智能變電站擴建110 kV母差保護不停電接入的實踐

戴世強，裘愉濤，吳靖，侯偉宏

（1.國網(wǎng)浙江省電力公司杭州供電公司，杭州310009；2.國網(wǎng)浙江省電力公司，杭州310007）

智能變電站擴建110 kV母差保護不停電接入的實踐

戴世強1，裘愉濤2，吳靖1，侯偉宏1

（1.國網(wǎng)浙江省電力公司杭州供電公司，杭州310009；2.國網(wǎng)浙江省電力公司，杭州310007）

智能變電站的繼電保護二次回路由直觀的二次接線轉(zhuǎn)變?yōu)椴恢庇^的抽象網(wǎng)絡數(shù)據(jù)流，擴建過程中必須考慮到新間隔對運行間隔的影響，布置合理恰當?shù)陌踩胧?。在分析智能變電站檢修機制的基礎上，探討了智能變電站擴建110 kV母差保護的不停電接入的相關安全措施，并通過220 kV文津變110 kV學林Ⅰ與Ⅱ間隔擴建工程驗證了策略的正確性和安全措施的可靠性。

智能變電站；母差保護；不停電接入；安全措施

0 引言

智能變電站與傳統(tǒng)變電站相比，智能變電站的繼電保護二次回路由直觀的二次接線轉(zhuǎn)變?yōu)槌橄蟮木W(wǎng)絡數(shù)據(jù)流，工程師們不得不面對變電站智能化、信息化帶來的檢修、擴建安全措施無明顯電氣斷開點的問題，智能變電站擴建策略的正確性和安全措施的可靠性正在成為研究的熱點。

國內(nèi)外對于智能變電站的關鍵技術研究已經(jīng)取得了部分成果[1-13]：文獻[1-4]基于IEC 61850標準介紹了智能變電站與常規(guī)變電站的區(qū)別；文獻[5]給出了220 kV智能變電站的設計規(guī)范；文獻[6]介紹了智能變電站二次系統(tǒng)可靠性評估、網(wǎng)絡模型的建立及穩(wěn)態(tài)正常工作概率的計算；文獻[7]介紹了智能變電站工程實施的關鍵技術和調(diào)試方案的研究；文獻[8]在智能變電站關鍵技術的基礎上，提出了典型220 kV智能變電站的工程實施方案；文獻[9-11]介紹了智能變電站安全措施技術的研究；文獻[12]介紹了通過某220 kV變電站的不停電校驗驗證了安全措施的可靠性；文獻[13]介紹了某500 kV智能變電站單間隔擴建的模擬及智能變電站不停電擴建的關鍵技術。值得一提的是，智能變電站擴建相關安全措施的研究還很少，對安全措施的可靠性尚未給予工程驗證。

在此基于繼電保護GOOSE（面向通用對象的變電站事件）跳閘技術，分析了智能變電站的檢修機制，探索了110 kV母差保護的接入策略并提出了相關安全措施。

1 智能變電站檢修機制

相比于傳統(tǒng)變電站，智能變電站實現(xiàn)了全站信息數(shù)字化、通信平臺網(wǎng)絡化、信息交互標準化：采用IEC 61850標準實現(xiàn)全站設備的統(tǒng)一建模和自我描述，增強二次設備之間的互操作性；網(wǎng)絡通信技術的發(fā)展使得變電站內(nèi)自動化系統(tǒng)接入和其他有用信息的共享成為可能；智能化一次設備以及電子式互感器通過通信光纖實現(xiàn)與間隔層設備之間的信息交互。

在繼電保護方面，智能變電站的繼電保護設備采用功能軟壓板和GOOSE發(fā)送、接收軟壓板代替?zhèn)鹘y(tǒng)硬壓板，采用SV（采樣值）接收軟壓板代替?zhèn)鹘y(tǒng)大電流端子，智能終端仍使用出口硬壓板。保護裝置、智能終端和合并單元以檢修壓板的組合表示不同設備的檢修狀態(tài)，在設備檢修時需要根據(jù)實際情況考慮檢修壓板的投退。

表1給出了智能變電站保護裝置和智能終端之間的檢修壓板配合。表1中檢修態(tài)表示設備投入檢修壓板，非檢修態(tài)表示設備退出檢修壓板。

表1 保護裝置和智能終端之間的檢修壓板配合

對于智能變電站110 kV母差保護的不停電擴建工程，如何有效隔離新增間隔與運行間隔，實現(xiàn)新增間隔與一期工程110 kV母差保護的搭接是此處研究的重點。

