智能變電站擴建接口方式的實踐

張 偉，吳雪峰，杜悠然

（國網(wǎng)浙江省電力公司金華供電公司，浙江 金華 321017）

智能變電站擴建接口方式的實踐

張 偉，吳雪峰，杜悠然

（國網(wǎng)浙江省電力公司金華供電公司，浙江 金華 321017）

智能變電站的擴建接口在國內(nèi)外都缺乏成熟經(jīng)驗，以220 kV塘雅變110 kV塘石1213、塘泄1214線間隔擴建工程為例，對智能變電站擴建過程中不同二次設(shè)備接口的要點進行分析總結(jié)，為智能變電站的擴建接口提供了參考。

智能變電站；擴建接口；二次設(shè)備

0 引言

智能變電站作為智能電網(wǎng)的重要組成部分，正在逐漸替代傳統(tǒng)變電站。繼電保護工作人員不得不面對變電站智能化所帶來完全不同的擴建接口方式。220 kV塘雅變是金華首座220 kV智能變電站，與傳統(tǒng)變電站相比，智能變電站的擴建接口方式完全不同，保護裝置的接口需要在背板中接入對應(yīng)裝置的光纖，然后在裝置內(nèi)部更改CID（裝置實例化配置）文件，以虛擬的數(shù)據(jù)流取代傳統(tǒng)的電纜接口，二次回路“看不見，摸不著”，如不妥善處理安全風險將急劇增大。本文結(jié)合工程對智能變電站擴建接口過程遇到的問題進行分析總結(jié)。

1 SCD文件應(yīng)用流程

SCD（變電站配置描述）文件是智能變電站中用來描述站內(nèi)所有IED（智能電子設(shè)備）的實例配置和通信參數(shù)、IED之間的通信配置以及變電站一次系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的文件。該文件的唯一性和正確性直接影響智能變電站檢修、擴建、消缺工作的正確性。SCD文件的全過程管控也已經(jīng)成為智能變電站運維管理的重要組成部分。根據(jù)管控規(guī)程要求，任何一次站內(nèi)SCD文件的變化都應(yīng)寫明原因、時間、SCD文件作者和變更項目，并且生成新的版本號。220 kV塘雅變擴建接口中SCD文件應(yīng)用的流程如下：

（1）在擴建接口前，首先由檢修人員通過浙江省智能變電站配置文件管控系統(tǒng)獲取全站最新的SCD文件，并在檢修人員的監(jiān)護下，由系統(tǒng)集成商根據(jù)設(shè)計給出的圖紙以及虛端子表完成SCD文件的制作；然后將最新的SCD文件提供給基建人員完成新上保護裝置、測控裝置、智能終端、合并單元的下裝及試驗，同時由系統(tǒng)集成商根據(jù)最新SCD文件完成后臺與遠動參數(shù)的配置。

（2）在停電接口時，檢修人員根據(jù)最新的SCD文件完成故障錄波器、網(wǎng)絡(luò)分析儀、母差保護裝置的下裝調(diào)試。

（3）工程結(jié)束后，最終的SCD文件由檢修人員重新上傳至智能變電站配置文件管控系統(tǒng)，校核無誤后歸檔保存。整個SCD的流轉(zhuǎn)流程都在可控狀態(tài)，確保了SCD文件的正確性與唯一性。

2 繼電保護擴建接口工作

塘雅變的110 kV一次接線如圖1所示，此次工作主要完成塘石1213、塘泄1214間隔的擴建接口工作。

圖1 塘雅變一次接線

2.1 110 kV母差保護擴建接口

由圖2可以看出，如果新上一個110 kV間隔，110 kV母差保護需要完成與110 kV線路智能終端、110 kV線路合并單元的接口工作。110 kV線路智能終端通過GOOSE（面向通用對象的變電站事件）報文提供正、副閘刀位置，同時接受母差保護的跳閘信號；110 kV線路合并單元通過SV（采樣值）報文為110 kV母差保護提供線路三相電流。線路智能終端與線路合并單元在戶外同屏設(shè)置，因此在前期準備過程中只需從110 kV母差保護到新上間隔的戶外智能組件匯控柜放1根4芯的預(yù)制光纜，在停電接口時，直接將光纖在裝置背板的接線位置根據(jù)設(shè)計要求接入。

