500 kV智能變電站智能終端更換方案探討

何祥文， 馮正偉， 汪銘峰， 鄒 暉， 楊 鑫，祝碧賢

（1.國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司檢修公司，浙江 金華 321000；2.國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司杭州供電公司，杭州 310009）

500 kV智能變電站智能終端更換方案探討

何祥文1， 馮正偉1， 汪銘峰2， 鄒 暉1， 楊 鑫1，祝碧賢1

（1.國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司檢修公司，浙江 金華 321000；2.國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司杭州供電公司，杭州 310009）

隨著智能變電站技術(shù)的不斷發(fā)展和廣泛應(yīng)用，智能變電站將成為電網(wǎng)建設(shè)的主流趨勢(shì)。在智能變電站中，智能終端作為過(guò)程層的核心設(shè)備之一，其運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性直接關(guān)系到變電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行。闡述了智能終端的更換方法以及安全技術(shù)措施，以華東電網(wǎng)第1座500 kV智能變電站吳寧變電站為例，介紹了由于現(xiàn)場(chǎng)智能終端的裝置型號(hào)和版本號(hào)不屬于國(guó)家電網(wǎng)公司公布的合格產(chǎn)品名單而更換的技術(shù)方案，分析了智能終端更換過(guò)程中的危險(xiǎn)點(diǎn)和注意事項(xiàng)。

智能變電站；智能終端；變電站配置描述文件；母差保護(hù)

0 引言

隨著智能變電站的發(fā)展以及IEC 61850協(xié)議的不斷推廣和完善，智能變電站已由理論研究階段走向工程實(shí)踐階段，成為變電站建設(shè)發(fā)展的方向。智能變電站的特點(diǎn)是一次設(shè)備的智能化、二次設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)化和運(yùn)行管理系統(tǒng)的自動(dòng)化，在邏輯結(jié)構(gòu)上分為過(guò)程層、間隔層和站控層[1]。

智能終端作為過(guò)程層的重要設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了對(duì)一次設(shè)備的控制和相關(guān)狀態(tài)信號(hào)的采集上送功能。而在目前一體化智能高壓設(shè)備尚未成熟的情況下，主要采用智能終端實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)一次設(shè)備與二次設(shè)備的數(shù)字化接口功能[2]。本文主要闡述智能終端的更換方法以及安全技術(shù)措施，并以500 kV吳寧變電站主變壓器220 kV側(cè)智能終端更換為實(shí)例，介紹了由于其裝置型號(hào)和版本號(hào)不屬于國(guó)家電網(wǎng)公司合格產(chǎn)品名單而進(jìn)行相應(yīng)智能終端更換的技術(shù)方案、技術(shù)要點(diǎn)和注意事項(xiàng)。

1 智能終端更換背景

1.1 智能終端的功能

智能終端作為智能變電站中一次設(shè)備與二次設(shè)備的結(jié)合面，是目前智能變電站解決智能二次設(shè)備與傳統(tǒng)開(kāi)關(guān)、變壓器等一次設(shè)備接口的最優(yōu)方案[3]。智能終端通過(guò)電纜與一次設(shè)備連接，同時(shí)采用光纖與測(cè)控、保護(hù)、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)等二次設(shè)備連接，其實(shí)現(xiàn)的主要功能有：

（1）采集一次設(shè)備的遙信量（如位置信號(hào)、告警信號(hào)）和智能設(shè)備的遙信量，將硬接點(diǎn)信號(hào)轉(zhuǎn)換成GOOSE（面向通用對(duì)象的變電站事件）報(bào)文上送至保護(hù)和測(cè)控裝置。

（2）接收保護(hù)裝置GOOSE分合閘命令并轉(zhuǎn)換成硬接點(diǎn)輸出，實(shí)現(xiàn)保護(hù)裝置跳閘出口。

（3）接收測(cè)控裝置遙控GOOSE分合閘命令并轉(zhuǎn)換成硬接點(diǎn)輸出，實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)、刀閘等一次設(shè)備遙控操作。

