500kV智能變電站擴(kuò)建220kV母線不停電接入母線保護(hù)的實(shí)踐

國網(wǎng)湖北省檢修公司 程 乾 常 亮 彭 迅

500kV智能變電站擴(kuò)建220kV母線不停電接入母線保護(hù)的實(shí)踐

國網(wǎng)湖北省檢修公司 程 乾 常 亮 彭 迅

通過研究和分析智能變電站在不停電方式下進(jìn)行擴(kuò)建的關(guān)鍵技術(shù)，提出了220kV母線不停電接入母線保護(hù)的擴(kuò)建方案和安全措施，并通過500kV孱陵變電站220kV孱滋Ⅱ回出線間隔擴(kuò)建工程，驗(yàn)證了擴(kuò)建方案的正確性及安全措施的可靠性。

智能變電站；母線保護(hù)；保護(hù)聯(lián)調(diào)

1 引言

與傳統(tǒng)變電站相比，智能變電站的二次設(shè)備是以光纜為傳輸載體的智能化設(shè)備，以往直觀的二次電纜回路轉(zhuǎn)換成了不直觀的 “虛回路”，各類智能電子設(shè)備（IED）之間的信息交互依賴于變電站配置文件（SCD）。變電站擴(kuò)建需要系統(tǒng)集成商通過半手動(dòng)的方式，對(duì)SCD文件進(jìn)行集成和修改，而二次設(shè)備廠家（如母線保護(hù)、線路保護(hù)等）需要從集成商提供的SCD文件中手動(dòng)提取CID文件，下裝到保護(hù)設(shè)備中。目前國內(nèi)尚無有效手段對(duì)SCD文件修改過程進(jìn)行管理和驗(yàn)證，也普遍缺乏在不停電的情況下對(duì)母線保護(hù)進(jìn)行接入和調(diào)試的經(jīng)驗(yàn)。因此，通過研究和分析智能變電站在不停電方式下進(jìn)行擴(kuò)建的關(guān)鍵技術(shù)，提出了220kV母線不停電接入母線保護(hù)的擴(kuò)建方案和安全措施，并通過500kV孱陵變電站220kV孱滋Ⅱ回出線間隔擴(kuò)建工程，驗(yàn)證了擴(kuò)建方案的正確性及安全措施的可靠性。

2 關(guān)鍵技術(shù)分析

2.1 檢修機(jī)制

智能變電站的保護(hù)設(shè)備采用功能軟壓板及GOOSE發(fā)布、接收軟壓板代替?zhèn)鹘y(tǒng)硬壓板，采用SV接收軟壓板代替?zhèn)鹘y(tǒng)電流、電壓連接端子，智能終端仍使用傳統(tǒng)硬壓板。保護(hù)裝置、智能終端和合并單元均設(shè)置檢修硬壓板。保護(hù)檢修時(shí)，其檢修狀態(tài)由裝置壓板開入方式實(shí)現(xiàn)。當(dāng)裝置檢修壓板投入時(shí)，將上送報(bào)文品質(zhì)的測(cè)試位test置檢修位，GOOSE接收端裝置根據(jù)上送報(bào)文的測(cè)試位test來判斷報(bào)文是否為檢修報(bào)文，并將接收?qǐng)?bào)文的測(cè)試位test與裝置自身的檢修狀態(tài)進(jìn)行比較，只有兩者一致時(shí)才將信號(hào)作為有效而進(jìn)行處理或動(dòng)作。同理，合并單元檢修壓板投入時(shí)，其上送報(bào)文品質(zhì)的測(cè)試位test置檢修位，SV接收端裝置根據(jù)接收?qǐng)?bào)文的測(cè)試位與自身的檢修狀態(tài)進(jìn)行比較，只有兩者一致時(shí)才將信號(hào)作為有效而進(jìn)行處理。

2.2 母線保護(hù)跳閘方式

500kV智能變電站母線保護(hù)跳閘是采取“直采直跳”的方式，即保護(hù)采樣值與跳閘信號(hào)采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的連接方式?！爸辈伞笔侵副Ｗo(hù)裝置至合并單獨(dú)引一根光纜，線路間隔模擬量通過該光纖直達(dá)傳輸，無需經(jīng)過交換機(jī)，不存在交換延時(shí)，保護(hù)的快速性及可靠性得到充分的保證；同理，“直跳”是指保護(hù)裝置至智能終端單獨(dú)引一根光纜，保護(hù)跳閘信號(hào)通過該光纖直達(dá)傳輸，同樣減少了交換延時(shí)，提高了保護(hù)的快速性及可靠性。在工程實(shí)踐中，可以理解為，當(dāng)斷開保護(hù)裝置直采光纜，保護(hù)將接收不到對(duì)應(yīng)線路間隔模擬量；當(dāng)斷開保護(hù)裝置直跳光纜，保護(hù)發(fā)布的跳閘命令不會(huì)出口。

