智能變電站合并單元智能終端整改方案的探討

韓衛(wèi)恒，郝 偉，孫瑞浩

（1.國(guó)網(wǎng)山西省電力公司電力調(diào)度通信中心，山西 太原 030001；2.國(guó)網(wǎng)山西省電力公司電力科學(xué)研究院，山西 太原 030001）

0 引言

2013年1 0月，河南菊城500 kV智能變電站在站外短路試驗(yàn)時(shí)發(fā)生多套差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作事故,原因在于部分合并單元未采用國(guó)家電網(wǎng)指定實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)合格的產(chǎn)品，存在軟件參數(shù)設(shè)置缺陷。為避免此類(lèi)事故發(fā)生，國(guó)家電力調(diào)度通信中心要求各省電力調(diào)度通信中心牽頭對(duì)所轄智能變電站合并單元、智能終端進(jìn)行全面核查，對(duì)于未采用檢測(cè)合格型號(hào)版本的合并單元、智能終端進(jìn)行整改升級(jí)。

1 合并單元智能終端整改難點(diǎn)

截止2014年底，山西省投運(yùn)智能變電站共59座，其中500 kV智能變電站2座，220 kV智能變電站18座[1]，110 kV智能變電站39座。面對(duì)如此大規(guī)模的二次設(shè)備改造工作，如何在保證電網(wǎng)安全可靠運(yùn)行的基礎(chǔ)上，制定合理、全面、高效的整改方案，是一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。

1.1 整改方式眾多

各智能變電站所使用的合并單元、智能終端由于廠家不同，導(dǎo)致整改方式不盡相同。有的設(shè)備僅需要軟件升級(jí)，有的需要更換插件，有的需要更換機(jī)箱或內(nèi)部配線，有的需要更改智能電子設(shè)備IED（Intelligent Electronic Device） 的能力描述文件ICD（IEDCapability Description）。

1.2 整改工作衍生面大

合并單元、智能終端具備電氣量采集、信號(hào)采集、位置上送、控制命令下放等重要功能，在智能變電站二次設(shè)備中起基礎(chǔ)核心作用。在合并單元、智能終端升級(jí)整改過(guò)程中，相關(guān)間隔層、站控層二次設(shè)備的功能會(huì)受到影響。如果合并單元、智能終端的ICD文件因整改要求而改變，相關(guān)間隔層二次設(shè)備的IED實(shí)例配置文件CID（Configured IED Description） 會(huì)因全站系統(tǒng)配置文件SCD（Substation Configuration Description）的改變而改變，其CID文件須隨合并單元、智能終端的整改而重新下裝，相應(yīng)互傳試驗(yàn)也須在下裝后重新進(jìn)行。因此，合并單元、智能終端的整改工作已衍生到全站間隔層、站控層范圍，整改后的驗(yàn)證工作繁重。

1.3 停電計(jì)劃難以安排

合并單元、智能終端的整改工作不限于自身范圍，已衍生至間隔層、站控層等二次設(shè)備，涉及范圍很廣；特別是對(duì)于跨間隔二次系統(tǒng)，某條支路合并單元、智能終端的整改往往會(huì)影響到整個(gè)系統(tǒng)，所以，多支路同時(shí)停電是最安全高效的選擇；但是多支路同時(shí)長(zhǎng)時(shí)間停電肯定會(huì)影響到電網(wǎng)的正常運(yùn)行方式，對(duì)于電網(wǎng)的可靠運(yùn)行構(gòu)成潛在威脅。

1.4 二次隔離措施布置難度大

對(duì)于一次設(shè)備不能同時(shí)全部停運(yùn)的智能變電站，在整改過(guò)程中，站內(nèi)必然既存在運(yùn)行支路，又存在停用支路。運(yùn)行二次設(shè)備與停運(yùn)二次設(shè)備之間必然要求在物理上進(jìn)行隔離，才能保證整改過(guò)程中安全可靠。這就要求整改技術(shù)人員必須熟悉全站二次智能設(shè)備的信息流向，在升級(jí)、更換、驗(yàn)證的各個(gè)階段謹(jǐn)慎布置二次隔離措施，避免合并單元、智能終端的整改過(guò)程中對(duì)運(yùn)行設(shè)備產(chǎn)生不必要的影響。

