馮正偉，楊鑫，何祥文

（國網(wǎng)浙江省電力公司檢修公司，浙江金華321000）

500 kV常規(guī)變電站智能化改造方案的探討

馮正偉，楊鑫，何祥文

（國網(wǎng)浙江省電力公司檢修公司，浙江金華321000）

隨著智能變電站技術的日益成熟與發(fā)展，常規(guī)變電站智能化改造將成為電網(wǎng)發(fā)展的必然趨勢。結合浙江金華500 kV雙龍變智能化改造的工程實踐，研究了常規(guī)變電站智能化改造的技術方案以及改造過程遇到的技術難題，對監(jiān)控系統(tǒng)、遠動通信系統(tǒng)、母差和主變保護分別提出了各自的改造方案，可為常規(guī)變電站的智能化改造提供參考。

變電站；智能化改造；保護裝置；過渡接口

0 引言

隨著智能化變電站相關技術的日益成熟，使得智能化成為未來變電站自動化技術的發(fā)展趨勢。與常規(guī)變電站相比，智能變電站實現(xiàn)了信息數(shù)字化，信息傳遞網(wǎng)絡化，通信模型標準化，各種設備和功能可以共享統(tǒng)一的信息平臺，使智能變電站在系統(tǒng)可靠性、經(jīng)濟性、維護簡便性方面比常規(guī)變電站均有大幅度提升[1]。

由于常規(guī)變電站智能化改造過程中不可能將全站設備停電進行改造，所以變電站內的運行設備只能按間隔逐一停運進行改造，且跨間隔設備不能長時間退出運行。以下分析了浙江500 kV雙龍變電站（簡稱雙龍變）智能化改造中的基本原則、技術方案和關鍵技術等，尤其對涉及的開關量改造部分進行了詳細的討論，由于雙龍變此次智能化改造中未對電壓、電流等模擬量回路進行智能化改造，故未涉及。

1 智能化改造范圍及總體方案

1.1 智能化改造范圍

500 kV雙龍變是華東電網(wǎng)和浙江電網(wǎng)中一座重要的樞紐變電站，已建500 kV主變壓器（簡稱主變）3組，每臺容量為750 MVA變壓器；500 kV出線10回，220 kV出線14回；無功補償裝置共9組，包括4組電容器和5組電抗器；另外配有直流融冰兼無功補償裝置1套。500 kV主接線全部采用3/2接線，已按遠景規(guī)模建成6個完整串，3號主變經(jīng)斷路器接至500 kVⅡ母線。

500 kV雙龍變電站智能化改造工作主要有：按智能化變電站的要求更換計算機監(jiān)控系統(tǒng)；更換不滿足DL/T 860標準要求的保護設備和直流系統(tǒng)；取消220 kV旁路母線和500 kV出線隔離開關、新建500 kV和220 kV繼保小室等。

1.2智能化改造總體方案

500 kV雙龍變嚴格按照智能變電站標準進行改造，改造后站內設置3層2網(wǎng)，即站控層、間隔層、過程層以及站控層網(wǎng)絡和過程層網(wǎng)絡，3層設備之間通過2層以太網(wǎng)絡完成信息集成及交互。

其中站控層的MMS（制造報文規(guī)范）網(wǎng)絡采用典型的雙星形結構。500 kV和220 kV系統(tǒng)過程層各設置雙星形GOOSE（面向通用對象的變電站事件）網(wǎng)絡；35 kV無功設備智能終端單套配置，35 kV無功設備以及所用變采用保護、測控一體化的四合一裝置，裝置通過電口接至站控層MMS網(wǎng)。不再獨立配置無功設備自動投切裝置，無功設備的自動投切功能由測控系統(tǒng)軟件實現(xiàn)。

站控層和間隔層設備配置按一體化監(jiān)控系統(tǒng)架構進行改造，需更換全站監(jiān)控系統(tǒng)以及站內大部分保護設備。其中智能化改造后繼電保護采用模擬采樣、光纖跳閘模式，即過程層只配置智能終端、不配置合并單元，更換的保護、測控、錄波裝置需留有電流、電壓模擬量接入回路。