3 不停電接入母線保護(hù)的方案及安全措施

3.1 施工方案

相對(duì)于常規(guī)變電站只需將擴(kuò)建間隔相關(guān)二次回路接入到母線保護(hù)預(yù)留備用間隔，智能變電站220kV母線保護(hù)擴(kuò)容，需要重新配置SCD文件，并從中手動(dòng)提取新的CID文件下裝到保護(hù)裝置，等同于將母線保護(hù)所有二次回路重新接入?？紤]的500kV變電站對(duì)于電網(wǎng)的重要性，否決了將220kV母線全停的方案；基于對(duì)智能變電站關(guān)鍵技術(shù)的研究和分析，根據(jù)220kV母線保護(hù)動(dòng)作原理及二次回路需求，提出以下方案進(jìn)行220kV母線保護(hù)擴(kuò)容：

①從變電站配置文件SCD文件中提取生成新的母線保護(hù)配置文件CID文件，并采用文本對(duì)比工具將新生成的文件與前期運(yùn)行的CID文件進(jìn)行初步比對(duì)，確保除擴(kuò)建間隔外配置文件其余部分完全一致，保證配置文件的正確性；

②停用第一套母線保護(hù)，將CID文件下裝至母差保護(hù)裝置中；

③斷開母線保護(hù)所有直采、直跳光纜，對(duì)母線保護(hù)進(jìn)行單機(jī)調(diào)試，再次驗(yàn)證配置文件正確性；

④母線保護(hù)與擴(kuò)建線路間隔進(jìn)行聯(lián)調(diào)試驗(yàn)，包括母線保護(hù)接收線路合并單元SV報(bào)文、線路間隔母線刀閘位置GOSSE開入、線路保護(hù)動(dòng)作失靈啟動(dòng)開入、母線保護(hù)動(dòng)作發(fā)布GOSSE報(bào)文跳線路間隔斷路器、母線保護(hù)動(dòng)作發(fā)布GOSSE報(bào)文啟動(dòng)線路保護(hù)遠(yuǎn)跳、母線保護(hù)與擴(kuò)建間隔檢修機(jī)制等回路，確保母線保護(hù)與擴(kuò)建間隔合并單元、智能終端、線路保護(hù)之間二次虛回路正確；

⑤輪停運(yùn)行間隔第一套智能終端及第一套保護(hù)裝置，與母線保護(hù)進(jìn)行聯(lián)調(diào)試驗(yàn)，確保母線保護(hù)與運(yùn)行間隔二次回路正確；

⑥停用第二套母線保護(hù)，再次重復(fù)②到⑤工作內(nèi)容。

通過以上方案，避免了220kV母線全停對(duì)系統(tǒng)的影響，全面驗(yàn)證了母線保護(hù)的功能及二次回路的正確性。

3.2 保護(hù)聯(lián)調(diào)試驗(yàn)方法

（1）母線保護(hù)與擴(kuò)建間隔進(jìn)行聯(lián)調(diào)試驗(yàn)方法

用擴(kuò)建間隔線路保護(hù)裝置開出啟動(dòng)失靈GOOSE動(dòng)作報(bào)文，在母線保護(hù)裝置上檢查是否收到對(duì)應(yīng)此間隔的GOOSE開入，驗(yàn)證保護(hù)動(dòng)作啟動(dòng)失靈回路；將母線保護(hù)裝置內(nèi)擴(kuò)建間隔的SV采樣軟壓板投入，在擴(kuò)建間隔合并單元上加入電流量，可記錄母線保護(hù)裝置中擴(kuò)建間隔電流采樣值，驗(yàn)證采樣回路的正確性；用數(shù)字化測(cè)試儀模擬擴(kuò)建間隔智能終端，將擴(kuò)建間隔母線刀閘位置分別發(fā)給母線保護(hù)，通過母線保護(hù)裝置GOSSE開入變位，驗(yàn)證刀閘開入回路的正確性；將母線保護(hù)裝置內(nèi)擴(kuò)建間隔的GOOSE接收與發(fā)布軟壓板投入，并開出擴(kuò)建間隔母線刀閘位置GOSSE報(bào)文給母線保護(hù)，同時(shí)在合并單元加大于差動(dòng)定值的電流，母差保護(hù)動(dòng)作出口直跳該間隔斷路器，驗(yàn)證母線保護(hù)出口直跳回路的正確性。

（2）母線保護(hù)與運(yùn)行間隔進(jìn)行聯(lián)調(diào)試驗(yàn)

