裘愉濤， 潘成程， 張 勇，劉永杰， 邢佳磊

（1.國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司，杭州 310007；2.國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司檢修分公司，杭州 311232）

500 kV變電站智能化改造中母差改造方案研究

裘愉濤1， 潘成程2， 張 勇2，劉永杰2， 邢佳磊2

（1.國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司，杭州 310007；2.國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司檢修分公司，杭州 311232）

由于運(yùn)行年份較長(zhǎng)，500 kV變電站面臨二次設(shè)備整體老化等問題，常規(guī)變電站二次設(shè)備的智能化改造勢(shì)在必行。以金華500 kV雙龍變分階段停電智能化改造為例，詳細(xì)介紹了采用過渡接口裝置解決智能化改造過程中的母差保護(hù)改造難點(diǎn)問題，為變電站二次設(shè)備智能化改造提供了典型經(jīng)驗(yàn)和成功案例。

改造；母差保護(hù)；分階段停電；過渡接口裝置

0 引言

500 kV常規(guī)變電站由于運(yùn)行年份較長(zhǎng)，二次設(shè)備整體老化，需要進(jìn)行整體智能化改造。由于500 kV變電站一般作為樞紐站承擔(dān)著較大負(fù)荷，因此采取全站改造的停電方案幾乎不可行，比較符合實(shí)際的方式是采取分階段停電改造方式[1-2]。

分階段停電改造過程中的難點(diǎn)體現(xiàn)在500 kV母線差動(dòng)（簡(jiǎn)稱母差）保護(hù)和220 kV母差保護(hù)的改造上。作為變電站的重要公用保護(hù)設(shè)備，母差保護(hù)涉及眾多間隔。選擇合適的母差保護(hù)改造方案，對(duì)減少全站停電時(shí)間、提高運(yùn)行可靠性至關(guān)重要[3-8]。以500 kV金華雙龍庫智能化改造為例，詳細(xì)介紹母差保護(hù)改造的方案選取和具體改造流程，解決了新老母差保護(hù)改造中信息流過路問題。

1 母差保護(hù)改造方案比較

1.1 方案1

先改造母差保護(hù)，再進(jìn)行間隔保護(hù)改造。

采用該方案，首先需停一次母線，對(duì)母差保護(hù)進(jìn)行改造，母差保護(hù)改造完后采用GOOSE（面向通用對(duì)象的變電站事件）轉(zhuǎn)模擬開關(guān)量的過渡接口裝置完成新母差和原斷路器機(jī)構(gòu)和原斷路器保護(hù)的接口，然后對(duì)間隔進(jìn)行逐一停電改造，每個(gè)間隔改造完成后脫離過渡接口裝置，并與新母差保護(hù)完成接口試驗(yàn)。

1.2 方案2

先改造間隔保護(hù)，再進(jìn)行母差保護(hù)改造。

采用該方案，首先對(duì)間隔進(jìn)行輪流停電改造，每改造完成1個(gè)間隔后，采用模擬量轉(zhuǎn)GOOSE裝置完成新間隔與老母差保護(hù)的接口，同時(shí)考慮到老母差無失靈電流判別裝置，需要對(duì)每個(gè)新間隔加裝電流判別裝置。當(dāng)所有間隔改造完成后，使母線停電完成新母差改造和新母差與其余間隔接口試驗(yàn)，并退出電流判別裝置。

2 母差保護(hù)改造方案選擇

2.1 500 kV母差保護(hù)改造方案

500 kV系統(tǒng)采用3/2接線方式，該一次接線方式下只要間隔出線采用2個(gè)斷路器同時(shí)供電，則停役1條母線對(duì)線路和主變壓器（簡(jiǎn)稱主變）供電不受影響。

500 kV母差保護(hù)改造，如采用方案1，即先進(jìn)行母差保護(hù)改造，新母差保護(hù)和原斷路器保護(hù)的回路通過母差過渡裝置進(jìn)行連接和接口，則在改造過程中所有出線只需停役1次，間隔停役時(shí)完成改造后分別輪停2套新母差保護(hù)進(jìn)行接入即完成該間隔保護(hù)的全部改造工作。如采用方案2，先進(jìn)行間隔改造，間隔改造后由于老母差保護(hù)和新斷路器保護(hù)均無失靈電流判別功能，需要在每個(gè)邊斷路器保護(hù)后新增1個(gè)失靈電流判別裝置，還需要通過過渡接口裝置完成斷路器保護(hù)和老母差保護(hù)的接口試驗(yàn)，當(dāng)所有間隔保護(hù)完成改造后對(duì)新母差保護(hù)進(jìn)行改造，母差保護(hù)改造后完成傳動(dòng)試驗(yàn)。2種方案均只需對(duì)間隔線路和主變進(jìn)行1次停電，但方案2需要新增失靈電流判別裝置，因此選擇方案1。