其他二次設備改造內容包括新配時間同步系統(tǒng)；進行交直流一體化電源改造等。

2 站控層改造方案

2.1 監(jiān)控系統(tǒng)改造方案

變電站智能化改造關鍵是保證在全站不停電的情況下實現(xiàn)安全、可靠、平穩(wěn)過渡，因此智能化改造必須根據(jù)一次系統(tǒng)停電計劃，分階段、分層次逐步進行[2]。常規(guī)設計方案是各測控、保護等智能裝置逐個改造后通過DL/T 860標準規(guī)約接入智能化站控層MMS網(wǎng)絡，未改造的二次設備通過網(wǎng)絡IEC 103規(guī)約仍接入原監(jiān)控系統(tǒng)站控層網(wǎng)絡。

由于改造過程中，原站控層系統(tǒng)和新增的智能化站控系統(tǒng)同時運行，隨著間隔層設備改造的實施，2個系統(tǒng)分別接收和處理站內一部分數(shù)據(jù)，導致2個站控層計算機監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)不完整。這樣既造成監(jiān)控后臺和調度通信中心信息的嚴重缺失，同時由于2套監(jiān)控系統(tǒng)信息的不完整，導致站控層邏輯閉鎖的不完整，給變電站的安全運行帶來隱患。

為了確保改造過渡過程中2個系統(tǒng)都具備完整的數(shù)據(jù)，原站控層系統(tǒng)和智能化站控系統(tǒng)之間需實時交換數(shù)據(jù)，采用圖1所示的過渡方案。

圖1 監(jiān)控自動化系統(tǒng)過渡方案

通過配置4臺網(wǎng)絡IEC 103規(guī)約和DL/T 860規(guī)約相互轉換的網(wǎng)絡規(guī)約轉換設備，連接智能化站控層MMS網(wǎng)絡和原監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡，實現(xiàn)原站控層系統(tǒng)和新增智能化站控層系統(tǒng)的數(shù)據(jù)實時雙向交換。改造過渡階段，原站控層系統(tǒng)和新增智能化站控層系統(tǒng)均獲取完整的數(shù)據(jù)，從而保障了改造期間站控層邏輯閉鎖功能的完整性。同時整個工程過渡期間，運行人員可只通過新建智能系統(tǒng)操作員站就實現(xiàn)對全站設備的監(jiān)視和控制，大大減輕運行人員負擔及誤操作風險。

2.2 遠動通信系統(tǒng)改造方案

在原遠動工作站與調度的連接不中斷的情況下，組織新的遠動通道，并且2套系統(tǒng)都具備完整的數(shù)據(jù)傳輸功能。在整個改造過程中，保持原遠動系統(tǒng)數(shù)據(jù)不變，繼續(xù)向調度上送數(shù)據(jù)。而已改造過的設備通過新的遠動系統(tǒng)上送數(shù)據(jù)，隨著改造工作的推進，所有信息最后都通過新的遠動系統(tǒng)上送至調度端，改造結束后新遠動系統(tǒng)投運，原遠動系統(tǒng)退役，遠動通信系統(tǒng)過渡方案見圖2。

圖2 遠動通信系統(tǒng)過渡方案

新開通告警直傳遠程瀏覽通道，在改造間隔投運前完成完整遠程瀏覽圖形和告警直傳點的配置，隨著改造間隔的增加同步進行告警直傳和遠程瀏覽的核對。改造過程中對向調度傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進行分類、整合和優(yōu)化，重要告警和信號通過遠動通道直采直送，其他告警信息和綜合分析結果信息通過告警直傳上送調度（調控）中心。

3 保護裝置的改造方案

在智能化改造過程中，各間隔設備按停電計劃進行逐一改造，更換改造相應間隔的線路保護、斷路器保護、測控裝置等設備。而對于公共保護裝置，如500 kV母差保護、220 kV母差保護、主變保護等，由于涉及多個間隔設備，導致出現(xiàn)已改造間隔和未改造間隔同時接入新保護的問題。

3.1500 kV母差保護改造方案

500 kV雙龍變原500 kV母差保護按雙重化配置2套REB103母差保護，在智能化改造過程中按2套母差輪停的方式進行。根據(jù)停電方案，500 kV部分先改造母線保護，后改造間隔保護，因此在改造過程中存在新老間隔設備共存的情況，而未改造的老間隔采用傳統(tǒng)的電纜進行通信，現(xiàn)場未配置智能終端而無法接收新母差保護的跳閘信號，同時原斷路器保護與新母差之間亦無法通信。

因此在500 kV母差保護改造中，采用增加過渡接口裝置方案實現(xiàn)新母差保護與原間隔設備回路的無縫鏈接（見圖3）。原母差保護裝置退出，未改造間隔保護的傳統(tǒng)開入開出量接入過渡接口裝置，并轉換為數(shù)字量后通過光纖接入數(shù)字化母差保護。改造過程中，已完成智能化改造的間隔的智能終端通過光纖接入新母差保護。全部間隔智能化改造完成后，新母差保護接入所有間隔后，過渡裝置可完全撤除。

