郝 偉，白 瑞，韓啟華

（1.國(guó)網(wǎng)山西省電力公司電力科學(xué)研究院，山西 太原 030001；2.國(guó)網(wǎng)大同供電公司，山西 大同 037008）

常規(guī)變電站500 kV二次系統(tǒng)智能化改造方案的探討

郝 偉1，白 瑞1，韓啟華2

（1.國(guó)網(wǎng)山西省電力公司電力科學(xué)研究院，山西 太原 030001；2.國(guó)網(wǎng)大同供電公司，山西 大同 037008）

針對(duì)常規(guī)變電站500 kV二次系統(tǒng)智能化改造過(guò)程中面臨的技術(shù)問(wèn)題，引入中間轉(zhuǎn)發(fā)智能設(shè)備實(shí)現(xiàn)不同二次系統(tǒng)之間的信息交互，對(duì)變電站500 kV二次系統(tǒng)智能化的改造方案與實(shí)施過(guò)程進(jìn)行深入探討，提出500 kV縱向改造調(diào)試方案和橫向改造調(diào)試方案，通過(guò)分析各改造方案的特點(diǎn)和應(yīng)用條件，提出了相應(yīng)的建議。

智能變電站；中間轉(zhuǎn)發(fā)智能設(shè)備；智能化改造

0 引言

為了滿足智能電網(wǎng)對(duì)500 kV變電站智能化的要求，500 kV常規(guī)變電站二次系統(tǒng)智能化改造將是今后我國(guó)智能電網(wǎng)建設(shè)的主要內(nèi)容之一。變電站500 kV系統(tǒng)是我國(guó)超高壓主干輸電網(wǎng)的重要節(jié)點(diǎn)，其二次設(shè)備的智能化改造過(guò)程中要求盡量縮短相關(guān)一次設(shè)備的停運(yùn)時(shí)間，避免對(duì)電網(wǎng)的運(yùn)行方式產(chǎn)生重大影響。改造只能按停電計(jì)劃分步實(shí)現(xiàn)，意味著站內(nèi)長(zhǎng)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)。所以，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，制定安全、可靠、合理、有序、高效的改造方案，是500kV二次系統(tǒng)智能化改造的核心問(wèn)題。

1 改造難點(diǎn)與解決思路

變電站新舊二次系統(tǒng)過(guò)渡期間，智能型與常規(guī)型二次系統(tǒng)之間的信息交互難以避免。為了保證二次系統(tǒng)功能的完整性，需采取臨時(shí)技術(shù)措施。中間轉(zhuǎn)發(fā)智能設(shè)備的功能可實(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(guò)智能電子設(shè)備IED（IntelligentElectronic Device） 與中間轉(zhuǎn)發(fā)智能設(shè)備之間的臨時(shí)文件配置，中間轉(zhuǎn)發(fā)智能設(shè)備收到智能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，當(dāng)中間轉(zhuǎn)發(fā)智能設(shè)備通過(guò)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(guò)光纜介質(zhì)傳遞給智能IED設(shè)備，見(jiàn)圖1。

圖1 中間轉(zhuǎn)發(fā)智能設(shè)備示意圖

基于中間轉(zhuǎn)發(fā)智能設(shè)備的研發(fā)與應(yīng)用，500 kV二次系統(tǒng)的智能化改造方案可分為縱向與橫向兩種。

2 縱向改造方案

縱向改造方案的基本思路為，首先分別進(jìn)行母線二次系統(tǒng)及所有邊斷路器二次系統(tǒng)改造；其次按照停電計(jì)劃，逐步將中斷路器二次系統(tǒng)、出線間隔二次系統(tǒng)智能化改造。

2.1 母線保護(hù)及邊斷路器保護(hù)改造

分別將I母、II母的母線二次系統(tǒng)及全站所有邊斷路器二次系統(tǒng)進(jìn)行改造。由于500 kV系統(tǒng)常采用3/2接線方式，母線及邊斷路器二次系統(tǒng)的改造過(guò)程不會(huì)影響各出線正常運(yùn)行，有利于減輕改造所造成的停電影響，見(jiàn)圖2。

圖2 500 kV縱向改造方案示意圖1

母線及邊斷路器二次系統(tǒng)基本智能化后，中斷路器二次系統(tǒng)、出線間隔二次系統(tǒng)尚未改造。邊斷路器與中斷路器二次系統(tǒng)、邊斷路器與出線間隔二次系統(tǒng)之間的信息交互功能必須由中間轉(zhuǎn)發(fā)智能設(shè)備實(shí)現(xiàn)。例如，線路保護(hù)裝置給邊斷路器保護(hù)的啟動(dòng)失靈、閉鎖重合閘信息；邊斷路器保護(hù)采集的線路間隔電壓信息等。此外，線路保護(hù)、中斷路器保護(hù)裝置對(duì)邊斷路器的跳閘，可改接至邊斷路器智能終端控制回路實(shí)現(xiàn)。