2 110 kV母差保護不停電接入策略

對于110 kV單母分段的主接線方式，母差保護除了母分開關位置和手合接點開入外，不接收其他開入量?？紤]到原110 kV母差保護已經(jīng)最大化配置了跳閘出口及閉鎖重合閘回路，可以采用以下2種接入策略。

2.1 不重新下裝CID配置文件的接入策略

一期工程中110 kV母差保護的所有GOOSE光口已經(jīng)最大化配置了跳閘出口及閉鎖重合閘回路，發(fā)布的數(shù)據(jù)包、心跳報文現(xiàn)場監(jiān)視正常，不重新下裝CID（智能電子設備的配置描述文件）的接入策略能夠滿足110 kV母差保護正常的跳閘出口邏輯。

110 kV母差保護不重新下裝CID配置文件的接入策略如圖1所示，一二期配置方案的區(qū)別僅在于GOOSE回路斷鏈告警模式不一致。該策略的優(yōu)勢在于方便實行，施工現(xiàn)場只需要把尾纖連接到母差保護相應的GOOSE光口，完成母差保護對新增間隔出口邏輯測試即可投入運行，對運行間隔不會產(chǎn)生影響，實現(xiàn)了母差保護的不停電接入。

圖1 110 kV母差保護不重新下裝CID配置文件的接入策略

該策略的不利之處在于110 kV母差保護沒有配置新間隔的開入量，無法直接反映“110 kV母差保護接收新增間隔GOOSE斷鏈”信號。由于此信號對母差保護正常運行、動作出口沒有任何影響，智能終端作為母差保護跳閘信號的接收方能夠上報“新增間隔接收110 kV母差保護GOOSE斷鏈”信號，可以通過測控裝置采集智能終端的告警開入實現(xiàn)斷鏈告警。

使用該策略進行母差保護的不停電接入，母差保護未下裝CID配置文件，無需進行母差保護與運行間隔的聯(lián)動試驗。進行母差保護與新增間隔的聯(lián)動試驗時，應做好母差保護與運行間隔之間的隔離措施，防止誤跳運行間隔?；谥悄茏冸娬镜臋z修機制，提出表2所示安全措施。

表2 母差保護不重新下裝CID配置文件的接入安全措施

2.2 重新下裝CID配置文件的接入策略

與不重新下裝CID配置文件的接入策略相比，該策略需要在SCD（變電站配置描述）文件中配置母差保護接收新增間隔隔離開關位置的接入點。隔離開關位置報文僅用作判斷母差保護與智能終端之間GOOSE鏈路的通斷，若母差保護在規(guī)定的時間內(nèi)沒有收到隔離開關位置報文，直接上送“110 kV母差保護接收新增間隔GOOSE斷鏈”信號。

采用重新下裝CID配置文件的策略應按照以下流程進行：

（1）重新配置SCD文件。母差保護訂閱新增間隔的隔離開關位置時應盡量保證運行間隔的訂閱順序不變，防止順序變位造成母差上送告警序號出錯。

（2）采用文本對比工具比較新生成的母差保護CID配置文件和備份的配置文件，確保除了新增間隔外2個配置文件其余部分完全一致。

（3）無需接入新間隔的GOOSE插件暫不下裝CID配置文件，用于比較GOOSE跳閘報文，待確認跳閘報文相同后再下裝CID配置文件。

（4）采用報文分析軟件確認，下裝過CID配置文件的GOOSE插件和沒有下裝過配置文件的GOOSE插件跳閘報文完全一致。

（5）采用備用智能終端模擬運行間隔的智能終端與母差保護進行聯(lián)動試驗，聯(lián)調(diào)一致后恢復110 kV線路和主變的110 kV側智能終端。

圖2給出了110 kV母差保護重新下裝CID配置文件的接入策略。母差保護中新間隔的配置方案與運行間隔相同，保持了全站配置文件的一致性，便于運行維護。

該接入策略的不利之處在于必須停用110 kV母差保護，重新下裝CID配置文件，增加了作業(yè)風險。

母差保護重新下裝CID配置文件，備用智能終端模擬運行間隔的智能終端與母差保護進行聯(lián)動試驗。聯(lián)動試驗時，應做好母差保護與運行間隔之間的隔離措施，防止誤跳運行間隔?；谥悄茏冸娬镜臋z修機制，提出表3所示的安全措施。

