智能站合并單元智能終端改造與試驗(yàn)驗(yàn)證

倪賽賽， 梅姚， 劉科， 劉巍

(1.國(guó)網(wǎng)甘肅省電力公司電力科學(xué)研究院，甘肅 蘭州 730050； 2.國(guó)網(wǎng)甘肅省電力公司，甘肅 蘭州 730030；3.中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)甘肅省電力設(shè)計(jì)院有限公司，甘肅 蘭州 730050)

智能站合并單元智能終端改造與試驗(yàn)驗(yàn)證

倪賽賽1， 梅姚2， 劉科3， 劉巍1

(1.國(guó)網(wǎng)甘肅省電力公司電力科學(xué)研究院，甘肅 蘭州 730050； 2.國(guó)網(wǎng)甘肅省電力公司，甘肅 蘭州 730030；3.中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)甘肅省電力設(shè)計(jì)院有限公司，甘肅 蘭州 730050)

合并單元、智能終端是智能變電站的關(guān)鍵設(shè)備，其性能直接關(guān)系到二次系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。由于合并單元、智能終端設(shè)備質(zhì)量問題引起的跳閘事件影響惡劣，因此應(yīng)當(dāng)重視智能站合并單元、智能終端的整改更換工作。結(jié)合西北某750 kV智能變電站線路間隔合并單元、智能終端整改工作，介紹了整改技術(shù)方案、基于虛端子關(guān)聯(lián)關(guān)系的安全措施、具體整改內(nèi)容以及改造后的試驗(yàn)驗(yàn)證。改造的安全措施和試驗(yàn)方法可為今后開展此類智能站改造工作提供參考。

智能變電站；合并單元；智能終端；虛端子；整改

0 引 言

隨著智能變電站的大規(guī)模建設(shè)，合并單元、智能終端等二次設(shè)備得到了大量應(yīng)用。智能站合并單元是用以對(duì)來自二次轉(zhuǎn)換器的電流/電壓數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)間相關(guān)組合的物理單元。合并單元接收電壓/電流互感器的信號(hào)，并將采集到的信號(hào)處理后上傳到間隔層。智能終端是一種智能組件，負(fù)責(zé)采集與斷路器、隔離開關(guān)、地刀相關(guān)開入信號(hào)，并負(fù)責(zé)控制斷路器、隔離開關(guān)、地刀的操作。通過智能終端實(shí)現(xiàn)一個(gè)間隔內(nèi)相關(guān)一次設(shè)備的就地?cái)?shù)字化[1]。

智能變電站中保護(hù)交流采樣通過合并單元實(shí)現(xiàn)，保護(hù)跳閘通過智能終端實(shí)現(xiàn)。由于合并單元、智能終端等智能電子設(shè)備問題造成的智能站保護(hù)誤動(dòng)事故影響惡劣[2-4]。合并單元和智能終端等智能二次設(shè)備的質(zhì)量直接關(guān)系到繼電保護(hù)等二次系統(tǒng)的可靠運(yùn)行，對(duì)于采用不合格合并單元、智能終端產(chǎn)品的智能站，均需要進(jìn)行整改更換為經(jīng)權(quán)威檢測(cè)部門檢測(cè)合格的型號(hào)[5-6]。合并單元、智能終端是智能變電站的關(guān)鍵設(shè)備，此項(xiàng)整改工作直接關(guān)系到智能變電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

本文結(jié)合西北某750 kV智能變電站線路間隔合并單元、智能終端整改更換工作，分析智能變電站合并單元、智能終端改造技術(shù)方案、安全措施和整改升級(jí)方法，并通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的方法來驗(yàn)證合并單元、智能終端等智能設(shè)備功能，檢驗(yàn)整改的成效。

1 整改內(nèi)容

1.1 線路間隔改造概況

西北某750 kV智能變電站建設(shè)規(guī)模：1臺(tái)主變壓器，750 kV出線6回，3臺(tái)線路固定并聯(lián)電抗器，2臺(tái)線路可控并聯(lián)電抗器，750 kV系統(tǒng)為一個(gè)半斷路器接線方式。變電站750 kV部分接線圖如圖1所示。全站750 kV二次系統(tǒng)采用三層兩網(wǎng)的典型標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)。750 kV電流/電壓采用常規(guī)互感器經(jīng)過模擬式合并單元轉(zhuǎn)換為數(shù)字量輸出，合并單元、智能終端按斷路器雙重化配置，線路配置雙重化電壓合并單元。