改造安裝完成后，不涉及跨間隔的單體靜態(tài)試驗(yàn)與整組試驗(yàn)可以正常進(jìn)行。中斷路器和出線間隔保護(hù)A、B套可分別短時(shí)停運(yùn)，對(duì)跨間隔的邊斷路器開(kāi)關(guān)、邊斷路器保護(hù)傳動(dòng)與互聯(lián)試驗(yàn)。

2.2 中斷路器和出線間隔二次系統(tǒng)改造

母線與邊斷路器二次系統(tǒng)改造完成后，母線及邊斷路器可同時(shí)帶電運(yùn)行。此時(shí)，改造可向中斷路器延伸。若選擇進(jìn)行間隔1及5012中斷路器改造，待停電完畢，將5012斷路器、間隔1智能二次設(shè)備系統(tǒng)按照設(shè)計(jì)要求組建安裝，見(jiàn)圖3。

拆除5012與5013二次系統(tǒng)之間、5012與5011二次系統(tǒng)之間、間隔1與5013二次系統(tǒng)之間依靠中間轉(zhuǎn)發(fā)智能設(shè)備進(jìn)行交互的臨時(shí)接線，轉(zhuǎn)換為正式智能二次系統(tǒng)。改造后，5011、5012、5013、間隔1二次系統(tǒng)全部實(shí)現(xiàn)智能化。

圖3 500 kV縱向改造方案示意圖2

通過(guò)中間轉(zhuǎn)發(fā)智能設(shè)備實(shí)現(xiàn)5012與間隔4二次系統(tǒng)之間的信息交互。例如，間隔4保護(hù)裝置給5012斷路器保護(hù)的啟動(dòng)失靈信息、閉鎖重合閘信息；5012斷路器保護(hù)給間隔4保護(hù)的失靈動(dòng)作啟動(dòng)遠(yuǎn)傳信息等。

間隔4二次系統(tǒng)對(duì)5012斷路器的跳閘，可改接至5012斷路器智能終端控制回路中實(shí)現(xiàn)。

待5012與間隔1二次系統(tǒng)徹底改造完之后，間隔4保護(hù)A、B套可分別對(duì)5012進(jìn)行傳動(dòng)與互聯(lián)試驗(yàn)，無(wú)誤后，可投入5012與間隔1運(yùn)行。本接線串只剩余間隔4二次系統(tǒng)尚未改造。間隔4可按照停電計(jì)劃擇機(jī)智能化改造，待間隔4二次系統(tǒng)改造完畢，第一接線串智能化改造完成。

其余接線串的改造流程與調(diào)試方法基本與上述步驟類(lèi)似?？傮w流程見(jiàn)圖4。

圖4 500 kV縱向改造流程圖

3 橫向改造方案

橫向改造方案的基本思路為：按接線串進(jìn)行改造，每個(gè)階段需要同接線串的兩個(gè)出線間隔同時(shí)停電，將同接線串所有二次系統(tǒng)智能化改造后，再分別對(duì)母線二次系統(tǒng)進(jìn)行改造。

3.1 按接線串智能化改造

假如首先對(duì)第一接線串的二次設(shè)備進(jìn)行智能化改造。則5011、5012、5013、間隔1、間隔4全部停電，同時(shí)改造。二次系統(tǒng)搭建完成后，對(duì)各斷路器間隔、出線間隔的二次系統(tǒng)進(jìn)行靜態(tài)試驗(yàn)和互聯(lián)試驗(yàn)。由于I母、II母處于帶電狀態(tài)，其二次系統(tǒng)屬于常規(guī)型系統(tǒng)，5011斷路器智能型二次系統(tǒng)與I母常規(guī)型二次系統(tǒng)之間、5013斷路器智能型二次系統(tǒng)與II母常規(guī)型二次系統(tǒng)之間的信息交互需要通過(guò)中間轉(zhuǎn)發(fā)智能設(shè)備臨時(shí)轉(zhuǎn)接。例如，母線保護(hù)啟動(dòng)邊斷路器失靈保護(hù)信息；邊斷路器失靈保護(hù)動(dòng)作啟動(dòng)母線差動(dòng)保護(hù)信息；邊斷路器保護(hù)采集母線電壓等。此外，母線保護(hù)動(dòng)作跳邊斷路器的跳閘電纜可轉(zhuǎn)接到相應(yīng)斷路器智能終端控制回路實(shí)現(xiàn)。其過(guò)程見(jiàn)圖5。

