數字化變電站擴建時的不停電接口方案及實施

裘愉濤，王悅，吳雪峰，周國慶，楊運有

（1.浙江電力調度通信中心，杭州310007；2.金華電業局，浙江金華321001）

數字化變電站擴建時的不停電接口方案及實施

裘愉濤1，王悅1，吳雪峰2，周國慶2，楊運有2

（1.浙江電力調度通信中心，杭州310007；2.金華電業局，浙江金華321001）

常規變電站擴建時電纜點對點的聯系清晰可見，而數字化變電站中所有智能電子設備的信息交互都呈現為抽象的網絡信息流，待投產的設備與其他運行設備接入到同一臺交換機，擴建時既要保證試驗的完整性和安全性，又要保證供電的可靠性。以芝堰變電站220 kV下涯Ⅰ線間隔擴建為例，介紹了一種不影響供電可靠性和不停用一次設備的擴建接口方案。

數字化變電站；擴建；不停電；調試方案

0 引言

隨著電網的不斷發展和電力市場化改革的深入，對電網安全經濟運行和供電質量的要求也不斷提高，變電站作為輸配電系統的信息源和執行終端，要求提供的信息量和實現的集成控制越來越多，數字化、信息化以及信息模型化的要求越來越迫切。數字化變電站提高了變電站運行的自動化水平和管理效率，優化了變電站設備的壽命周期成本，是今后變電站的發展方向[1]。500 kV芝堰變電站于2009年7月投入運行，遠景將與浙西核電或浙西特高壓等站點連接，在華東500 kV電網中具有重要的地位。

數字化變電站擴建時，繼電保護設備也要相應擴建，與常規變電站擴建時電纜點對點的聯系清晰可見[2]不同，數字化變電站擴建時，需要根據IEC 61850標準，修改系統中使用的說明文檔、設備的配置參數文檔、系統數據、信息模型文檔及系統和設備的配置文件等項目。GOOSE信息采用網絡發布[3]，待聯調的檢修設備與其他運行設備可能接入到同一臺交換機。接口過程中既要保證母差保護接口試驗的完整性和安全性，又要保證供電的可靠性。本文以芝堰變電站220 kV下涯Ⅰ線間隔擴建為例，結合工程實際，介紹了一種不影響供電可靠性和不停用一次設備的擴建接口方案。

1 運行現狀及實施難點

500 kV芝堰變電站220 kV GOOSE網絡A網和B網單獨組網，220 kV GOOSE網絡如圖1及圖2所示。同一間隔的線路保護、智能終端、測控接于同一交換機，1臺交換機不得接入同一方向的2條出線的保護，最多能接入4個間隔的相關IED設備。測控只接入第一套GOOSE網，母差保護及公用設備接于母線交換機。其中，母聯、分段保護、終端的2個GOOSE口分別接到2套網絡的間隔交換機。

圖1 220kV GOOSE A網

220 kV GOOSE網每個小室每組均設置4臺交換機，全站共需交換機16臺。在此接線方式下，同一線路間隔層設備之間的數據交互不必通過母線交換機，如某間隔交換機故障時，最多影響4條出線的某套保護，且不會影響同一出線方向的另一條線路的保護。

本次擴建間隔為220 kV下涯Ⅰ線、Ⅱ線，如圖3虛框內所示。數字化變電站中所有IED的GOOSE信息交互都通過交換機實現，變電站擴建過程中一定會存在擴建設備與運行設備的接口工作[4]，但芝堰變電站GOOSE網絡因為設計時采用了網采網跳，交換機不按間隔配置，若不采取措施，擴建過程中必定會出現接口設備與其他運行設備共網的情況[5]。運行設備的間隔與間隔之間報文一般通過虛擬局域網（VLAN）標識進行區分隔離[6]，既要保證擴建接口試驗的完整性與安全性，又要保證不影響供電可靠性，這是數字化變電站擴建中二次實施方案的難點。因此，制定可靠的二次接口調試方案是十分必要的。

圖2 220kV GOOSE B網

圖3 擴建示意圖

2 3種接口方案

下涯Ⅰ，Ⅱ間隔擴建中220 kV第一套母差2BP、第二套母差2PCS保護接口工作由于涉及母差保護CID文件變動，原則上需對母差保護所有GOOSE虛端子連線進行試驗，保證回路的正確性。由于芝堰變電站是基于IEC 61850規約的智能化變電站，取消了傳統的二次電纜，大量采用光纖網絡，由GOOSE信號取代了原來的二次信號。變電站僅保留了1塊硬壓板，其余采用信息化的軟壓板，設備之間僅失靈啟動回路設置接收和發送軟壓板，其他信號只設置發送軟壓板。在此種技術條件下，如何實施二次接口，沒有成熟的經驗可以借鑒。

