過渡接口裝置在500kV變電站保護(hù)智能化改造中的應(yīng)用

申　濤　李月青　趙玉成（. 國網(wǎng)浙江省電力公司檢修分公司，杭州 30000；. 國網(wǎng)嘉興供電公司，浙江 嘉興 3400）

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過渡接口裝置在500kV變電站保護(hù)智能化改造中的應(yīng)用

申濤1李月青1趙玉成2
（1. 國網(wǎng)浙江省電力公司檢修分公司，杭州 310000；2. 國網(wǎng)嘉興供電公司，浙江 嘉興 31400）

摘要針對(duì)500kV變電站智能化改造過程中，如何實(shí)現(xiàn)智能型二次系統(tǒng)與常規(guī)型二次系統(tǒng)之間的信息交互，結(jié)合500kV變電站二次系統(tǒng)智能化的改造方案與實(shí)施過程，重點(diǎn)介紹了過渡接口裝置在500kV母差保護(hù)、220kV母差保護(hù)及主變保護(hù)智能化改造過程中的應(yīng)用，以及改造過程中的注意事項(xiàng)。

關(guān)鍵詞：智能化改造；繼電保護(hù)；過渡接口裝置；500kV變電站

Application of Transition Interface Device in the 500kV Substation Protection Intelligent Transform

Shen Tao1Li Yueqing2Zhao Yucheng3
（1. State Grid Zhejiang Maintenance Company， Hangzhou310000；2. State Grid Jiaxing Power Supply Company， Jiaxing， Zhejiang314000）

Abstract This paper analyzed how to realize information interaction between the Intelligent protection device and conventional protection device， in 500kV substation intelligent transformation process. Introduced the application of transition interface device in the process of 500kV bus protection，220kV bus protection and transformer protection transform， point out the matters needing attention in the process of transformation.

Keywords：intelligent transformation; protection device; transition interface device; 500kV substation

建設(shè)統(tǒng)一堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)已成為未來電網(wǎng)的發(fā)展方向和既定目標(biāo)，智能變電站是智能電網(wǎng)的重要基礎(chǔ)和支撐。國家電網(wǎng)公司已經(jīng)完成了多個(gè)變電站的智能化改造，并計(jì)劃在“十二五”期間對(duì)約1000座變電站進(jìn)行智能化改造。

由于常規(guī)變電站智能化改造過程中不可能將全站設(shè)備停電進(jìn)行改造，只能按停電計(jì)劃分步實(shí)施，意味著變電站內(nèi)長時(shí)間既存在常規(guī)型二次系統(tǒng)，又存在智能型二次系統(tǒng)，智能型與常規(guī)型二次系統(tǒng)之間的信息交互難以避免。改造后的間隔保護(hù)裝置采用光纖通過GOOSE報(bào)文和MMS報(bào)文進(jìn)行通信，未改造間隔保護(hù)裝置通過傳統(tǒng)的電纜進(jìn)行通信，如何實(shí)現(xiàn)硬接點(diǎn)與GOOSE信號(hào)間的轉(zhuǎn)換，即未改造間隔保護(hù)的電信號(hào)如何轉(zhuǎn)換成光信號(hào)傳遞給已改造的智能型保護(hù)裝置，已改造的間隔保護(hù)的光信號(hào)如何轉(zhuǎn)換成電信號(hào)傳遞給未改造間隔的保護(hù)裝置，是500kV變電站二次系統(tǒng)智能化改造的核心問題，也是關(guān)系到變電站改造過程中安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要因素。

本文結(jié)合某500kV變電站繼電保護(hù)智能化改造實(shí)例，分別介紹過渡接口裝置在500kV母差保護(hù)、主變保護(hù)、220kV母差保護(hù)智能化改造過程中的應(yīng)用，以及改造過程中的注意事項(xiàng)。