圖3500 kV母差保護過渡接口示意

3.2220 kV母差保護改造方案

由于500 kV雙龍變220 kV部分只配置了1套REB103母差保護裝置，若將唯一的母差保護停役后再改造，風險太大。因此220 kV部分智能化改造時，采用了先改造各間隔保護，再改造母差保護的方案。待所有間隔保護改造完成后，投入一套新母差保護，再將老母差保護退出運行，之后再投入第2套新母差保護。因此在220 kV部分改造過程中，需解決新間隔保護與老母差保護的通信問題。

在220 kV改造過程中增加了原母差保護過渡接口裝置（見圖4），新間隔保護與原母差保護的通信通過過渡接口裝置轉接，硬接點與GOOSE信號的轉換。另外由于原母差保護的電流、電壓回路不變，隔離開關輔接點回路不變，新母差保護通過智能終端接入另一組TA次級和隔離開關輔接點。在第2次輪停時完成原母差保護回路拆除和第2套新母差回路搭接。

圖4220 kV母差保護過渡接口示意

改造過程中由于REB103中不含失靈電流判別功能，改造期間各間隔增加一套電流判別裝置。第2次輪停時，拆除停電間隔電流判別裝置。

3.3 主變保護改造方案

由于主變保護的智能化改造先于220 kV系統(tǒng)改造，因此通過臨時增設主變過渡接口裝置解決了新主變保護與原220 kV系統(tǒng)保護的通信。

新設主變過渡接口裝置屏內含3臺主變過渡接口裝置和1臺測控裝置（見圖5）。其中主變接口裝置用于接收新主變保護啟動中壓側失靈開入、解除中壓側母線保護復壓閉鎖、跳中壓側母聯(lián)GOOSE光信號，并將其轉換成電信號，轉發(fā)給相應裝置；同時接收220 kV母差保護跳閘的電信號，并將其轉換成光信號送至主變保護；測控裝置用于監(jiān)視主變接口裝置與220 kV母線保護、220 kV母聯(lián)保護之間GOOSE通信情況。

圖5 主變保護過渡接口示意

在改造過程中需敷設新主變保護至原220 kV母差保護、220 kV母聯(lián)保護和操作箱的過渡電纜，220 kV系統(tǒng)全部改造完成后，主變接口裝置屏退役。

4 結語

常規(guī)變電站通過智能化改造實現(xiàn)了變電站內設備信息數(shù)字化、功能集成化、結構緊湊化、檢修狀態(tài)化、運維高效化，從而達到了降低變電站運維成本、優(yōu)化資源配置、提升運行指標的目的，這也為500 kV變電站的無人值守提供了技術支持和保障。

通過對500 kV雙龍變智能化改造工程中的核心技術要點及創(chuàng)新方案進行深入分析，并已在實際改造工程中得到了應用，為常規(guī)500 kV變電站的智能化改造提供了有益的經(jīng)驗。

[1]田峰，孫平，張士然.常規(guī)變電站數(shù)字化改造的模式研究[J].電力系統(tǒng)保護與控制，2009，37（19）:108-112，115.

[2]夏友斌.500 kV繁昌變智能化改造的設計與實現(xiàn)[J].電工電氣，2013，26（4）:36-41.

（本文編輯：楊勇）

Discussion on Intelligent Transformation Scheme of 500 kV Conventional Substations

FENG Zhengwei，YANG Xin，HE Xiangwen
（State Grid Zhejiang Maintenance Company，Jinhua Zhejiang 321000，China）

With the increasing maturity and development of intelligent substation technology，intelligent transformation of conventional substations becomes an inevitable trend of power grid development.within accordance with engineering practice of intelligent transformation of Zhejiang Jinhua 500 kV Shuanglong substation，the paper investigates technical scheme for intelligent transformation of conventional substations and technical difficulties during the transformation；it proposes transformation schemes for the monitoring system，remote communication system，bus differential protection and main transformer protection，providing reference for intelligent transformation of conventional substations.

substation；intelligent transformation；protection device；transition interface

TM631:TP273+.5

B

1007-1881（2015）01-0020-04

2014-06-26

馮正偉（1984），男，碩士，工程師，主要研究方向為變電運行維護。