（4）進(jìn)行信號(hào)分析、處理、合并，實(shí)現(xiàn)智能告警、回路監(jiān)視、跳閘自保持等功能。

1.2 智能終端更換的背景

2012年，國(guó)家電網(wǎng)公司委托國(guó)家繼電保護(hù)及自動(dòng)化設(shè)備質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心和電力工業(yè)電力系統(tǒng)自動(dòng)化設(shè)備質(zhì)量檢驗(yàn)測(cè)試中心，對(duì)220 kV及以上電壓等級(jí)的合并單元、智能終端等智能二次設(shè)備開(kāi)展了檢測(cè)工作，8個(gè)廠家共37個(gè)型號(hào)的合并單元、9個(gè)廠家共27個(gè)型號(hào)的智能終端通過(guò)了檢測(cè)，并于2013年1月10日、4月10日、6月17日、7月30日分別公布了國(guó)家電網(wǎng)公司模擬量輸入式合并單元和智能終端專業(yè)測(cè)試檢驗(yàn)合格產(chǎn)品名單。同時(shí)，以文件形式要求公司所屬各智能變電站采用的合并單元和智能終端應(yīng)是已公布的合格產(chǎn)品，對(duì)合格產(chǎn)品名單之外的產(chǎn)品限期更換。

2013年10月26日，某省500 kV智能變電站由于所采用的合并單元軟件參數(shù)設(shè)置錯(cuò)誤，導(dǎo)致交流電流采樣數(shù)據(jù)不同步，造成該站多套保護(hù)裝置不正確動(dòng)作。事故調(diào)查發(fā)現(xiàn)該智能變電站的合并單元未采用合格名單里的產(chǎn)品，這是本次繼電保護(hù)不正確動(dòng)作的根本原因。

上述智能變電站事故后，國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司對(duì)所轄范圍內(nèi)智能變電站的合并單元、智能終端進(jìn)行了排查，并在500 kV吳寧變電站基建調(diào)試中發(fā)現(xiàn)主變壓器220 kV智能終端、主變壓器本體智能終端現(xiàn)場(chǎng)裝置型號(hào)和版本號(hào)并非已公布的合格產(chǎn)品名單的版本型號(hào)，具體如表1所示。

發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)智能終端版本型號(hào)不屬于國(guó)家電網(wǎng)公司公布的合格產(chǎn)品名單后，國(guó)網(wǎng)金華供電公司立即制定了更換方案，并在短時(shí)間內(nèi)完成了更換工作。

表1 合格批次型號(hào)版本與現(xiàn)場(chǎng)型號(hào)版本

2 智能終端更換方案介紹

2.1 智能終端更換的主要方法

在傳統(tǒng)變電站中，根據(jù)裝置間的邏輯配合關(guān)系，通過(guò)電纜連接實(shí)現(xiàn)各類裝置的輸入與輸出，而在智能變電站中則是通過(guò)“虛端子”進(jìn)行連接，即通過(guò)配置SCD（變電站配置描述）文件，給每套IED（智能電子設(shè)備）裝置指定間隔、分配地址，并通過(guò)“虛端子”方式對(duì)IED裝置之間輸入、輸出進(jìn)行連接[4]。當(dāng)智能變電站中某個(gè)IED裝置的模型文件變動(dòng)后，會(huì)導(dǎo)致該裝置的ICD（IED能力描述）文件也發(fā)生變化，使得SCD文件里相應(yīng)的虛端子連線需重新連接，相應(yīng)的IED裝置配置文件需重新下裝。因此，智能終端作為一種IED設(shè)備，更換工作涉及面廣，工作內(nèi)容也較為復(fù)雜。其具體更換步驟如下：

（1）修改IED裝置的模型數(shù)據(jù)文件，導(dǎo)致IED裝置的ICD文件改變。

（2）根據(jù)IED裝置新的ICD文件，在SCD文件中重新對(duì)裝置進(jìn)行輸入、輸出配置，即虛端子連線，并生成新的SCD文件。

（3）將新的SCD文件下裝至后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)。（4）根據(jù)新的SCD文件，導(dǎo)出裝置以及與裝置相關(guān)聯(lián)設(shè)備的新CID（IED實(shí)例配置）文件。

