郝 偉，白 瑞，韓啟華

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

針對常規(guī)變電站500 kV二次系統(tǒng)智能化改造過程中面臨的技術問題，引入中間轉(zhuǎn)發(fā)智能設備實現(xiàn)不同二次系統(tǒng)之間的信息交互，對變電站500 kV二次系統(tǒng)智能化的改造方案與實施過程進行深入探討，提出500 kV縱向改造調(diào)試方案和橫向改造調(diào)試方案，通過分析各改造方案的特點和應用條件，提出了相應的建議。

智能變電站；中間轉(zhuǎn)發(fā)智能設備；智能化改造

0 引言

為了滿足智能電網(wǎng)對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智能電網(wǎng)建設的主要內(nèi)容之一。變電站500 kV系統(tǒng)是我國超高壓主干輸電網(wǎng)的重要節(jié)點，其二次設備的智能化改造過程中要求盡量縮短相關一次設備的停運時間，避免對電網(wǎng)的運行方式產(chǎn)生重大影響。改造只能按停電計劃分步實現(xiàn)，意味著站內(nèi)長時間既存在常規(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題。

1 改造難點與解決思路

變電站新舊二次系統(tǒng)過渡期間，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，需采取臨時技術措施。中間轉(zhuǎn)發(fā)智能設備的功能可實現(xiàn)電纜信息與光纜信息之間的可定義轉(zhuǎn)換。一方面，通過智能電子設備IED（IntelligentElectronic Device） 與中間轉(zhuǎn)發(fā)智能設備之間的臨時文件配置，中間轉(zhuǎn)發(fā)智能設備收到智能IED設備發(fā)出的虛端子信息后，能夠驅(qū)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(guī)型裝置；另一方面，當中間轉(zhuǎn)發(fā)智能設備通過電纜接收到常規(guī)型裝置發(fā)出的硬電纜信息后，能夠驅(qū)動指定的虛端子，根據(jù)相應的臨時文件配置，通過光纜介質(zhì)傳遞給智能IED設備，見圖1。

圖1 中間轉(zhuǎn)發(fā)智能設備示意圖

基于中間轉(zhuǎn)發(fā)智能設備的研發(fā)與應用，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 母線保護及邊斷路器保護改造

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)的改造過程不會影響各出線正常運行，有利于減輕改造所造成的停電影響，見圖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)智能設備實現(xiàn)。例如，線路保護裝置給邊斷路器保護的啟動失靈、閉鎖重合閘信息；邊斷路器保護采集的線路間隔電壓信息等。此外，線路保護、中斷路器保護裝置對邊斷路器的跳閘，可改接至邊斷路器智能終端控制回路實現(xiàn)。

改造安裝完成后，不涉及跨間隔的單體靜態(tài)試驗與整組試驗可以正常進行。中斷路器和出線間隔保護A、B套可分別短時停運，對跨間隔的邊斷路器開關、邊斷路器保護傳動與互聯(lián)試驗。

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帶電運行。此時，改造可向中斷路器延伸。若選擇進行間隔1及5012中斷路器改造，待停電完畢，將5012斷路器、間隔1智能二次設備系統(tǒng)按照設計要求組建安裝，見圖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)智能設備進行交互的臨時接線，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)全部實現(xiàn)智能化。

圖3 500 kV縱向改造方案示意圖2

通過中間轉(zhuǎn)發(fā)智能設備實現(xiàn)5012與間隔4二次系統(tǒng)之間的信息交互。例如，間隔4保護裝置給5012斷路器保護的啟動失靈信息、閉鎖重合閘信息；5012斷路器保護給間隔4保護的失靈動作啟動遠傳信息等。

間隔4二次系統(tǒng)對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A、B套可分別對5012進行傳動與互聯(lián)試驗，無誤后，可投入5012與間隔1運行。本接線串只剩余間隔4二次系統(tǒng)尚未改造。間隔4可按照停電計劃擇機智能化改造，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似?？傮w流程見圖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：按接線串進行改造，每個階段需要同接線串的兩個出線間隔同時停電，將同接線串所有二次系統(tǒng)智能化改造后，再分別對母線二次系統(tǒng)進行改造。

3.1 按接線串智能化改造

假如首先對第一接線串的二次設備進行智能化改造。則5011、5012、5013、間隔1、間隔4全部停電，同時改造。二次系統(tǒng)搭建完成后，對各斷路器間隔、出線間隔的二次系統(tǒng)進行靜態(tài)試驗和互聯(lián)試驗。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中間轉(zhuǎn)發(fā)智能設備臨時轉(zhuǎn)接。例如，母線保護啟動邊斷路器失靈保護信息；邊斷路器失靈保護動作啟動母線差動保護信息；邊斷路器保護采集母線電壓等。此外，母線保護動作跳邊斷路器的跳閘電纜可轉(zhuǎn)接到相應斷路器智能終端控制回路實現(xiàn)。其過程見圖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500 kV系統(tǒng)其余接線串進行改造。

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I母、II母二次系統(tǒng)進行改造。假如首先改造I母，則I母的邊斷路器全部停電，進行二次系統(tǒng)智能化改造，同時，將I母母線保護與各支路之間通過中間轉(zhuǎn)發(fā)智能設備交互信息的臨時接線分別拆除。

I母智能型二次系統(tǒng)搭建完成后，可對其單體及互聯(lián)試驗，試驗無誤后，將I母投入運行。I母二次系統(tǒng)改造完成后，按計劃對II母二次系統(tǒng)進行智能化改造，方法與步驟與改造I母二次系統(tǒng)時相同。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)的改造過程不會影響各出線正常運行，有利于減輕因改造而造成的停電影響，提高了工作效率。改造停電計劃可靈活制定，各間隔的停電順序?qū)φw改造影響小。缺點在于智能型系統(tǒng)和常規(guī)型系統(tǒng)之間的信息交互量較大，需通過中間轉(zhuǎn)發(fā)智能設備進行轉(zhuǎn)接，相關接入與拆除工作繁瑣。建議接線串數(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間隔同時停運，改造靈活性不如縱向改造方案。優(yōu)點在于智能型系統(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)之間的個別交互信息。建議接線串數(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)于華北電力大學電力系統(tǒng)及自動化專業(yè)，碩士，工程師，從事電力系統(tǒng)繼電保護工作；

白 瑞（1969-），男，山西五臺人，1999年畢業(yè)于華北電力大學電力系統(tǒng)及自動化專業(yè)，碩士，高級工程師，從事電力系統(tǒng)繼電保護工作；

韓啟華（1966-），男，山東淄博人，1987年畢業(yè)于山西省電力高等?？茖W校電力系統(tǒng)及其自動化專業(yè)，工程師，從事繼電保護專業(yè)工作。