圖1 變電站主接線圖

本次針對(duì)SY線線路間隔相關(guān)合并單元、智能終端進(jìn)行升級(jí)改造。包括7530雙套合并單元、智能終端，7532雙套合并單元、智能終端，SY線電壓合并單元A、B套以及高抗合并單元。以上使用的合并單元、智能終端設(shè)備均為未經(jīng)檢測(cè)合格的產(chǎn)品型號(hào)。

1.2 合并單元、智能終端整改內(nèi)容

合并單元、智能終端整改工作涉及插件更換、外部端子變化、ICD(IED capability description)文件變化、虛端子變化和兼容性升級(jí)等內(nèi)容。具體整改內(nèi)容如表1、表2所示。

表1 合并單元整改內(nèi)容

表2 智能終端整改內(nèi)容

1.3 整改停電范圍及設(shè)備

合并單元、智能終端整改工作除了進(jìn)行二次裝置的整改外，還需要對(duì)整改完的裝置進(jìn)行性能測(cè)試。整改工作停電范圍需要合理考慮。通過對(duì)合并單元、智能終端改造技術(shù)方案的比較，確定采用單間隔全部停電的方式進(jìn)行。

SY線線路間隔整改的一次設(shè)備停電范圍為：SY線、7530斷路器、7532斷路器和線路高抗。涉及的二次設(shè)備包括：SY線線路保護(hù)雙套、7530斷路器保護(hù)雙套、7532斷路器保護(hù)雙套、7530智能終端雙套、7532智能終端雙套、7530合并單元雙套、7532合并單元雙套、線路電壓合并單元雙套、線路可控高抗保護(hù)雙套、線路可控高抗非電量保護(hù)、線路可控高抗智能終端、線路可控高抗網(wǎng)側(cè)合并單元雙套、線路可控高抗控側(cè)合并單元雙套等。

2 改造安全措施

合并單元、智能終端改造前，必須充分考慮存在的安全隱患，執(zhí)行相關(guān)智能二次設(shè)備安全隔離措施[7]。不同于常規(guī)變電站明顯斷開點(diǎn)的安全隔離措施方法，智能變電站需要研究根據(jù)虛端子連接關(guān)系的改造安全措施[8-9]。

繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置的安全隔離措施一般可采用投入檢修壓板，退出裝置軟壓板、出口硬壓板以及斷開裝置間的連接光纖等方式實(shí)現(xiàn)。應(yīng)該充分考慮采樣隔離、跳合閘(包括遠(yuǎn)跳)、啟失靈等與運(yùn)行設(shè)備相關(guān)的聯(lián)系，并保證安全措施不影響運(yùn)行設(shè)備的正常運(yùn)行[10]。根據(jù)虛端子連接情況，考慮變電站一個(gè)半斷路器接線方式，需要對(duì)相鄰線路、斷路器測(cè)控、母線保護(hù)、穩(wěn)控以及失步解列等裝置采取必要安全措施。

以7532合并單元、智能終端A套為例介紹整改過程的安全措施。圖2、圖3所示給出了利用SCD(substation configuration description)配置文件解析工具得到的虛端子連接示意圖。

圖2 7532合并單元虛端子連接圖

圖3 7532斷路器智能終端虛端子連接圖

合并單元的安全措施主要為隔離SV(sampled value)采樣鏈路。具體措施為退出與7532合并單元關(guān)聯(lián)的線路保護(hù)、斷路器保護(hù)、Ⅱ母保護(hù)、失步解列、穩(wěn)控等智能電子設(shè)備的SV接收軟壓板。

智能終端通過投退相應(yīng)的GOOSE(generic object oriented substation event)軟壓板，可以實(shí)現(xiàn)相應(yīng)回路的隔離功能。智能終端接收相關(guān)聯(lián)設(shè)備GOOSE信息的鏈路，退出關(guān)聯(lián)設(shè)備的GOOSE輸出軟壓板。對(duì)于智能終端發(fā)布GOOSE信息的鏈路，退出關(guān)聯(lián)設(shè)備對(duì)應(yīng)的GOOSE輸入軟壓板，對(duì)于未設(shè)置GOOSE輸入軟壓板的，采取拔掉輸出光纖作為隔離安全措施。另外與一次設(shè)備可靠隔離，退出智能終端與一次設(shè)備控制回路中的出口硬壓板。具體措施包括退出線路保護(hù)、斷路器保護(hù)測(cè)控、穩(wěn)控、失步解列、母線保護(hù)、高抗保護(hù)等裝置與智能終端間GOOSE跳合閘、失靈鏈路的輸出軟壓板；退出線路保護(hù)、斷路器保護(hù)、測(cè)控等裝置與智能終端間GOOSE開關(guān)位置信號(hào)GOOSE輸入軟壓板。