圖5 500 kV橫向改造方案示意圖

第一接線串智能化改造完成后，按照相同的思路，對(duì)500 kV系統(tǒng)其余接線串進(jìn)行改造。

3.2 母線系統(tǒng)改造

500 kV系統(tǒng)全部按接線串改造完成后，須分別對(duì)I母、II母二次系統(tǒng)進(jìn)行改造。假如首先改造I母，則I母的邊斷路器全部停電，進(jìn)行二次系統(tǒng)智能化改造，同時(shí)，將I母母線保護(hù)與各支路之間通過(guò)中間轉(zhuǎn)發(fā)智能設(shè)備交互信息的臨時(shí)接線分別拆除。

I母智能型二次系統(tǒng)搭建完成后，可對(duì)其單體及互聯(lián)試驗(yàn)，試驗(yàn)無(wú)誤后，將I母投入運(yùn)行。I母二次系統(tǒng)改造完成后，按計(jì)劃對(duì)II母二次系統(tǒng)進(jìn)行智能化改造，方法與步驟與改造I母二次系統(tǒng)時(shí)相同。待II母二次系統(tǒng)改造完成后，站內(nèi)500 kV系統(tǒng)改造完畢。整體流程見(jiàn)圖6。

圖6 500 kV橫向改造方案流程圖

4 建議

縱向改造方案采用先改造母線系統(tǒng)，后改造各間隔系統(tǒng)的順序。母線及邊斷路器二次系統(tǒng)的改造過(guò)程不會(huì)影響各出線正常運(yùn)行，有利于減輕因改造而造成的停電影響，提高了工作效率。改造停電計(jì)劃可靈活制定，各間隔的停電順序?qū)φw改造影響小。缺點(diǎn)在于智能型系統(tǒng)和常規(guī)型系統(tǒng)之間的信息交互量較大，需通過(guò)中間轉(zhuǎn)發(fā)智能設(shè)備進(jìn)行轉(zhuǎn)接，相關(guān)接入與拆除工作繁瑣。建議接線串?dāng)?shù)與出線較多、停電影響較大的樞紐變電站采用縱向改造方案。橫向改造方案采用先改造各接線串二次系統(tǒng)，后改造母線二次系統(tǒng)的順序。每接線串改造需兩個(gè)間隔同時(shí)停運(yùn)，改造靈活性不如縱向改造方案。優(yōu)點(diǎn)在于智能型系統(tǒng)和常規(guī)型系統(tǒng)之間的信息交互量較小，僅涉及到母線二次系統(tǒng)與邊斷路器二次系統(tǒng)之間的個(gè)別交互信息。建議接線串?dāng)?shù)與出線較少、停電影響較小的變電站采用橫向改造方案。

Discussion on Intelligentized Reconstruction Scheme of 500 kV Secondary System at Conventional Substation

HAOWei1，BAIRui1，HAN Qi-hua2
（1.State Grid Shanxi Electric Power Research Institute of SEPC，Taiyuan，Shanxi 030001，China;2.State Grid Datong Power Supply Company of SEPC，Datong，Shanxi 037008，China）

In view of the technique problems in the intellectualized reconstruction of conventional substation 500 kV secondary system，mediating IED was introduced to realize information interchange between two different secondary systems.Modification program and implementing process of 500 kV secondary system reconstruction are profoundly discussed in this thesis.Based upon the analysis about the characteristicsand application conditionsof reconstruction schemes，some recommendationsare presented.

smartsubstation；mediating IED；intelligentized reconstruction

TM76

B

1671-0320（2014）03-0005-03

2014-01-04，

2014-03-29

郝 偉（1979-），男，山西太原人，2008年畢業(yè)于華北電力大學(xué)電力系統(tǒng)及自動(dòng)化專業(yè)，碩士，工程師，從事電力系統(tǒng)繼電保護(hù)工作；

白 瑞（1969-），男，山西五臺(tái)人，1999年畢業(yè)于華北電力大學(xué)電力系統(tǒng)及自動(dòng)化專業(yè)，碩士，高級(jí)工程師，從事電力系統(tǒng)繼電保護(hù)工作；

韓啟華（1966-），男，山東淄博人，1987年畢業(yè)于山西省電力高等專科學(xué)校電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化專業(yè)，工程師，從事繼電保護(hù)專業(yè)工作。