2 合并單元智能終端整改技術(shù)方案

2.1 全站一次設(shè)備全部停運(yùn)整改

全站一次設(shè)備全部停運(yùn)后，如圖1所示，二次系統(tǒng)每條支路的合并單元與智能終端可以同時(shí)進(jìn)行升級(jí)整改，全站二次設(shè)備之間不必布置安全隔離措施。全部停運(yùn)整改方案思路清晰，涉及危險(xiǎn)點(diǎn)較少，改造過(guò)程較為安全，改造效率較高，能夠保證在較短的時(shí)間內(nèi)改造完成；全部停運(yùn)整改方式能夠?qū)ι婕岸嘀?、多間隔的二次智能設(shè)備同時(shí)進(jìn)行校驗(yàn)，避免了分間隔整改過(guò)程中試驗(yàn)無(wú)法周全的弊端。

全部停運(yùn)整改缺點(diǎn)是，受制于調(diào)度運(yùn)行方式、負(fù)荷潮流大小等電網(wǎng)運(yùn)行要求，全部停運(yùn)后影響電力系統(tǒng)正常方式運(yùn)行。因此，僅適用于線路支路較少、承受負(fù)荷較輕、允許全部停運(yùn)的智能變電站。

圖1 全部停運(yùn)整改方案示意圖

2.2 按電壓等級(jí)多支路同時(shí)停運(yùn)整改

按電壓等級(jí)多支路同時(shí)停運(yùn)進(jìn)行整改，停電范圍較大，停電各支路的合并單元、智能終端能夠同時(shí)進(jìn)行整改工作，有利于效率提高。對(duì)于母線保護(hù)，由于涉及同一電壓等級(jí)多條支路，利用此方案能夠保證各支路合并單元、智能終端整改同時(shí)進(jìn)行，避免了按間隔逐步停運(yùn)時(shí)須做的安全隔離措施，有利于提高整改工作的安全性和效率。對(duì)于母線保護(hù)系統(tǒng)為單套配置的，應(yīng)優(yōu)先考慮使用此方案。

按電壓等級(jí)多支路同時(shí)停運(yùn)整改需要結(jié)合具體停電計(jì)劃在主變壓器保護(hù)系統(tǒng)中布置相應(yīng)的二次安全隔離措施，包括間隔支路投入軟壓板，保護(hù)跳閘出口軟壓板、啟動(dòng)失靈軟壓板以及失靈聯(lián)跳開(kāi)入軟壓板等。

2.3 按支路間隔輪流停運(yùn)整改

圖2 按間隔改造方案（第一支路停）示意圖

如圖2所示，假如變電站有三條支路，三條支路按計(jì)劃輪流停電，當(dāng)?shù)谝恢肥紫韧ｋ姾螅ｋ娭穬?nèi)部可進(jìn)行升級(jí)整改及相應(yīng)互傳試驗(yàn)，但停電支路如何與正在運(yùn)行的母線保護(hù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)虛端子驗(yàn)證，是按支路間隔輪流停運(yùn)整改方式的難點(diǎn)。

對(duì)于雙重化配置的母線保護(hù)，如果合并單元、智能終端的ICD文件變更，可采用A、B套母線保護(hù)輪停的方式進(jìn)行母線保護(hù)裝置CID文件配合性下裝工作以及母線保護(hù)裝置與停運(yùn)支路合并單元、智能終端之間的互傳試驗(yàn)。由于涉及到運(yùn)行設(shè)備與停運(yùn)設(shè)備之間的試驗(yàn)，升級(jí)階段和驗(yàn)證階段必須有各自的二次安全隔離措施作為保證。