2.2 220 kV母差保護(hù)改造方案

500 kV變電站的220 kV母線一般采取雙母雙分段形式，部分老變電站還采用雙母雙分段帶旁母形式，母差保護(hù)雙重化配置為主，部分老站采用單母差保護(hù)。

對(duì)220 kV母差保護(hù)改造，如采用方案1，則需要先分段停役母線進(jìn)行電壓回路接入，然后，將220 kV間隔輪停通過過渡接口裝置進(jìn)行其他回路接入，再經(jīng)過較長(zhǎng)一段時(shí)間的間隔輪停完成間隔保護(hù)改造和接口傳動(dòng)試驗(yàn)。如采用方案2，先進(jìn)行間隔輪停改造，改造后通過臨時(shí)電流判別裝置和過渡接口裝置與老母差保護(hù)進(jìn)行連接，當(dāng)所有間隔改造完成后輪停間隔進(jìn)行母差保護(hù)改造。2種改造方案均需要對(duì)間隔輪停3次（分別接入2套母差），同時(shí)需要倒母線進(jìn)行電壓回路接入。由于220 kV母線不能無母差保護(hù)運(yùn)行，因此母差保護(hù)改造需分套進(jìn)行，即結(jié)合方案1和方案2，先改造1套母差保護(hù)，待該套母差保護(hù)全部間隔改造好后復(fù)役，同時(shí)對(duì)間隔保護(hù)進(jìn)行改造后接入新老2套母差保護(hù)，其中接入老母差保護(hù)采用過渡接口裝置和臨時(shí)電流判別裝置，當(dāng)所有間隔改造完成后，對(duì)母線進(jìn)行正副母倒母，完成電壓回路接入新母差，之后對(duì)新母差保護(hù)進(jìn)行投運(yùn)，新母差投運(yùn)后再次輪停間隔以及倒母，對(duì)另一套母差保護(hù)改造，最終全部完成220 kV母差改造工作。該種方案所有間隔只需輪停2次，減少了停電時(shí)間。

3 500 kV母差保護(hù)改造流程

500 kV母差保護(hù)雙套改造為同步進(jìn)行，且2套母差保護(hù)改造類似，因此這里只描述“一母一套母差保護(hù)”改造流程。按照方案1先進(jìn)行母差保護(hù)改造再進(jìn)行間隔保護(hù)改造。500 kV母差保護(hù)的二次回路主要分4類，如圖1所示。

圖1 常規(guī)站500 kV母差保護(hù)二次回路

第1類是母差保護(hù)與斷路器保護(hù)間的相互啟失靈回路，分別是母差保護(hù)動(dòng)作起邊斷路器失靈和邊斷路器失靈起母差保護(hù)；第2類是母差保護(hù)跳閘回路；第3類是母差保護(hù)的電流回路，需要與變斷路器電流端子箱搭接；第4類是母差保護(hù)的信號(hào)回路和故錄回路。

500 kV母差保護(hù)的改造流程分為準(zhǔn)備階段、開始階段、過渡階段和結(jié)束階段。

（1）在準(zhǔn)備階段，不需要一次設(shè)備停電。僅完成新母差保護(hù)的調(diào)試以及新母差保護(hù)和母差過渡接口屏的光纖連接。為方便結(jié)束階段過渡接口裝置退役，過渡接口裝置通過GOOSE交換機(jī)獲得新母差保護(hù)發(fā)送的GOOSE控制塊，并將其轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)觸發(fā)繼電器接點(diǎn)閉合。

（2）在開始階段，需將500 kV母線和其邊斷路器改檢修狀態(tài)，此時(shí)完成老母差裝置的拆除工作；完成老母差保護(hù)與原TA（電流互感器）端子箱的電流回路拆除、完成老母差保護(hù)的信號(hào)回路和故錄回路拆除，同時(shí)，為方便過渡階段新母差保護(hù)與原邊斷路器保護(hù)以及邊斷路器機(jī)構(gòu)的電纜連接，避免新放臨時(shí)長(zhǎng)電纜，保留老母差保護(hù)屏柜以及老母差保護(hù)與原斷路器機(jī)構(gòu)和原斷路器保護(hù)的二次回路。在完成二次回路的拆除和保留工作后，將過渡接口裝置和老母差屏保留的二次回路搭接，完成新母差保護(hù)和原斷路器機(jī)構(gòu)以及原斷路器保護(hù)的接口試驗(yàn)，在接口試驗(yàn)正確后完成新母差保護(hù)信號(hào)回路和故錄回路的搭接和驗(yàn)證。此時(shí)新母差保護(hù)改造完成，新母差保護(hù)和原間隔二次回路的聯(lián)系除電流回路外，均通過過渡接口裝置完成，如圖2所示（虛線表示GOOSE回路）。

