500 kV變電站智能化改造技術研究

馬春陽，劉 虎

（國電南瑞南京控制系統有限公司，江蘇 南京 211106）

0 引 言

隨著智能電網不斷發展，智能變電站管理工作質量受到了更多的關注。為了滿足行業管理標準和要求，需要對全站信息數字化等工作內容予以優化，積極推進變電站智能化改造，從而提高變電站運營水平。

1 500 kV變電站智能化改造概述

為了保證500 kV變電站智能化改造工作順利開展，在秉持一體化設計、通用性原則的基礎上建立有效且合理的改造模式，保證改造方案中相應模塊都能發揮作用，提升智能終端的應用效能，在降低改造難度的同時縮短改造周期，為變電站智能化發展提供支持。

1.1 原 則

在改造技術應用和方案落實的過程中，依據《智能變電站技術導則》（GB/T 30155—2013）等相關規定開展工作，并按照變電站的實際情況靈活制定具體工作內容。

第一，一體化設計管理原則。積極構建一體化監控管理體系，對傳統變電站應用運行模式進行集中升級，從而實現智能化改造的目標。尤其是對于站控層，要建立標準化應用優化模式，實現統籌管理的目標。

第二，通用性原則。在使用繼電保護、測控裝置時，要嚴格落實通用型管理機制，依據常規采樣、常規跳閘等處理方式維持裝置的實時性交互管理，并配合電纜接線方式予以控制。

第三，動態性原則。結合測控實際需求對傳統結構體系的應用要求和情況予以集中調研，并按照保護裝置的標準完成通信接口插件的更換處理。例如，要依據配置標準設置故障錄波器，在實現站控層單獨組網應用的同時，確保信息子站的運行質量符合要求。

1.2 意 義

500 kV變電站智能化改造能促進新能源消納工作的開展，配合新能源改革要求，利用智能化改造處理機制減少能源不協調問題造成的不良影響，實現新能源綜合控制，并滿足智能化信息互聯的基本需求，建立更加科學規范的能源應用平臺。最關鍵的是，改造方案的落實能最大程度上順應環保節能的應用標準，實現科學化調度管理，保證能源消納輸送工作效能最優化。除此之外，500 kV變電站智能化改造能結合實際情況建立更加匹配的實時性信息管理機制，優化處理效果，減少資金浪費[1]。

2 500 kV變電站智能化改造方案

在500 kV變電站智能化改造方案中，要對過程層二次設備進行集中改造，按照標準化流程落實相應的改造環節并整合具體的應用模塊，實現統籌管理[2]。

2.1 案 例

以A變電站智能化改造項目為例，其依據智能化改造“公用先行”的管理原則和管控標準，對基礎土建、直流系統、監控系統以及母線測控等內容予以統籌分析。結合不同電壓等級的實際情況，以減少主變重復停電為基礎，對500 kV變電站進行智能化改造，具體內容如表1所示。

表1 項目改造規劃方案

依據項目整體方案，需要按照標準化流程開展具體作業，并且對各個階段的工作予以嚴格監管，綜合分析停電方式、停電時間以及具體方案應用運行的可行性，確保運維檢修工作最優化[3]。

2.2 具體方案

在500 kV變電站智能化改造方案中，統籌控制新老直流系統過渡割接方案、新老監控過渡接口方案以及母差改造保護方案，在維持應用效能的基礎上建立相應的終端管理模式，提高改造應用水平，積極實現更加可控且合理的管理目標[4]。

2.2.1 新老直流系統過渡割接方案

對于智能變電站而言，一體化直流系統非常關鍵。為了提高電力系統的應用水平，將設備安全穩定運行作為關鍵，結合設備安全穩定控制標準對直流電源予以管理。與此同時，為了實現新老直流系統順利過渡，需要整合割接作業環節，保證整改工作能夠順利開展。新型一體化直流電源系統借助以太網通信接口實現實時性匹配，并配合IEC 61850規約和變電站站控層設備連接模式有效完成電源系統遠程監控管理。