輪停運(yùn)行間隔保護(hù)及智能終端，用運(yùn)行間隔保護(hù)裝置開出啟動(dòng)失靈GOOSE動(dòng)作報(bào)文，在母線保護(hù)裝置上檢查是否收到對(duì)應(yīng)此間隔的GOOSE開入，驗(yàn)證保護(hù)動(dòng)作啟動(dòng)失靈回路的正確性；將母線保護(hù)裝置內(nèi)運(yùn)行間隔的SV采樣軟壓板投入，讀取母線保護(hù)上對(duì)應(yīng)間隔的采樣值，與正常運(yùn)行的錄波裝置采樣值進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證該間隔采樣回路的正確性；投入母線保護(hù)運(yùn)行間隔的GOSSE接收軟壓板，查看該間隔刀閘GOSSE開入與該間隔實(shí)際刀閘位置是否一致，驗(yàn)證刀閘開入回路的正確性；將母線保護(hù)裝置內(nèi)試驗(yàn)間隔的GOOSE接收與發(fā)布軟壓板投入，在擴(kuò)建間隔加入模擬量讓母線保護(hù)動(dòng)作，母差保護(hù)動(dòng)作出口，檢查該試驗(yàn)間隔智能終端跳閘燈亮，接收到了母線保護(hù)發(fā)布的直跳GOSSE報(bào)文，驗(yàn)證母線保護(hù)出口直跳該間隔回路的正確性。

3.3 存在的危險(xiǎn)點(diǎn)及預(yù)控措施

（1）母線保護(hù)單機(jī)調(diào)試的危險(xiǎn)點(diǎn)及預(yù)控措施

智能變電站母線保護(hù)的配置文件CID文件是保護(hù)廠家從全站配置文件SCD文件中手動(dòng)提取的，盡管目前國內(nèi)普遍利用文本比對(duì)的方式來驗(yàn)證CID文件的正確性，但并沒有經(jīng)過權(quán)威機(jī)構(gòu)的認(rèn)同。鑒于500kV變電站的重要性，防止擴(kuò)容后母線保護(hù)誤動(dòng)作，對(duì)CID文件修改后的母線保護(hù)首先進(jìn)行單機(jī)調(diào)試仍是必要的，此時(shí)需要斷開母線保護(hù)裝置上所有“直跳”的光纖，同時(shí)通過在各個(gè)相對(duì)應(yīng)間隔的智能終端柜觀察是否有鏈路告警來確認(rèn)所斷光纖的正確性，否則可能出現(xiàn)單機(jī)調(diào)試中誤跳運(yùn)行間隔。

（2）母線保護(hù)聯(lián)調(diào)試驗(yàn)的危險(xiǎn)點(diǎn)及預(yù)控措施

母線單機(jī)調(diào)試可以驗(yàn)證下裝到母線保護(hù)裝置的CID文件的正確性，與相對(duì)應(yīng)間隔的智能設(shè)備是否能夠正確配合，還必須通過相應(yīng)功能的聯(lián)調(diào)試驗(yàn)驗(yàn)證?；趯?duì)檢修機(jī)制的研究，提出聯(lián)調(diào)試驗(yàn)的安全措施：

表1 母線保護(hù)聯(lián)調(diào)的安全措施

4 不停電接入母線保護(hù)的工程實(shí)踐

2016年1月，湖北省檢修公司變電工程公司二次班在500kV孱陵智能化變電站220kV孱滋Ⅱ回線擴(kuò)建工程中，對(duì)一次設(shè)備不停電接入220kV母線保護(hù)進(jìn)行了工程實(shí)踐。

為配合此次220kV新間隔的擴(kuò)建而進(jìn)行的220kV母線保護(hù)擴(kuò)容工作嚴(yán)格按照上述不停電接入母線保護(hù)的方案實(shí)施，最終使500kV孱陵智能化變電站220kV母線保護(hù)安全正確的投入了運(yùn)行。其為今后湖北省內(nèi)500kV智能變電站母線保護(hù)擴(kuò)容及檢驗(yàn)工作提供了一定的指導(dǎo)性作用。

[1]戴世強(qiáng),裘愉濤,吳靖,侯偉宏．智能變電站擴(kuò)建110kV母差保護(hù)不停電接入的實(shí)踐[J]．浙江電力,2014(11)．

[2]易永輝．基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的變電站自動(dòng)化若干關(guān)鍵技術(shù)研究[D]．浙江大學(xué),2008．

[3]童杰,陳曉剛,侯偉宏．智能變電站不停電電力系統(tǒng)繼電保護(hù)校驗(yàn)技術(shù)[J]．水電能源科學(xué),2013(07)．

[4]朱維鈞,林冶,唐志軍．智能變電站不停電擴(kuò)建方案的研究[J]．電力與電工,2013(01)．

程乾（1983—），男，湖北武漢人，大學(xué)本科，工程師，現(xiàn)供職于國網(wǎng)湖北省檢修公司，研究方向：繼電保護(hù)。

常亮（1979—），男，湖北武漢人，大學(xué)本科，工程師，現(xiàn)供職于國網(wǎng)湖北省檢修公司，研究方向：繼電保護(hù)及自動(dòng)化。

彭迅（1984—），男，湖北武漢人，大學(xué)本科，工程師，現(xiàn)供職于國網(wǎng)湖北省檢修公司，研究方向：繼電保護(hù)及自動(dòng)化。