1　過渡接口裝置的基本工作原理

過渡接口裝置可實(shí)現(xiàn)電纜信息與光纜信息之間的可定義轉(zhuǎn)換。一方面，通過智能電子設(shè)備IED與過渡接口裝置之間的臨時(shí)文件配置，過渡接口裝置收到智能IED設(shè)備發(fā)出的虛端子信息后，能夠驅(qū)動(dòng)定義好的硬電纜信息，提供給尚未進(jìn)行智能化改造的常規(guī)型裝置；另一方面，過渡接口裝置通過電纜接收到常規(guī)型裝置發(fā)出的硬電纜信息后，能夠驅(qū)動(dòng)指定的虛端子，根據(jù)相應(yīng)的臨時(shí)文件配置，通過光纜介質(zhì)傳遞給智能IED設(shè)備[1]，過渡接口裝置原理如圖1所示。

圖1　過渡接口裝置功能示意圖

傳統(tǒng)500kV變電站繼電保護(hù)智能化改造，關(guān)鍵是改造過程中傳統(tǒng)保護(hù)與智能化保護(hù)的配合問題，主要是公用設(shè)備與間隔保護(hù)設(shè)備的信息交互，涉及500kV母差保護(hù)與500kV邊斷路器保護(hù)、220kV母差保護(hù)與220kV線路保護(hù)、主變保護(hù)與220kV母差保護(hù)。

當(dāng)改造后的智能型保護(hù)不具備傳統(tǒng)保護(hù)的電量開入開出量時(shí)，為了保證智能化改造過程中二次系統(tǒng)的完整性，就必須采用過渡接口裝置。目前，過渡接口裝置已在浙江500kV雙龍變和蘭亭變等變電站繼電保護(hù)智能化改造過程中成功應(yīng)用。

2　改造應(yīng)用實(shí)例

某500kV變電站繼電保護(hù)智能化改造，更換所有保護(hù)、測控、遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備為支持DL/T 860的設(shè)備，全站按照智能化變電站要求建立“三層兩網(wǎng)”的結(jié)構(gòu)。電流和電壓量采用現(xiàn)有的“直采直送”方式，不配置合并單元。跳閘采用光纖模式，配置智能終端。

考慮到500kV配電系統(tǒng)為3/2接線方式，運(yùn)行方式調(diào)整靈活，且改造次數(shù)少、二次接線清晰，220kV配電系統(tǒng)接線復(fù)雜，多次改造、二次接線混亂，所以先行改造500kV系統(tǒng)，為220kV系統(tǒng)改造奠定基礎(chǔ)。

下面結(jié)合本站改造實(shí)例，分別介紹過渡接口裝置在500kV母差保護(hù)、主變保護(hù)、220kV母差保護(hù)智能化改造過程中的應(yīng)用。

2.1500kV母線保護(hù)改造

500kV二次系統(tǒng)先改造母線保護(hù)，后改造間隔保護(hù)。500kV一次系統(tǒng)采用3/2接線方式，母差保護(hù)按雙重化配置。單條母線先停役6天左右，只改造兩套母差，將兩套老母差的電流接入兩套新母差，母線復(fù)役的時(shí)候新母差投運(yùn)。

由于500kV母差保護(hù)動(dòng)作后，閉鎖邊斷路器重合閘、邊斷路器保護(hù)跟跳，母差保護(hù)的跳閘信號(hào)需發(fā)送至斷路器機(jī)構(gòu)箱。同時(shí)，邊斷路器失靈保護(hù)要啟動(dòng)500kV母差保護(hù)。500kV新母差保護(hù)采用GOOSE通信，現(xiàn)場未改造的斷路器保護(hù)及暫未配置智能終端的間隔，采用電纜通信，從而，新舊保護(hù)系統(tǒng)間無法接受相互間的信息，無法實(shí)現(xiàn)相互之間的啟動(dòng)和閉鎖。因此，在500kV母差保護(hù)改造過程中，采用增加過渡接口裝置的方法來實(shí)現(xiàn)新母差與原間隔設(shè)備的無縫銜接，如圖2所示。