首先，A變電站直流系統改造中要對舊的蓄電池組予以移位控制，實現新、舊直流系統并行管理的目標，并進一步完成轉接負荷的控制[5]。其次，要按照標準化流程開展電源搭接處理，有效減少直流系統失電造成的風險問題。安裝新的直流總屏和分屏，實現舊蓄電池組的合理化移位，配合安裝新的蓄電池組，有效建立新的直流系統上電處理工作，維持監控后臺應用控制的規范性。依據間隔設備停電改造要求，將直流負荷逐步轉變為直流分屏割接，以便形成新的直流分屏。最后，要建立完整的應用控制管理平臺，保證具體工作都能順利開展。以直流a段舊蓄電池組移位作業為例，為了有效完成改造環節并減少資源損耗和安全隱患，要在直流a段和直流b段母線安裝臨時閘刀，并在蓄電池遷移的過程中合上臨時并列閘刀，以保證蓄電池組退出運行時能形成“二充一蓄”到“二充二蓄”的供電模式，維持其獨立性[6]。具體移位方案如圖1所示。

圖1 移位方案

2.2.2 新老監控過渡接口

基于站控層的應用要求，在實時性改造方案中要結合實際情況落實更加科學規范的處理工序。針對A變電站監控系統進行不停電改造，搭建新的站控層后，在不停電情況下利用“三遙”處理方式進行核對處理并投入系統使用，有效完成舊系統的退役處理。這種方式最大的風險就在于“三遙”技術的應用和落實會存在核對過程運行端子處理不當的現象，使得誤跳運行設備的頻率增加，并且相應的改造周期為2～3個月。與此同時，要想順利推進方案落實，需要統籌分析運維人員設備監視問題，利用新的系統監控已經改造的設備。除此之外，新老系統在閉鎖邏輯完整性方面也存在一定問題。由于改造過程中已經改造的系統和沒有改造的系統相互獨立并利用不同通信規約，這就使得系統之間不能建立有效的通信模式，新系統和舊系統信息缺失問題較為嚴重，對應的閉鎖邏輯也無法滿足完整性需求[7]?；趯φw模式和應用過程的分析，聯合虛擬測控設備，有效降低改造的風險。在新監控系統應用的基礎上安裝對應的虛擬測控單元，模擬新系統完成實體測控處理，而被模擬的間隔不會對后續作業產生影響。虛擬測控系統如圖2所示。

圖2 虛擬測控系統

在虛擬測控平臺中，結合數據采集要求，借助網線連接保證遠動機發送遙測和遙信報文的規范效果，在解析報文的基礎上對間隔開關、閘刀以及地刀位置進行實時性管理，減少應用控制不當造成的影響[8]。

3 母差保護改造方案

在500 kV變電站智能化改造工作中，母差保護改造方案非常重要。為了整合具體改造效能，需要對相應的方案進行比較，從而最大程度上減少運行失衡現象。

第一種方案是母線停電，這種方式更適用于3/2接線的結構。本工程項目中主變500 kV母差保護改造就采取此方式，利用一次性停電實現對應升級改造，最大程度上減少停電造成的不良影響，提高改造方案的應用水平[9]。

第二種方案是輪停改造，這種方式更適用于母線雙母分段節點處理。本工程項目中220 kV母差保護改造就采取此方案。在改造工作開始前，變電站僅利用220 kV REB103母差保護進行處理。在改造方案應用后，建立母差雙重化控制機制，借助220 kV間隔和主變兩輪停電控制模式建立啟動處理機制。在間隔設備第一次輪停后，對間隔保護改造方案予以監督，提高回路管理的實效性。與此同時，要建立針對已改造間隔的控制方案，增設母差電流臨時判別裝置，確保母差保護投入運行后能更好地完成相應的控制方案，實現統籌改造的目標。在間隔第二次輪停后，需要對新的母差保護進行完善處理，有效實現回路控制。操作人員需要拆除老母差保護回路和過渡裝置，配合輪停應用標準，在第二次輪停結束后投入使用第二套母差保護裝置，借助新的直流系統直流饋線分屏管理，從而保障供電的合理性和及時性[10]。

4 結 論

綜上所述，在500 kV變電站智能化改造升級工作中，要將過程層和站控層智能化改造模式作為關鍵，在提升系統應用效能的同時，確保子方案和子系統應用調節的規范效果。與此同時，通過完善光電流互感器、智能終端、合并單元等內容，推動智能化改造實現進一步發展。