（5）將新的CID文件下裝至相應(yīng)的IED裝置，并進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)，如傳動(dòng)、遙控、遙信測(cè)試等。

2.2 智能終端更換的安全技術(shù)措施

如上所述，由于合并單元、智能終端等智能設(shè)備更換后，會(huì)導(dǎo)致SCD文件和相關(guān)裝置CID文件的變動(dòng)。因此，應(yīng)重點(diǎn)做好以下工作：

（1）在SCD配置工具中，核對(duì)SCD文件中相應(yīng)IED裝置的輸入、輸出關(guān)系是否正確，是否嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)院的虛端子表進(jìn)行連線。

（2）將SCD文件下裝至后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)后，必須通過(guò)遙信核對(duì)、遙控傳動(dòng)等工作，驗(yàn)證相關(guān)IED裝置與監(jiān)控系統(tǒng)的通信是否正常，遙信、遙控點(diǎn)位是否正確。

（3）相應(yīng)IED裝置下裝新的CID文件后，必須通過(guò)裝置聯(lián)調(diào)、保護(hù)傳動(dòng)等工作，驗(yàn)證IED裝置之間的通信是否正常，開(kāi)入量、開(kāi)出量是否正確。

（4）在進(jìn)行裝置聯(lián)調(diào)、保護(hù)傳動(dòng)等試驗(yàn)工作前，應(yīng)按照調(diào)試工作涉及的內(nèi)容和需求，做好相應(yīng)的安全技術(shù)措施，防止調(diào)試工作導(dǎo)致保護(hù)誤動(dòng)作。例如：將相關(guān)的一次設(shè)備停役、停用相關(guān)保護(hù)裝置、停用相關(guān)合并單元或智能終端、斷開(kāi)相關(guān)跳閘出口回路、放上裝置的檢修壓板、取下裝置的合并單元接收壓板等。

3 智能終端更換實(shí)例

3.1 500 kV吳寧變電站設(shè)備配置情況

吳寧變電站500 kV部分一次接線采用3/2接線方式，建有3個(gè)完整串，共有4回出線；220 kV部分一次接線采用雙母雙分段接線方式，共有6回出線；配置2組1 000 MVA主變壓器。其中3號(hào)主變壓器接至220 kV正副母Ⅰ段、Ⅱ段運(yùn)行，4號(hào)主變壓器接至220 kV正副母Ⅲ段、Ⅳ段運(yùn)行。吳寧變電站電氣主接線如圖1所示。

圖1 吳寧變電站電氣主接線

二次設(shè)備方面，500 kV吳寧變電站嚴(yán)格按照智能站標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)。全站各電壓等級(jí)的開(kāi)關(guān)、主變壓器及母線設(shè)備均按間隔配置智能終端，實(shí)現(xiàn)一次設(shè)備的數(shù)字化；常規(guī)電流互感器、電壓互感器均配置合并單元，實(shí)現(xiàn)模擬量采樣的數(shù)字化；自動(dòng)化系統(tǒng)采用典型的“三層兩網(wǎng)”結(jié)構(gòu)，各個(gè)IED設(shè)備之間信息交互采用IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)的MMS（制造報(bào)文規(guī)范）、GOOSE及SV（采樣值）技術(shù)；保護(hù)采樣及跳閘嚴(yán)格按照國(guó)家電網(wǎng)公司《智能變電站技術(shù)導(dǎo)則》要求，采用直采、直跳模式[5-7]。

3.2 220 kV第1套智能終端更換實(shí)施方法

本次智能終端更換工作主要包括：主變壓器中性點(diǎn)本體智能終端以及主變壓器220 kV側(cè)第1、第2套智能終端的更換及改線工作，上述智能終端的SCD和CID文件配置工作，以及相關(guān)調(diào)試驗(yàn)證工作，因此工作較為復(fù)雜。以下以500 kV吳寧變電站主變壓器220 kV第1套智能終端更換方案為例展開(kāi)分析與論述。

