過渡接口裝置在500kV變電站保護智能化改造中的應用

申　濤　李月青　趙玉成（. 國網浙江省電力公司檢修分公司，杭州 30000；. 國網嘉興供電公司，浙江 嘉興 3400）

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過渡接口裝置在500kV變電站保護智能化改造中的應用

申濤1李月青1趙玉成2
（1. 國網浙江省電力公司檢修分公司，杭州 310000；2. 國網嘉興供電公司，浙江 嘉興 31400）

摘要針對500kV變電站智能化改造過程中，如何實現智能型二次系統與常規型二次系統之間的信息交互，結合500kV變電站二次系統智能化的改造方案與實施過程，重點介紹了過渡接口裝置在500kV母差保護、220kV母差保護及主變保護智能化改造過程中的應用，以及改造過程中的注意事項。

關鍵詞：智能化改造；繼電保護；過渡接口裝置；500kV變電站

Application of Transition Interface Device in the 500kV Substation Protection Intelligent Transform

Shen Tao1Li Yueqing2Zhao Yucheng3
（1. State Grid Zhejiang Maintenance Company， Hangzhou310000；2. State Grid Jiaxing Power Supply Company， Jiaxing， Zhejiang314000）

Abstract This paper analyzed how to realize information interaction between the Intelligent protection device and conventional protection device， in 500kV substation intelligent transformation process. Introduced the application of transition interface device in the process of 500kV bus protection，220kV bus protection and transformer protection transform， point out the matters needing attention in the process of transformation.

Keywords：intelligent transformation; protection device; transition interface device; 500kV substation

建設統一堅強智能電網已成為未來電網的發展方向和既定目標，智能變電站是智能電網的重要基礎和支撐。國家電網公司已經完成了多個變電站的智能化改造，并計劃在“十二五”期間對約1000座變電站進行智能化改造。

由于常規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，只能按停電計劃分步實施，意味著變電站內長時間既存在常規型二次系統，又存在智能型二次系統，智能型與常規型二次系統之間的信息交互難以避免。改造后的間隔保護裝置采用光纖通過GOOSE報文和MMS報文進行通信，未改造間隔保護裝置通過傳統的電纜進行通信，如何實現硬接點與GOOSE信號間的轉換，即未改造間隔保護的電信號如何轉換成光信號傳遞給已改造的智能型保護裝置，已改造的間隔保護的光信號如何轉換成電信號傳遞給未改造間隔的保護裝置，是500kV變電站二次系統智能化改造的核心問題，也是關系到變電站改造過程中安全穩定運行的重要因素。

本文結合某500kV變電站繼電保護智能化改造實例，分別介紹過渡接口裝置在500kV母差保護、主變保護、220kV母差保護智能化改造過程中的應用，以及改造過程中的注意事項。

1　過渡接口裝置的基本工作原理

過渡接口裝置可實現電纜信息與光纜信息之間的可定義轉換。一方面，通過智能電子設備IED與過渡接口裝置之間的臨時文件配置，過渡接口裝置收到智能IED設備發出的虛端子信息后，能夠驅動定義好的硬電纜信息，提供給尚未進行智能化改造的常規型裝置；另一方面，過渡接口裝置通過電纜接收到常規型裝置發出的硬電纜信息后，能夠驅動指定的虛端子，根據相應的臨時文件配置，通過光纜介質傳遞給智能IED設備[1]，過渡接口裝置原理如圖1所示。

圖1　過渡接口裝置功能示意圖

傳統500kV變電站繼電保護智能化改造，關鍵是改造過程中傳統保護與智能化保護的配合問題，主要是公用設備與間隔保護設備的信息交互，涉及500kV母差保護與500kV邊斷路器保護、220kV母差保護與220kV線路保護、主變保護與220kV母差保護。

當改造后的智能型保護不具備傳統保護的電量開入開出量時，為了保證智能化改造過程中二次系統的完整性，就必須采用過渡接口裝置。目前，過渡接口裝置已在浙江500kV雙龍變和蘭亭變等變電站繼電保護智能化改造過程中成功應用。

2　改造應用實例

某500kV變電站繼電保護智能化改造，更換所有保護、測控、遠動設備為支持DL/T 860的設備，全站按照智能化變電站要求建立“三層兩網”的結構。電流和電壓量采用現有的“直采直送”方式，不配置合并單元。跳閘采用光纖模式，配置智能終端。

考慮到500kV配電系統為3/2接線方式，運行方式調整靈活，且改造次數少、二次接線清晰，220kV配電系統接線復雜，多次改造、二次接線混亂，所以先行改造500kV系統，為220kV系統改造奠定基礎。

下面結合本站改造實例，分別介紹過渡接口裝置在500kV母差保護、主變保護、220kV母差保護智能化改造過程中的應用。

2.1500kV母線保護改造

500kV二次系統先改造母線保護，后改造間隔保護。500kV一次系統采用3/2接線方式，母差保護按雙重化配置。單條母線先停役6天左右，只改造兩套母差，將兩套老母差的電流接入兩套新母差，母線復役的時候新母差投運。

由于500kV母差保護動作后，閉鎖邊斷路器重合閘、邊斷路器保護跟跳，母差保護的跳閘信號需發送至斷路器機構箱。同時，邊斷路器失靈保護要啟動500kV母差保護。500kV新母差保護采用GOOSE通信，現場未改造的斷路器保護及暫未配置智能終端的間隔，采用電纜通信，從而，新舊保護系統間無法接受相互間的信息，無法實現相互之間的啟動和閉鎖。因此，在500kV母差保護改造過程中，采用增加過渡接口裝置的方法來實現新母差與原間隔設備的無縫銜接，如圖2所示。

