保證供電的可靠性。

3.2 220kV母差試驗(yàn)方案

對(duì)220 kV 2BP與2PCS母線差動(dòng)保護(hù)與新建的下涯Ⅰ線間隔進(jìn)行相關(guān)邏輯試驗(yàn)，其中2BP試驗(yàn)內(nèi)容見表1。

4 結(jié)語

數(shù)字化變電站是未來電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，是統(tǒng)一堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的重要基礎(chǔ)和支撐，對(duì)數(shù)字化站的擴(kuò)建工程將會(huì)越來越多。數(shù)字化變電站的首期建設(shè)應(yīng)對(duì)二次公用設(shè)備（如母差、故障錄波等）進(jìn)行最大化配置，此舉將極大地方便于后期運(yùn)行及擴(kuò)建工作的開展。本文介紹了實(shí)施擴(kuò)建的3種二次接口方案，并分析了各方案的優(yōu)劣，其中不停電接口方案在擴(kuò)建過程中既能確保供電安全可靠又確保了試驗(yàn)完整性，在500 kV芝堰變電站擴(kuò)建工程中成功實(shí)施，效果良好。

[1]吳雪峰，劉艷敏，施戰(zhàn)遼，等.數(shù)字化變電站智能終端柜降溫方案[J].水電能源科學(xué)，2012，30（5）∶52-56.

[2]盛獻(xiàn)飛，吳雪峰，周滔滔，等.500 kV數(shù)字化變電站擴(kuò)建時(shí)的二次調(diào)試方案及安全措施[J].電力建設(shè)，2012，33（8）∶39-42.

[3]杜浩良，李有春，盛繼光.基于IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字化與傳統(tǒng)繼電保護(hù)的比較[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2009，37（24）∶172-176.

[4]邱智勇，陳建民，朱炳銓.基于IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)的500 kV三層結(jié)構(gòu)數(shù)字化變電站建設(shè)[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2009，33（12）∶103-107.

[5]徐成斌，孫一民.數(shù)字化變電站過程層GOOSE通信方案[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2007，31（19）∶91-94.

[6]周國(guó)慶，邱子平，李賽丹，等.數(shù)字化變電站的實(shí)現(xiàn)及檢修模式探討[J].浙江電力，2008，23（6）∶73-76.

（本文編輯：龔皓）

Outage-prevented Interface Scheme during Extension of Digital Substations and Its Implementation

QIU Yu tao1，WANG Yue1，WU Xue feng2，ZHOU Guo qing2，YANG Yun you2
（1.Zhejiang Electric Dispatch and Telecommunication Center，Hangzhou 310007，China；2.Jinhua Power Supply Bureau，Jinhua Zhejiang 321001，China）

The point-to-point connection of cables can be clearly seen during extension of conventional substation,However,the information interaction of all smart electronics in digital substations appears abstract network information flow.The equipment to be put into operation and other operating equipment are connected to the same exchanger.During extension,completion and safety of the test as well as power supply reliability need to be guaranteed.Takes the interval extension of 220 kV Xiaya I line of Zhiyan substation as an example,the paper introduces an interface scheme neither influencing power supply reliability nor shutting down the primary equipment.

digital substation;extension;uninterrupted power supply;commissioning program

TM764.2+5

：B

：1007-1881（2013）10-0016-04

2013-07-04

裘渝濤（1967-），男，浙江嵊州人，高級(jí)工程師，從事繼電保護(hù)管理與智能變電站技術(shù)研究工作。