3.2.1 主要工作和試驗(yàn)內(nèi)容

以3號(hào)主變壓器220 kV第1套智能終端為例，在SCD文件中其GOOSE虛端子連線如圖2所示。當(dāng)主變壓器220 kV第1套智能終端更換后，相應(yīng)的ICD文件發(fā)生了變化。因此要在全站SCD文件里對(duì)主變壓器220 kV第1套智能終端的虛端子進(jìn)行重新連線，與主變壓器220 kV第1套智能終端相關(guān)聯(lián)的設(shè)備則需重新下裝CID文件。在相關(guān)CID配置文件更改后，要進(jìn)行的試驗(yàn)工作還包括：

（1）主變壓器第1套電氣量保護(hù)CID文件下裝，以及該保護(hù)與主變壓器高中壓側(cè)智能終端和開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)試驗(yàn)。

（2）220 kV第1套母差保護(hù)CID文件下裝，以及該保護(hù)與主變壓器220 kV智能終端和開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)試驗(yàn)。

（3）由于220 kV第1套母差CID文件的更換，導(dǎo)致與母差保護(hù)相關(guān)聯(lián)的設(shè)備都需要重做傳動(dòng)試驗(yàn)，主要涉及220 kV第一套母差保護(hù)范圍內(nèi)所接的各線路保護(hù)和線路智能終端等，具體的關(guān)聯(lián)設(shè)備如圖3所示。

（4）主變壓器220 kV側(cè)測(cè)控裝置、第1套合并單元、第1套故障錄波器等設(shè)備的CID文件下裝及信號(hào)核對(duì)、遙控測(cè)試。

3.2.2 工作中的關(guān)鍵點(diǎn)

在主變壓器220 kV側(cè)智能終端更換前，應(yīng)做好的安全技術(shù)措施包括：相應(yīng)主變壓器的高/中壓側(cè)均停電，以配合傳動(dòng)試驗(yàn)；將220 kV第1套母差保護(hù)、主變壓器第1套故障錄波器等公用設(shè)備均改為停用狀態(tài)，并放上相應(yīng)裝置的檢修狀態(tài)壓板。

另外，由于220 kV第1套母差保護(hù)CID文件有變動(dòng)，導(dǎo)致與之相關(guān)聯(lián)的保護(hù)裝置和智能終端都要重新進(jìn)行傳動(dòng)試驗(yàn)，而實(shí)際電網(wǎng)運(yùn)行方式下不可能將所有的220 kV線路、母聯(lián)開(kāi)關(guān)、分段開(kāi)關(guān)等設(shè)備全部停電進(jìn)行配合試驗(yàn)，且由于各保護(hù)裝置和智能終端均雙重化配置，因此只允許其中1套短時(shí)退出運(yùn)行。實(shí)際工作中，母差保護(hù)的傳動(dòng)試驗(yàn)是在220 kV線路、母聯(lián)開(kāi)關(guān)、分段開(kāi)關(guān)等一次設(shè)備帶電運(yùn)行，停用相關(guān)設(shè)備的第1套保護(hù)裝置和第1套智能終端的條件下進(jìn)行，傳動(dòng)命令傳送至各間隔的智能終端即止。同時(shí)，傳動(dòng)試驗(yàn)過(guò)程中可結(jié)合網(wǎng)絡(luò)分析儀抓取網(wǎng)絡(luò)GOOSE報(bào)文，分析各裝置的報(bào)文發(fā)送情況。

智能終端更換后會(huì)導(dǎo)致全站SCD文件變動(dòng)，從而涉及相關(guān)保護(hù)、測(cè)控、監(jiān)控后臺(tái)、網(wǎng)絡(luò)分析儀、保信子站、故障錄波器等裝置的CID文件的重新下裝，以及相關(guān)的傳動(dòng)試驗(yàn)、遙信核對(duì)等工作。在主變壓器保護(hù)、母差保護(hù)等裝置復(fù)役后，雖可不再做帶負(fù)荷試驗(yàn)，但需重新逐一核對(duì)相關(guān)保護(hù)的狀態(tài)和定值，確保狀態(tài)和定值的正確性。