圖2　500kV母差保護(hù)過渡接口裝置示意圖

原有的接在老母差上的出口回路、開入量這些電信號(hào)，接入過渡接口裝置，過渡接口裝置安裝于老母差保護(hù)屏內(nèi)。過渡接口裝置至各斷路器保護(hù)電纜利用原有母差至各斷路器保護(hù)間的舊電纜，無需敷設(shè)新電纜。接口裝置通過GOOSE報(bào)文與新母差相連，完成后原Ⅰ母母差保護(hù)退出，新母差投運(yùn)。然后進(jìn)行Ⅱ母線保護(hù)智能化改造，改造方法與Ⅰ母線方法相同。

500kV母差保護(hù)智能化改造完成后，各間隔輪停，完成間隔內(nèi)線路、主變保護(hù)及斷路器保護(hù)的更換，完成智能化改造間隔的智能終端通過光纖直接接入新母差保護(hù)。改造期間，未改造間隔保護(hù)的傳統(tǒng)開入開出量仍接入過渡接口裝置，經(jīng)過渡接口裝置轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后通過光纖接入數(shù)字化母差保護(hù)。

全部間隔智能化改造完成后，新母差保護(hù)接入所有間隔后，過渡接口裝置及舊電纜可完全撤除。

2.2主變保護(hù)改造

今天的鬼子全部都瘋了似的，從早上開始打到落日。鬼子擺出一副拼命的樣子，一個(gè)個(gè)光著膀子，頭上扎著膏藥布，就連督戰(zhàn)的尉官也只是套了件白褂子，一手舉著王八匣子，一手舞著指揮刀哇啦哇啦地喊著。

由于主變保護(hù)的智能化改造先于220kV系統(tǒng)改造，主變保護(hù)改造時(shí)220kV部分還沒有改造，主變220kV側(cè)也參照500kV母差保護(hù)改造原則，在主變220kV側(cè)增加過渡接口裝置，以實(shí)現(xiàn)主變220kV部分與220kV老母差的有效連接。

新設(shè)主變過渡接口裝置屏，用于接收新主變保護(hù)啟動(dòng)中壓側(cè)失靈開入、解除中壓側(cè)母線保護(hù)復(fù)壓閉鎖、跳中壓側(cè)母聯(lián)分段GOOSE光信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，轉(zhuǎn)發(fā)給相應(yīng)裝置；同時(shí)接收220kV母差保護(hù)跳閘的電信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換成光信號(hào)送至主變保護(hù)，如圖3所示。

圖3　主變保護(hù)過渡接口裝置示意圖

新主變保護(hù)過渡接口裝置屏安裝于原主變保護(hù)屏旁，利用原有主變保護(hù)至220kV母差保護(hù)的舊電纜，無需敷設(shè)新電纜。待220kV系統(tǒng)全部改造完成后，過渡接口裝置及過渡接口裝置與220kV母差間的電纜拆除。

2.3220kV母線保護(hù)改造

220kV保護(hù)改造按照“先改造間隔保護(hù)，再改母差保護(hù)”實(shí)施。原220kV母差保護(hù)按雙重化配置，主接線類型：雙母雙段，第一套母差保護(hù)不含失靈電流判別功能，第二套母差保護(hù)含有失靈電流判別功能。

220kV區(qū)域改造期間，停用第一套母差保護(hù)（1M、2M、3M、4M），保留第二套母差保護(hù)（1M、2M、3M、4M）作為改造期間的母差保護(hù)，間隔輪停兩次。改造期間，220kV母線單套母差保護(hù)運(yùn)行。

1）220kV間隔第一次輪停，完成間隔保護(hù)改造，完善第一套新母差保護(hù)內(nèi)該改造間隔回路（停用原第一套母差保護(hù)，退出原電流等二次回路，用以接入第一套新母差回路，閘刀輔接點(diǎn)通過智能終端接入）。第一次輪停結(jié)束后，第一套新母差保護(hù)投入運(yùn)行。改造期間間隔第二套新保護(hù)與原第二套母差保護(hù)通過過渡接口裝置聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)新間隔保護(hù)與老母差保護(hù)間母線選線、起動(dòng)失靈、跳閘及閉鎖重合閘功能[2]，如圖4所示。