圖2　500kV母差保護過渡接口裝置示意圖

原有的接在老母差上的出口回路、開入量這些電信號，接入過渡接口裝置，過渡接口裝置安裝于老母差保護屏內。過渡接口裝置至各斷路器保護電纜利用原有母差至各斷路器保護間的舊電纜，無需敷設新電纜。接口裝置通過GOOSE報文與新母差相連，完成后原Ⅰ母母差保護退出，新母差投運。然后進行Ⅱ母線保護智能化改造，改造方法與Ⅰ母線方法相同。

500kV母差保護智能化改造完成后，各間隔輪停，完成間隔內線路、主變保護及斷路器保護的更換，完成智能化改造間隔的智能終端通過光纖直接接入新母差保護。改造期間，未改造間隔保護的傳統開入開出量仍接入過渡接口裝置，經過渡接口裝置轉換成數字量后通過光纖接入數字化母差保護。

全部間隔智能化改造完成后，新母差保護接入所有間隔后，過渡接口裝置及舊電纜可完全撤除。

2.2主變保護改造

今天的鬼子全部都瘋了似的，從早上開始打到落日。鬼子擺出一副拼命的樣子，一個個光著膀子，頭上扎著膏藥布，就連督戰的尉官也只是套了件白褂子，一手舉著王八匣子，一手舞著指揮刀哇啦哇啦地喊著。

由于主變保護的智能化改造先于220kV系統改造，主變保護改造時220kV部分還沒有改造，主變220kV側也參照500kV母差保護改造原則，在主變220kV側增加過渡接口裝置，以實現主變220kV部分與220kV老母差的有效連接。

新設主變過渡接口裝置屏，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、跳中壓側母聯分段GOOSE光信號，并將其轉換成電信號，轉發給相應裝置；同時接收220kV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，如圖3所示。

圖3　主變保護過渡接口裝置示意圖

新主變保護過渡接口裝置屏安裝于原主變保護屏旁，利用原有主變保護至220kV母差保護的舊電纜，無需敷設新電纜。待220kV系統全部改造完成后，過渡接口裝置及過渡接口裝置與220kV母差間的電纜拆除。

2.3220kV母線保護改造

220kV保護改造按照“先改造間隔保護，再改母差保護”實施。原220kV母差保護按雙重化配置，主接線類型：雙母雙段，第一套母差保護不含失靈電流判別功能，第二套母差保護含有失靈電流判別功能。

220kV區域改造期間，停用第一套母差保護（1M、2M、3M、4M），保留第二套母差保護（1M、2M、3M、4M）作為改造期間的母差保護，間隔輪停兩次。改造期間，220kV母線單套母差保護運行。

1）220kV間隔第一次輪停，完成間隔保護改造，完善第一套新母差保護內該改造間隔回路（停用原第一套母差保護，退出原電流等二次回路，用以接入第一套新母差回路，閘刀輔接點通過智能終端接入）。第一次輪停結束后，第一套新母差保護投入運行。改造期間間隔第二套新保護與原第二套母差保護通過過渡接口裝置聯系，實現新間隔保護與老母差保護間母線選線、起動失靈、跳閘及閉鎖重合閘功能[2]，如圖4所示。

圖4　220kV第一輪改造新線路保護老母差保護過渡接口示意圖

圖5　220kV第二輪改造新線路保護新母差保護過渡接口示意圖

3　改造注意事項

常規變電站智能化改造與新站建設不同，也與常規站傳統改造不同。在整個變電站系統的改造工作沒有全部完成之前，新、舊繼電保護二次系統必須協同工作，常規的保護裝置與智能化保護裝置之間還必須進行通信[3]。新舊兩種保護系統并存運行，互為影響，網絡故障、運行程序的錯誤，都有可能引起繼電保護系統閉鎖或誤動等嚴重后果。常規變電站智能化繼電保護改造過程中應當注意以下幾個方面：

1）兩側保護是否匹配。在進行初設時就必須考慮這個問題，如若在改造時才發現兩側保護無法匹配，對側變電站保護更換需要訂貨、安裝調試，會耽誤工期。

2）控制室屏位沖突。老舊變電站在歷次改擴建后基本沒有或僅有極少的空余屏位，如果不新建保護小室，就只能在停電的短暫時間內拆除原有屏位、安裝新屏位來實施改造，這種方案工期長，風險大。有條件的變電站，可以新建保護小室，新小室可采用復合輕質墻板，網架板均可統一生產、統一吊裝，工期短，安裝方便[4]。

3）VLAN的劃分。應注意過程層交換機VLAN的劃分；直跳回路、網跳回路應明確其存在要求，與設計保持一致。準確對裝置IP進行配置，保證正常運行時數據只流向需要的交換機端口，避免交換機處理不當引起網絡風暴。

4）設備質量、施工工藝保障。改造后的變電站，IED、交換機、端口數量眾多，IED產品的質量，每一根光纖通道的衰耗，尾纖施工工藝，對后期的安全穩定運行至關重要。

4　結論

常規變電站通過智能化改造實現了“一次設備智能化、二次設備網絡化以及符合IEC 61850標準”，即變電站信息數字化、信息傳遞網絡化、通信模型標準化，各種設備和功能共享統一的信息平臺。從而達到了降低變電站運維成本、優化資源配置、提升運行指標的目的。

通過介紹過渡接口裝置在500kV變電站繼電保護裝置的智能化改造工程中的應用，對常規變電繼電保護智能化改造的核心技術進行深入分析，為常規500kV變電站的智能化改造提供了很好的借鑒作用。

參考文獻

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申濤（1982-），男，陜西省商洛市人，碩士研究生，工程師，主要從事繼電保護工作。

作者簡介