按支路間隔輪流停電整改方式能夠把停電范圍縮小，停電計(jì)劃能夠隨意選擇。但涉及多支路的母線保護(hù)系統(tǒng)不能同時(shí)進(jìn)行整改，因此按間隔逐停逐改過(guò)程中無(wú)法避免復(fù)雜繁瑣的安全隔離措施。在合并單元、智能終端升級(jí)過(guò)程中，要避免停運(yùn)合并單元、智能終端與正在運(yùn)行的母線保護(hù)裝置發(fā)生誤傳；當(dāng)合并單元、智能終端升級(jí)后，在進(jìn)行母線保護(hù)與停運(yùn)間隔支路合并單元、智能終端之間的互傳試驗(yàn)時(shí)，要避免母線保護(hù)誤動(dòng)作于運(yùn)行支路相關(guān)二次設(shè)備。

2.4 A網(wǎng)和B網(wǎng)輪退整改

圖3 分網(wǎng)整改方案（A網(wǎng)退）示意圖

對(duì)于雙重化的二次系統(tǒng)，整改過(guò)程中可采用A網(wǎng)、B網(wǎng)輪退整改方式。如圖3所示，首先將A網(wǎng)的二次系統(tǒng)全部退出運(yùn)行進(jìn)行整改升級(jí)，其次將B網(wǎng)的二次系統(tǒng)全部退出運(yùn)行進(jìn)行整改升級(jí)。此方案的優(yōu)點(diǎn)在于能夠在一次設(shè)備不停電的時(shí)候進(jìn)行，不影響電網(wǎng)運(yùn)行方式；跨間隔母線保護(hù)系統(tǒng)各支路能同時(shí)進(jìn)行整改，試驗(yàn)?zāi)軌蜻M(jìn)行到位。但此方案最大的難點(diǎn)在于如何保證將A套、B套二次設(shè)備徹底隔離，避免改造時(shí)對(duì)運(yùn)行設(shè)備造成影響。

A網(wǎng)、B網(wǎng)輪退整改時(shí)須做好的安全隔離措施主要包括，A、B套裝置之間的二次回路、光纖、硬壓板、空開(kāi)、操作把手、屏柜、裝置本身、交換機(jī)全部應(yīng)有清晰的隔離標(biāo)識(shí)，避免在整改過(guò)程中誤操作運(yùn)行設(shè)備；對(duì)于線路保護(hù)要注意與對(duì)側(cè)的聯(lián)系斷開(kāi)，避免本側(cè)試驗(yàn)時(shí)影響對(duì)側(cè)設(shè)備。

考慮A網(wǎng)、B網(wǎng)輪退整改安全隔離措施較復(fù)雜，建議僅當(dāng)合并單元、智能終端進(jìn)行軟件升級(jí)，并不改動(dòng)模型文件，不涉及回路或裝置的更改，間隔層設(shè)備無(wú)須重新下裝的情況下采用本方案。

3 結(jié)束語(yǔ)

合并單元、智能終端整改方案的選擇必須結(jié)合待整改變電站的具體情況，包括智能組件的整改升級(jí)方式，變電站在電網(wǎng)中的地位，變電站一次接線方式影響、整改停電計(jì)劃的安排以及整改技術(shù)人員力量等因素。整改方案應(yīng)優(yōu)先選擇全站全部停運(yùn)方式進(jìn)行，可以保證安全和效率。對(duì)于樞紐性質(zhì)的變電站，整改工作可選擇逐步停電整改、雙套分網(wǎng)整改、逐步停電與雙套分網(wǎng)相結(jié)合的整改方案進(jìn)行。合并單元、智能終端整改工作涉及范圍較大，安全措施要求細(xì)致嚴(yán)謹(jǐn)，整改過(guò)程復(fù)雜危險(xiǎn)，試驗(yàn)項(xiàng)目異常繁瑣。這就需要整改技術(shù)人員必須提前做好準(zhǔn)備工作和事故預(yù)想，熟悉二次信息流向及實(shí)現(xiàn)路徑，清楚整改過(guò)程中每個(gè)階段的二次安全隔離點(diǎn)，確保整改工作安全、全面、高效完成。

[1]郝偉，馬振國(guó)，張群英．220 kV母線保護(hù)智能化改造方案的探討[J].山西電力，2014（2）：1-5.