圖2 110 kV母差保護重新下裝CID配置文件的接入策略

表3 母差保護重新下裝CID配置文件的接入安全措施

3 110 kV母差保護不停電接入的工程實踐

2013年5月，國網(wǎng)杭州供電公司在220 kV文津變電站（簡稱文津變）110 kV學林Ⅰ與Ⅱ間隔擴建工程中，進行了母差保護不停電接入策略的實踐。

220 kV文津變采用模擬量采樣+智能終端的直采直跳方式，站內(nèi)110 kV部分采用單母分段的主接線方式。擴建工程中新增二次設備包括：CSC-161A/E保護裝置2套；JFZ-600S智能終端裝置2套；GCK851C-X12測控裝置2套；電能表2只。

圖3為220 kV文津變110 kV部分主接線，最右側即接入工程中新增的2個間隔。

圖3 220 kV文津變110 kV部分接線

采用了母差保護重新下裝CID配置文件的接入策略，備用智能終端模擬運行間隔的智能終端與母差保護進行聯(lián)動試驗。為防止母差保護誤跳運行間隔，采用表3所示的安全措施，使2個接入間隔安全投入運行。

4 結語

基于繼電保護GOOSE跳閘技術，根據(jù)智能變電站的檢修機制，提出了110 kV母差保護重新下裝CID配置文件和不重新下裝CID配置文件的2種不停電接入策略和相應安全措施，在220 kV文津變110 kV學林Ⅰ與Ⅱ間隔接入工程實踐中，采用重新下裝CID配置文件的方法，使母差保護不停電安全接入了新的擴建間隔。

[1]高翔.數(shù)字化變電站若干關鍵技術研究[D].杭州：浙江大學，2008.

[2]易永輝.基于IEC 61850標準的變電站自動化若干關鍵技術研究[D].杭州：浙江大學，2008.

[3]孫一民，李延新，黎強，等.分階段實現(xiàn)數(shù)字化變電站系統(tǒng)的工程方案[J].電力系統(tǒng)自動化，2007，31（5）∶90-93．

[4]朱炳銓，王松，李慧.基于IEC 61850 GOOSE技術的繼電保護工程應用[J].電力系統(tǒng)自動化，2009，33（8）∶104 -107.

[5]國家電網(wǎng)公司.Q/GDW 393-2009 110（66）kV～220 kV智能變電站設計規(guī)范[S].北京：中國電力出版社，2010.

[6]張躍麗.智能變電站二次系統(tǒng)可靠性及相關問題研究[D].上海：上海交通大學，2013.

[7]莊文柳.220 kV智能變電站技術工程實施方案研究[M].上海：上海交通大學，2013.

[8]張建玲，譚建群，劉海峰.智能變電站關鍵技術及調(diào)試策劃[J].湖南電力，2013，33（s1）∶1-4.

[9]宋述勇，郝偉，李瑞.智能變電站檢修機制探討[J].山西電力，2013（2）∶37-39.

[10]李賓皚，曾平.智能變電站運行、檢修安全策略研究[J].華東電力，2012，40（6）∶0934-0937.

[11]高博，劉寧寧，丁津津，等.智能變電站檢修處理機制分析[J].安徽電力，2012，29（3）∶26-28.

[12]童潔，陳曉剛，侯偉宏.智能變電站不停電電力系統(tǒng)繼電保護校驗技術[J].水電能源科學，2012，30（7）∶218-221.

[13]朱維鈞，林冶，唐志軍.智能變電站不停電擴建方案的研究[J].電工與電力，2013，33（1）∶17-20.

（本文編輯：楊勇）

Practice of 110 kV Bus Differential Protection Connection without Power Cut in Smart Substation Extension

DAI Shiqiang1，QIU Yutao2，WU Jing1，HOU Weihong1
1.State Grid Hangzhou Power Supply Company，Hangzhou 310009，China；2.State Grid Zhejiang Electric Power Company，Hangzhou 310007，China）

The intuitive secondary circuits of relay protection in smart substation have been changed into abstract network data streams.Reasonable and appropriate safety measures must be taken during the extension with the consideration of the influence of new intervals on operation intervals.Based on analysis of maintenance mechanism for smart substation，the paper elaborates on relevant safety measures for 110 kV bus differential protection connection without power cut in smart substation extension；besides，it verifies correctness of extension strategy and reliability of safety measures by the extension project of interval I and II of 110 kV Xuelin line of 220 kV Wenjin substation.

smart substation；bus differential protection；connection without power cut；safety measure

TM772

：B

：1007-1881（2014）11-0015-04

2014-09-11

戴世強（1985－），男，江蘇海安人，工程師，從事繼電保護相關工作。