在實施擴建的過程中，根據現場實際情況，制定了以下3種接口方案。

2.1 停用一次設備接口方案

（1）停電方式：220 kV正母分段、副母分段、2號母聯、堰萬4Q11、堰松4Q12線路開關、蘭堰線/3號主變壓器5022開關、3號主變壓器5023開關、3號主變壓器220 kV開關改冷備用，220 kV 1BP，1PCS，2BP，2PCS母差保護改停用。

（2）安全措施：將上述停役設備的保護及智能終端的“裝置檢修”硬壓板投入。在進行回路驗證時投入母差保護相應的GOOSE發送軟壓板，對側如有GOOSE接收軟壓板也需投入。退出其余GOOSE軟壓板，確保安全隔離。

（3）需完成的試驗：220 kV第一套母差保護2BP全部GOOSE虛端子連線表、220 kV第二套母差保護2 PCS全部GOOSE虛端子連線表。

（4）注意事項：在試驗“1BP/PCS 220 kV正/副母分段開關失靈啟動2BP/PCS母差”GOOSE虛端子連接時，由于220 kV正/副母Ⅰ段及母線上各出線、1號母聯開關處于運行狀態，需取下1BP/PCS母差跳閘出口軟壓板和保護總出口軟壓板，同時檢查母差保護“裝置檢修”硬壓板是否可靠投入，做好安全措施后方可進行試驗。

2.2 保護輪停接口方案

（1）停電方式：220 kVⅡ段正/副母及各出線、3號主變壓器220 kV開關、220 kV正母分段開關、220 kV副母分段開關、220 kV 2號母聯開關一次設備均不停役，采取220 kV第一套母差1BP/2BP、第二套母差1PCS/2PCS保護輪停方式，同時相關間隔對應第一套、第二套保護及智能終端陪停。

（2）安全措施（以第一套為例）：將220 kV第一套母差2BP保護及下涯Ⅰ/Ⅱ間隔保護裝置、智能終端的“裝置檢修”硬壓板投入。由于一次設備運行，為防止誤跳運行開關，需檢查確認所有運行設備的保護裝置及智能終端的“裝置檢修”硬壓板已取下。在進行與下涯Ⅰ，Ⅱ間隔回路驗證時投入母差保護相應的GOOSE發送軟壓板，對側如有GOOSE接收軟壓板也需投入。退出其余運行間隔GOOSE軟壓板，做到安全隔離。拔下220 kVⅡ段側GOOSE A網交換機運行間隔光口，做好與運行設備的物理隔離。

（3）需完成的試驗：220 kV第一套母差保護2BP與下涯Ⅰ/Ⅱ間隔GOOSE虛端子連線表、220 kV第二套母差保護2PCS與下涯Ⅰ/Ⅱ間隔GOOSE虛端子連線表。

（4）注意事項：在此停電方式下，一次設備均不停役，無法對原運行間隔與母差保護GOOSE虛端子連線進行傳動驗證，只能對下涯Ⅰ/Ⅱ間隔與母差保護相關回路進行驗證。試驗不完整，原運行間隔與母差保護GOOSE虛端子連線的正確性只能由廠家保證。

2.3 不停電接口方案

（1）停電方式：220 kVⅡ段正、副母及各出線、3號主變壓器各側開關、220 kV正母分段開關、220 kV副母分段開關、220 kV 2號母聯開關、堰萬4Q11線開關、堰松4Q12線開關一次設備、保護裝置、智能終端均不停役；只停用220 kV第一套母差1BP/2BP、第二套母差1PCS/2PCS保護。

（2）安全措施：將220 kV第一套母差2BP保護及下涯Ⅰ/Ⅱ間隔保護裝置、智能終端的“裝置檢修”硬壓板投入。取下220 kV第一套母差1BP保護“裝置檢修”硬壓板并拉開220 kV第一套母差1BP保護裝置電源的空氣開關。取下母差保護跳運行間隔、3號主變壓器失靈聯跳、啟動失靈GOOSE軟壓板，做到安全隔離，并對壓板狀態進行確認。

（3）需完成的試驗：220 kV第一套母差保護2BP與下涯Ⅰ/Ⅱ間隔GOOSE虛端子連線表、220 kV第二套母差保護2 PCS與下涯Ⅰ/Ⅱ間隔GOOSE虛端子連線表。