圖4　220kV第一輪改造新線路保護(hù)老母差保護(hù)過渡接口示意圖

圖5　220kV第二輪改造新線路保護(hù)新母差保護(hù)過渡接口示意圖

3　改造注意事項(xiàng)

常規(guī)變電站智能化改造與新站建設(shè)不同，也與常規(guī)站傳統(tǒng)改造不同。在整個(gè)變電站系統(tǒng)的改造工作沒有全部完成之前，新、舊繼電保護(hù)二次系統(tǒng)必須協(xié)同工作，常規(guī)的保護(hù)裝置與智能化保護(hù)裝置之間還必須進(jìn)行通信[3]。新舊兩種保護(hù)系統(tǒng)并存運(yùn)行，互為影響，網(wǎng)絡(luò)故障、運(yùn)行程序的錯(cuò)誤，都有可能引起繼電保護(hù)系統(tǒng)閉鎖或誤動(dòng)等嚴(yán)重后果。常規(guī)變電站智能化繼電保護(hù)改造過程中應(yīng)當(dāng)注意以下幾個(gè)方面：

1）兩側(cè)保護(hù)是否匹配。在進(jìn)行初設(shè)時(shí)就必須考慮這個(gè)問題，如若在改造時(shí)才發(fā)現(xiàn)兩側(cè)保護(hù)無法匹配，對(duì)側(cè)變電站保護(hù)更換需要訂貨、安裝調(diào)試，會(huì)耽誤工期。

2）控制室屏位沖突。老舊變電站在歷次改擴(kuò)建后基本沒有或僅有極少的空余屏位，如果不新建保護(hù)小室，就只能在停電的短暫時(shí)間內(nèi)拆除原有屏位、安裝新屏位來實(shí)施改造，這種方案工期長，風(fēng)險(xiǎn)大。有條件的變電站，可以新建保護(hù)小室，新小室可采用復(fù)合輕質(zhì)墻板，網(wǎng)架板均可統(tǒng)一生產(chǎn)、統(tǒng)一吊裝，工期短，安裝方便[4]。

3）VLAN的劃分。應(yīng)注意過程層交換機(jī)VLAN的劃分；直跳回路、網(wǎng)跳回路應(yīng)明確其存在要求，與設(shè)計(jì)保持一致。準(zhǔn)確對(duì)裝置IP進(jìn)行配置，保證正常運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)只流向需要的交換機(jī)端口，避免交換機(jī)處理不當(dāng)引起網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴。

4）設(shè)備質(zhì)量、施工工藝保障。改造后的變電站，IED、交換機(jī)、端口數(shù)量眾多，IED產(chǎn)品的質(zhì)量，每一根光纖通道的衰耗，尾纖施工工藝，對(duì)后期的安全穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。

4　結(jié)論

常規(guī)變電站通過智能化改造實(shí)現(xiàn)了“一次設(shè)備智能化、二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化以及符合IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)”，即變電站信息數(shù)字化、信息傳遞網(wǎng)絡(luò)化、通信模型標(biāo)準(zhǔn)化，各種設(shè)備和功能共享統(tǒng)一的信息平臺(tái)。從而達(dá)到了降低變電站運(yùn)維成本、優(yōu)化資源配置、提升運(yùn)行指標(biāo)的目的。

通過介紹過渡接口裝置在500kV變電站繼電保護(hù)裝置的智能化改造工程中的應(yīng)用，對(duì)常規(guī)變電繼電保護(hù)智能化改造的核心技術(shù)進(jìn)行深入分析，為常規(guī)500kV變電站的智能化改造提供了很好的借鑒作用。

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申濤（1982-），男，陜西省商洛市人，碩士研究生，工程師，主要從事繼電保護(hù)工作。

作者簡介