通過以上安全措施，將需要更換的二次設(shè)備完全隔離，解除了相鄰保護(hù)與裝置的關(guān)聯(lián)，保證了更換過程的安全。

3 改造技術(shù)措施

3.1 合并單元改造

合并單元A套裝置的模型文件需要變動(dòng)，會(huì)導(dǎo)致該裝置的ICD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配置，相應(yīng)的智能電子設(shè)備配置文件也需重新下裝。將間隔合并單元置為檢修，拆除間隔合并單元的光纖以及交流插件與端子排之間的硬連線，更換間隔合并單元插件并完成交流插件到端子排之間的連線。更改裝置程序?yàn)闄z測(cè)合格版本并確認(rèn)，下裝新的裝置配置文件并設(shè)定裝置定值。由于合并單元下裝新的CID(configured IED description)文件，必須通過裝置聯(lián)調(diào)、保護(hù)傳動(dòng)等工作，逐一驗(yàn)證裝置之間的通信是否正常，各SV采樣值是否正確。另外全站SCD文件更改后，需要對(duì)監(jiān)控后臺(tái)、網(wǎng)絡(luò)報(bào)文分析儀等設(shè)備進(jìn)行升級(jí)處理。

合并單元B套改造相對(duì)簡(jiǎn)單。將間隔合并單元置為檢修，備份間隔合并單元中的配置文件。拆除間隔合并單元的光纖以及交流插件與端子排之間的硬連線。更換合并單元為檢測(cè)合格的裝置并完成交流插件到端子排之間的連線。檢查裝置程序版本確為合格的版本程序。下載原配置文件并設(shè)定裝置定值。通過試驗(yàn)，檢測(cè)SV采樣和光纖鏈路正確性。

3.2 智能終端改造

智能終端由于ICD文件、虛端子和外部端子均不需要更換，僅需兼容性升級(jí)和更換插件，不涉及全站SCD文件的變化。投入智能終端A套裝置檢修硬壓板，備份需更換的智能終端的配置文件，升級(jí)裝置程序并設(shè)定裝置定值。通過試驗(yàn)，檢查智能終端運(yùn)行正常。投入智能終端B套檢修硬壓板，備份需更換的智能終端的配置文件，更換智能終端的主CPU插件，升級(jí)裝置程序?yàn)閲?guó)網(wǎng)版智能終端程序并確認(rèn)，下載與現(xiàn)場(chǎng)原功能一致的配置文件并設(shè)定裝置定值。通過測(cè)試，檢查智能終端運(yùn)行正常。

4 試驗(yàn)驗(yàn)證

為保證合并單元、智能終端改造完成后各保護(hù)功能的正確，整改完成后開展相關(guān)保護(hù)的試驗(yàn)驗(yàn)證工作。

4.1 裝置功能試驗(yàn)驗(yàn)證

核實(shí)合并單元所需的TPY、5P繞組與二次CT接線對(duì)應(yīng)關(guān)系正確性。

依次加量于7532合并單元、7530合并單元、線路電壓合并單元、線路高抗兩側(cè)合并單元，驗(yàn)證相關(guān)線路保護(hù)、斷路器保護(hù)、高抗保護(hù)等采樣顯示正確性。

驗(yàn)證7532智能終端、7530智能終端上送保護(hù)開關(guān)位置、閉鎖重合閘、壓力低閉重等信號(hào)正確性，傳動(dòng)驗(yàn)證斷路器保護(hù)、線路保護(hù)、高抗保護(hù)和失步解列等跳7532、7530開關(guān)回路的正確性，并核對(duì)與監(jiān)控后臺(tái)的遙信、遙控功能。

接入母線合并單元級(jí)聯(lián)光纖，檢查7532合并單元同期電壓顯示正確性。

4.2 相鄰間隔試驗(yàn)驗(yàn)證

采用A、B套分別試驗(yàn)的方法，驗(yàn)證兩套改造的合并單元、智能終端功能。申請(qǐng)退出A套保護(hù)相關(guān)所有運(yùn)行二次設(shè)備，試驗(yàn)設(shè)備均投入檢修壓板進(jìn)行驗(yàn)證，試驗(yàn)僅傳動(dòng)至智能終端，退出涉及傳動(dòng)的智能終端出口硬壓板。