傳統(tǒng)的110 kV母差保護接口時，只需停用110 kV母差保護即可完成與新上間隔的接口工作。新上間隔只需保證電流極性與變比的正確性，各個間隔之間電流不存在同步性問題。而在智能變電站中，每個合并單元特性的不同導致采樣值從產(chǎn)生到母差保護的邏輯運算過程中還存在不同的采樣傳輸延時。智能變電站的保護裝置采用插值同步法解決同步性問題，插值同步法要求在每個合并單元SV數(shù)據(jù)集的第1個數(shù)據(jù)應(yīng)為該合并單元的傳輸延時。新上間隔合并單元延時時間設(shè)置的正確性直接影響母差保護的正確性，完成合并單元單裝置的性能試驗后，還需完成新上間隔與運行間隔的整組試驗。根據(jù)繼電保護規(guī)程要求，需從端子排同時通入電壓、電流來完成整組試驗。因此在智能變電站母差保護接口時，需要停用110 kV母線合并單元來完成母差保護的整組試驗，從而確保110 kV母差保護電壓、電流的同步性。新上間隔電流與母線電壓完成同步后，同時能確保新上間隔與原運行間隔電流的同步。由于110 kV線路保護都是單套配置，如果母線合并單元停用配合接口，此時從該母線合并單元獲取母線電壓的運行線路保護裝置都將失去母線電壓，所有保護裝置都只有過流保護，等同于母線TV斷線，因此必須停用相關(guān)保護。

圖2 110 kV母差保護保護示意

對于傳統(tǒng)變電站，繼電保護規(guī)程規(guī)定二次電纜未變動無需進行試驗驗證，而智能變電站每個IED裝置配置更改后，都將重新生成全站SCD文件，需導出最新CID文件進行下裝。在修改母差保護的CID配置文件后，無法保證原有開入開出的正確性，因此所有GOOSE輸入、輸出均需重新驗證。220 kV塘雅變采用110 kV全停模式，對所有原運行間隔進行傳動試驗來確保母差保護配置文件的正確性。

2.2 110 kV母線合并單元擴建接口

每個廠家對于母線合并單元SV輸出有不同的處理方法，有些廠家采用直接在所有光口輸出采樣值，這種輸出方式在接口時無需更改母線合并單元的配置，可直接將新上的110 kV線路間隔合并單元的光纖插上裝置即可。而有些廠家通過配置來指定輸出采樣值端口，從而減少裝置的數(shù)據(jù)處理量，提高裝置的運行效率，這種處理方式在接口時需重新配置該裝置的CID文件。塘雅變采用的是深圳南瑞的PRS739X系列合并單元，廠家確認該合并單元的8號板所有光口均為發(fā)送端口，并且常發(fā)電壓數(shù)據(jù)集，新上間隔光纖可直接接入8號板任意口。

線路保護母線電壓的采集是通過母線電壓合并單元將正、副母電壓送至線路合并單元，線路合并單元根據(jù)線路的正、副母閘刀位置完成電壓切換后送至線路保護，因此電壓存在級聯(lián)，級聯(lián)關(guān)系如圖3所示。母線電壓與線路電流的同步直接影響保護裝置動作的正確性，以及測控裝置潮流計算的正確性。因此同步性試驗作為有別于傳統(tǒng)變電站的接口試驗方式，成為智能變電站中最重要的一環(huán)。同步試驗的方法與母差保護接口相同，需陪停接入電壓所屬的110 kV母線合并單元，通過測試儀同時在母線合并單元輸入電壓，在線路合并單元輸入電流，在保護裝置中檢查電壓、電流的相角與測試儀所加相角是否一致。

2.3 110 kV故障錄波器擴建接口

圖3 110 kV線路保護電壓級聯(lián)

傳統(tǒng)故障錄波器擴建接口時，只需接入110 kV線路間隔電壓、電流與相關(guān)開關(guān)量，檢修人員可以自行完成裝置內(nèi)部相關(guān)參數(shù)定值的更改以及啟動開關(guān)量的命名。而智能變電站的故障錄波器采樣值與開關(guān)量采集都是通過組網(wǎng)方式實現(xiàn)的。新上110 kV線路間隔時，故障錄波器并不需要新增光纖，只需將新上的110 kV線路間隔交換機接入110 kV中心交換機即可，由中心交換機實現(xiàn)所有數(shù)據(jù)的采集。故障錄波器的操作界面添加新的線路間隔時，需要重新導入最新的SCD文件進行配置，導入新間隔配置后根據(jù)整定單要求完成相關(guān)定值設(shè)置。相關(guān)的試驗包括通過線路合并單元加入電壓、電流實現(xiàn)采樣值試驗；通過保護試驗完成相關(guān)開關(guān)量啟動試驗。

3 自動化擴建接口工作

自動化工作作為檢修部門在接口工作時的重要環(huán)節(jié)，主要涉及遙信、遙測核對及遙控試驗等方面，需要完成站內(nèi)后臺以及遠方調(diào)度配置。

與傳統(tǒng)變電站不同，智能變電站站控層采用IEC 61850規(guī)約中的MMS（制造報文規(guī)范）報文傳輸方式。傳統(tǒng)變電站后臺與保護裝置的通信都需要通過規(guī)約轉(zhuǎn)換裝置或者保護信息管理機轉(zhuǎn)發(fā)保護數(shù)據(jù)，不同廠家的保護與后臺無法直接通信。而采用統(tǒng)一標準的IEC 61850規(guī)約后，不同廠家的設(shè)備都能與后臺通信，站內(nèi)后臺不再局限于與自家測控裝置通信。因此在接口時，新上保護裝置也應(yīng)接入站控層交換機，保護裝置的信號直接通過保護裝置的MMS報文上送后臺，無需通過測控上送。智能變電站自動化三遙數(shù)據(jù)核對與傳統(tǒng)變電站存在一定區(qū)別。