圖2 3號(hào)主變壓器220 kV第1套智能終端虛端子連線

圖3 220 kV第1套母差保護(hù)信息關(guān)聯(lián)圖

4 結(jié)語(yǔ)

由于智能變電站在國(guó)內(nèi)電網(wǎng)運(yùn)行的時(shí)間較短，相關(guān)的工程和技術(shù)經(jīng)驗(yàn)相對(duì)欠缺，特別是智能變電站建成投運(yùn)后，運(yùn)行中智能設(shè)備的異?；蚴鹿侍幚淼葐?wèn)題都需要進(jìn)一步研究和完善。因此，通過(guò)對(duì)智能變電站中的智能設(shè)備更換技術(shù)方案進(jìn)行深入分析和總結(jié)，進(jìn)一步了解各智能設(shè)備的功能作用以及各個(gè)智能設(shè)備之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系非常必要。

本文通過(guò)詳細(xì)介紹智能變電站中智能終端的更換方法和安全技術(shù)措施，結(jié)合500 kV吳寧變電站主變壓器220 kV智能終端整改更換的實(shí)際工作，重點(diǎn)分析了主變壓器智能終端更換時(shí)涉及的設(shè)備范圍，提出了相應(yīng)的安全隔離措施。重點(diǎn)提出了母差保護(hù)CID文件重新下裝后的試驗(yàn)工作要點(diǎn)。本文可供今后智能變電站的整改調(diào)試及故障處理參考。

[1]劉曦，朱繼紅．關(guān)于合并單元和智能終端應(yīng)用模式的探討[J]．浙江電力，2011（3）∶15－18．

[2]王賓，黃磊，曹潤(rùn)彬，等．智能變電站126 kV智能終端設(shè)計(jì)與測(cè)試方案研究[J]．電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2014，42（1）∶119－124．[3]彭志強(qiáng)，張小易，高磊，等．智能變電站二次系統(tǒng)雙重化配置技術(shù)應(yīng)用分析[J]．江蘇電機(jī)工程，2012（8）∶38－41．

[4]馮正偉，劉力華，盧洪峰．智能變電站新增間隔IED裝置的接口試驗(yàn)[J]．浙江電力，2014（3）∶21－24．

[5]國(guó)家電網(wǎng)公司．Q/GDW 383－2009智能變電站技術(shù)導(dǎo)則[S]．2009．

[6]國(guó)家電網(wǎng)公司．Q/GDW 428－2010智能變電站智能終端技術(shù)規(guī)范[S]．2010．

[7]國(guó)家電網(wǎng)公司．Q/GDW 441－2010智能變電站繼電保護(hù)技術(shù)規(guī)范[S]．2010．

（本文編輯：趙曉明）

Discussion on Replacement Scheme of Smart Terminals in 500 kV Smart Substations

HE Xiangwen1，F(xiàn)ENG Zhengwei1，WANG Mingfeng2，ZOU Hui1，YANG Xin1，ZHU Bixian1
（1.State Grid Zhejiang Maintenance Company，Jinhua Zhejiang 321000，China; 2.State Grid Hangzhou Power Supply Company，Hangzhou 310009，China）

With the development and extensive application of smart substation technology，the smart substation will become the mainstream trend of power grid construction.In smart substations，the smart terminal is one of the core equipment in process layerandits operation stability and reliability are directly related to the safe and stable operation of substation.This paper takes Wuning substation，the first 500 kV smart substation of East China power grid as an example to introduce technical scheme of the replace corresponding smart terminals since the device type and version number of smart terminal does not belong to the acceptable product list of State Grid Corporation China；furthermore，it analyzes dangerous points and precautions during smart terminal replacement.

smart substation；smart terminal；SCD；bus differential protection

TM769

B

1007-1881（2015）04-0022-04

2014-08-19

何祥文（1983），男，工程師，主要從事電網(wǎng)安全維護(hù)相關(guān)工作。