在7530、7532合并單元、線路電壓合并單元和高抗兩側(cè)合并單元加采樣，檢查SD線線路保護(hù)、Ⅱ母母差保護(hù)、高抗保護(hù)、穩(wěn)控、失步解列、斷路器測(cè)控、故障錄波、網(wǎng)絡(luò)分析儀、行波測(cè)距、監(jiān)控后臺(tái)等的顯示正確性，并測(cè)試合并單元采樣額定延時(shí)。

驗(yàn)證7532、7530智能終端至Ⅱ母母線保護(hù)、SD線路保護(hù)等開關(guān)位置GOOSE鏈路的正確性。驗(yàn)證Ⅱ母母線保護(hù)、SD線路保護(hù)、斷路器保護(hù)至智能終端的失靈鏈路的正確性。采用傳動(dòng)試驗(yàn)的方法，驗(yàn)證線路保護(hù)、高抗保護(hù)、失步解列、穩(wěn)控等跳合閘7532、7530開關(guān)鏈路的正確性。

投運(yùn)時(shí)檢查電流極性的正確性。變電站首先通過7530斷路器空充SY線路，通過充電功率驗(yàn)證保護(hù)差流，核查7530合并單元至所有保護(hù)的電流極性正確性。待7530斷路器極性檢查正確后，通過7532斷路器再次空充SY線路檢查7532合并單元相關(guān)保護(hù)極性的正確性。

完成A套相關(guān)設(shè)備驗(yàn)證核對(duì)后，按相同步驟對(duì)7530、7532、線路電壓的B套合并單元、智能終端B套等裝置進(jìn)行采樣檢查、回路驗(yàn)證和極性驗(yàn)證。

5 結(jié)束語(yǔ)

智能變電站保護(hù)正確動(dòng)作高度依賴合并單元、智能終端等二次設(shè)備的性能。未經(jīng)檢測(cè)合格的合并單元、智能終端，應(yīng)及時(shí)列入二次設(shè)備整改計(jì)劃進(jìn)行改造，消除運(yùn)行安全隱患。采用半接線的智能變電站合并單元、智能終端整改工作涉及范圍廣，牽扯設(shè)備多，需要準(zhǔn)確評(píng)估可能存在的安全風(fēng)險(xiǎn)。

合并單元、智能終端整改工作應(yīng)根據(jù)具體整改內(nèi)容確定停電方式。改造安全措施需要根據(jù)智能電子設(shè)備間虛端子關(guān)聯(lián)關(guān)系，采用投運(yùn)GOOSE軟壓板、SV接收壓板、檢修硬壓板等方式實(shí)現(xiàn)。合并單元、智能終端整改涉及虛端子、ICD文件變化時(shí)，需要注意SCD文件變化后帶來的影響。為確保合并單元、智能終端的功能，改造完成后需要通過功能測(cè)試、回路驗(yàn)證、傳動(dòng)試驗(yàn)等方法來檢驗(yàn)整改的成效。合并單元、智能終端整改及試驗(yàn)方法可作為智能變電站的智能電子設(shè)備改造調(diào)試及故障處理的參考。

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Rectification of Merging Cell and Intelligent Terminal in Smart Substation and Their Experimental Verifications

Ni Saisai1, Mei Yao2, Liu Ke3, Liu Wei1

(1. State Grid Gansu Electric Power Research Institute, Lanzhou, Gansu 730050, China;2. State Grid Gansu Electric Power Company, Lanzhou Gansu 730030, China; 3.Energy China Gansu Electric Power Design Institute of China Energy Construction Group, Lanzhou Gansu 730050, China)

Merging cells and intelligent terminal are the key equipment in smart transformer substation, and their performances are directly related to the reliable operation of the secondary system. Since the poor quality of the merging cells and intelligent terminals will lead severe tripping incident and therefore, the replacement and rectification of the merging cells and intelligent terminals in the smart substation should be taken into account. This paper gives an introduction on the corrective technical solutions involving the rectification of line spacing, merging cells and intelligent terminals in a 750kV smart substation located in Northwest China, as well as safety measures based on virtual terminal relationship, the specific corrective contents and verification test post the rectification. The corrective safety measures and test methods can provide a reference for future rectification of smart substations.

smart transformer substation；merging cell；intelligent terminal；virtual terminal；rectification

國(guó)網(wǎng)甘肅省電力公司科技項(xiàng)目(522722140043)

10.3969/j.issn.1000-3886.2016.05.018

TM761

A

1000-3886(2016)05-0054-03

倪賽賽(1984-)，男，江蘇啟東人，碩士生，工程師，研究方向：繼電保護(hù)及安全自動(dòng)裝置技術(shù)研究。

定稿日期: 2016-04-19