（4）注意事項：由于母差保護一期已按最大化配置，要求下涯Ⅰ/Ⅱ間隔南瑞繼保、北京四方保護裝置及智能終端和南瑞科技測控裝置對模型進行更改，保證與一期設備完全一致，以適應母差保護。因此無需對母差保護CID文件進行變動，母差保護原有回路無需進行試驗，只需對下涯Ⅰ/Ⅱ間隔進行試驗。

表1 220kV 2BP試驗方案

3 不停電方案的實施

3.1 方案比較

3.1.1 驗證項目完整性

對于常規非數字化變電站，繼電保護規程規定二次電纜未改動時無需進行試驗驗證，而數字化變電站中每個IED裝置ICD文件的增加或變動，都將重新生成全站SCD文件，然后導出CID文件進行下裝。在修改母差原運行設備ICD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。

方案2.1能對所有GOOSE輸入輸出重新驗證；方案2.2試驗不完整，只能對新建的下涯Ⅰ/Ⅱ間隔與母差保護相關回路進行驗證；而方案2.3由于CID無需重新下裝，因此只需對新建的下涯Ⅰ/Ⅱ間隔與母差保護相關回路進行驗證，試驗完整。

3.1.2 供電可靠性

方案2.1需要停役正、副母Ⅱ段母線上所有間隔，運行方式薄弱，可靠性差；方案2.2與方案2.3無需停電，可靠性高。

3.1.3 試驗安全性

3個方案均只能通過投入“裝置檢修”硬壓板及退出出口軟壓板來保證安全。

經綜合比較，確定選取不停電接口方案，既可保證母差試驗的完整性，又能保證供電的可靠性。

3.2 220kV母差試驗方案

對220 kV 2BP與2PCS母線差動保護與新建的下涯Ⅰ線間隔進行相關邏輯試驗，其中2BP試驗內容見表1。

4 結語

數字化變電站是未來電網技術的發展趨勢，是統一堅強智能電網的重要基礎和支撐，對數字化站的擴建工程將會越來越多。數字化變電站的首期建設應對二次公用設備（如母差、故障錄波等）進行最大化配置，此舉將極大地方便于后期運行及擴建工作的開展。本文介紹了實施擴建的3種二次接口方案，并分析了各方案的優劣，其中不停電接口方案在擴建過程中既能確保供電安全可靠又確保了試驗完整性，在500 kV芝堰變電站擴建工程中成功實施，效果良好。

[1]吳雪峰，劉艷敏，施戰遼，等.數字化變電站智能終端柜降溫方案[J].水電能源科學，2012，30（5）∶52-56.

[2]盛獻飛，吳雪峰，周滔滔，等.500 kV數字化變電站擴建時的二次調試方案及安全措施[J].電力建設，2012，33（8）∶39-42.

[3]杜浩良，李有春，盛繼光.基于IEC 61850標準數字化與傳統繼電保護的比較[J].電力系統保護與控制，2009，37（24）∶172-176.

[4]邱智勇，陳建民，朱炳銓.基于IEC 61850標準的500 kV三層結構數字化變電站建設[J].電力系統自動化，2009，33（12）∶103-107.

[5]徐成斌，孫一民.數字化變電站過程層GOOSE通信方案[J].電力系統自動化，2007，31（19）∶91-94.

[6]周國慶，邱子平，李賽丹，等.數字化變電站的實現及檢修模式探討[J].浙江電力，2008，23（6）∶73-76.

（本文編輯：龔皓）

Outage-prevented Interface Scheme during Extension of Digital Substations and Its Implementation

QIU Yu tao1，WANG Yue1，WU Xue feng2，ZHOU Guo qing2，YANG Yun you2
（1.Zhejiang Electric Dispatch and Telecommunication Center，Hangzhou 310007，China；2.Jinhua Power Supply Bureau，Jinhua Zhejiang 321001，China）

The point-to-point connection of cables can be clearly seen during extension of conventional substation,However,the information interaction of all smart electronics in digital substations appears abstract network information flow.The equipment to be put into operation and other operating equipment are connected to the same exchanger.During extension,completion and safety of the test as well as power supply reliability need to be guaranteed.Takes the interval extension of 220 kV Xiaya I line of Zhiyan substation as an example,the paper introduces an interface scheme neither influencing power supply reliability nor shutting down the primary equipment.

digital substation;extension;uninterrupted power supply;commissioning program

TM764.2+5

：B

：1007-1881（2013）10-0016-04

2013-07-04

裘渝濤（1967-），男，浙江嵊州人，高級工程師，從事繼電保護管理與智能變電站技術研究工作。