（1）遙信：智能變電站中遙信的核對總體上與傳統(tǒng)變電站相同，區(qū)別是有部分信號需要在擴建接口完成后方能核對，如智能終端GOOSE總告警信號，該信號一直常發(fā)是因為智能終端在前期核對信號期間未完成與110 kV母差保護的接口，故智能終端判GOOSE斷鏈，該信號需要在接口完成后再與遠方監(jiān)控核對。同理，還有線路合并單元的SV總告警信號也需要在線路合并單元完成與母線合并單元的接口后方能核對。在智能變電站中除了常規(guī)的信號之外，還有GOOSE/SV二維表的制作，該表能夠用來快速判斷裝置之間通信是否存在異常。新上線路保護裝置、測控裝置、智能終端、合并單元任意一根光纖都對應(yīng)二維表中的一個通信狀態(tài)，每一根光纖都應(yīng)試驗到位。

（2）遙控試驗：在智能變電站中，除了常規(guī)的斷路器、閘刀遙控之外，還有保護裝置的軟壓板遙控。軟壓板包括保護功能壓板、SV接收壓板、GOOSE接收壓板、GOOSE出口壓板等，以及保護改信號或運行的順控操作票。廠家后臺通常都是通過老間隔復(fù)制，然后更改數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)的方法來實現(xiàn)新間隔畫面制作，遙信、遙測關(guān)聯(lián)錯誤可以通過試驗發(fā)現(xiàn)，不會造成影響。而傳統(tǒng)方法是將全站運行間隔測控裝置切換至就地，從而防止誤遙控到運行間隔斷路器。但是新上保護裝置內(nèi)的軟壓板遙控試驗時，為了防止將運行的保護裝置的軟壓板誤分（合），需將所有保護裝置的遠方投退軟壓板退出，該軟壓板只能在就地操作，不允許后臺遙控。

（3）遙測：測控裝置的遙測電壓是通過母線電壓級聯(lián)至線路合并單元的，因此在前期準備過程中無法從端子排直接通入電壓來完成遙測數(shù)據(jù)的核對，而停電接口時間又普遍較短，如果在停電接口時發(fā)現(xiàn)遠動或后臺配置異常再進行消缺會嚴重影響工作進度。針對此種情況，在前期準備過程中利用數(shù)字化測試儀根據(jù)最新的SCD文件直接在測控裝置通入電壓、電流，完成后臺遠動遙測數(shù)據(jù)配置的檢查核對，確保遠動與后臺配置的正確性，則在停電時只需進行測控采樣值測試，無需再進行后臺與遠動的參數(shù)核對。

4 結(jié)語

220 kV塘雅變是金華首座220 kV智能變電站，擴建之前檢修人員對于智能變電站的檢修以及擴建都缺乏經(jīng)驗，相關(guān)的理論都還沒有得到充分實踐，而且國內(nèi)外在智能變電站擴建接口方面也都缺少相關(guān)的資料。在塘雅變擴建接口過程中，檢修人員結(jié)合現(xiàn)場實際情況，深入理解智能變電站保護采樣與動作方式、合并單元以及智能終端等新設(shè)備的原理和IEC 61850規(guī)約，對擴建過程中相關(guān)設(shè)備安全措施的執(zhí)行方法進行了總結(jié)和探索，有效保證了此次擴建設(shè)備接口及試驗過程中的安全，也為今后智能變電站的擴建以及檢修提供了可借鑒的經(jīng)驗。

[1]劉乃杰，于利國，高川.數(shù)字化變電站擴建接口方式的實踐[J].浙江電力，2012，31（10）:10-12.

[2]劉乃杰，郭宇雋，左晨.數(shù)字化母差保護接口方式[J].電器技術(shù)，2013（14）:61-63.

（本文編輯：趙曉明）

Practice of Intelligent Substation Expansion Interface Mode

ZHANG Wei，WU Xuefeng，DU Youran
（State Grid Jinhua Power Supply Company，Jinhua Zhejiang 321017，China）

The expansion interface of intelligent substation lacks mature experience both at home and abroad. Taking the interval expansion project of 110 kV Tangshi 1213 line and Tangxie 1214 line of 220 kV Tangya substation for example，the paper analyzes and summarizes main points of secondary equipment interfaces during the expansion process in intelligent substation，providing a reference for interface extension of intelligent substations.

intelligent substation；expansion interface；secondary equipment

TM76

：B

：1007-1881（2016）07-0020-04

2016-03-08

張 偉（1990），助理工程師，從事電力系統(tǒng)繼電保護與自動化工作。