圖2 500 kV新母差改造后過渡二次回路

（3）在過渡階段，分批對(duì)間隔設(shè)備進(jìn)行停電改造，間隔保護(hù)改造完成后輪停新母差保護(hù)進(jìn)行與智能終端和新斷路器保護(hù)的二次回路搭接以及接口試驗(yàn)。

（4）在結(jié)束階段，當(dāng)所有間隔保護(hù)改造完成后，母差過渡接口裝置即可退役，退役時(shí)拆除過渡接口裝置與交換機(jī)的光纜即可，此時(shí)所有間隔完成改造，母差保護(hù)與其他裝置回路聯(lián)系如圖3所示。

4 220 kV母差保護(hù)改造流程

結(jié)合方案1和方案2對(duì)220 kV母差保護(hù)進(jìn)行改造。220 kV母差保護(hù)的二次回路主要分5類，如圖4所示。

圖3 500 kV新母差最終二次回路

圖4 常規(guī)站220 kV母差保護(hù)二次回路

第1類是母差保護(hù)與間隔保護(hù)間的相互啟失靈回路，分別是母差動(dòng)作閉重和啟線路遠(yuǎn)跳、線路保護(hù)動(dòng)作啟母差失靈；第2類是母差與間隔端子箱的跳閘和閘刀位置回路；第3類是母差的電流回路，需要與變斷路器電流端子箱搭接；第4類是母差的信號(hào)回路和故錄回路；第5類是母差保護(hù)和壓變端子箱之間的電壓回路。

220 kV母差保護(hù)的改造流程分為準(zhǔn)備階段、開始階段、過渡階段和結(jié)束階段。

（1）在準(zhǔn)備階段，不需要一次設(shè)備停電，僅完成新母差保護(hù)的調(diào)試，同時(shí)完成母差過渡接口裝置和臨時(shí)過流判別裝置調(diào)試。由于220 kV母差保護(hù)失靈電流判別在常規(guī)站由線路保護(hù)實(shí)現(xiàn)，智能站由母差保護(hù)實(shí)現(xiàn)，因此改造后的間隔保護(hù)和老母差保護(hù)搭接時(shí)需要先串接一個(gè)臨時(shí)過流裝置，再通過過渡接口裝置和老母差保護(hù)區(qū)連接。

（2）在開始階段，首先退役第1套老母差保護(hù)，然后將第一套新母差保護(hù)立屏完成，完成新母差保護(hù)的信號(hào)回路和故錄回路的搭接，此時(shí)220 kV系統(tǒng)在改造階段采用單母差保護(hù)。

（3）在過渡階段，分批對(duì)間隔設(shè)備進(jìn)行停電改造，改造過程中保留原間隔保護(hù)屏位和外回路以方便與老母差保護(hù)回路搭接。在間隔停電的過程中，完成電流回路和新母差保護(hù)的搭接，間隔保護(hù)改造完成后第1套線路保護(hù)與新母差保護(hù)完成保護(hù)間二次回路搭接和接口試驗(yàn)，同時(shí)在第2套線路保護(hù)后面串接臨時(shí)過流判別裝置，再通過母差過渡接口完成與老母差保護(hù)二次回路搭接和接口試驗(yàn)（此時(shí)短時(shí)停役老母差保護(hù)），搭接完成后老母差保護(hù)復(fù)役，新母差保護(hù)待所有間隔改造結(jié)束后復(fù)役，如圖5所示。

圖5 220 kV新母差改造后過渡二次回路

（4）在結(jié)束階段，當(dāng)所有間隔保護(hù)改造完成后，倒母線對(duì)新母差保護(hù)進(jìn)行電壓回路接入后新母差保護(hù)投運(yùn)，此時(shí)將第2套新母差保護(hù)立屏完成信號(hào)回路和故錄回路二次回路搭接，再次輪停間隔完成電流回路、跳閘回路、閘刀回路、保護(hù)間互啟失靈回路搭接和接口試驗(yàn)，并同時(shí)退役臨時(shí)過流判別裝置，當(dāng)所有間隔再次輪停接入新母差后，倒母線對(duì)第2套新母差保護(hù)進(jìn)行電壓回路接入，過渡接口裝置隨著老母差保護(hù)一起退役，此時(shí)第2套新母差保護(hù)投運(yùn)，完成220 kV母差保護(hù)改造，改造后系統(tǒng)二次回路如圖6所示。

5 結(jié)語

運(yùn)行年份較長(zhǎng)的500 kV變電站面臨站內(nèi)二次設(shè)備老化嚴(yán)重、備品備件準(zhǔn)備困難的問題，常規(guī)變電站二次設(shè)備的智能化改造勢(shì)在必行。此次金華500 kV雙龍變電站分階段智能化改造為全國(guó)范圍內(nèi)的500 kV變電站二次智能化改造積累了典型經(jīng)驗(yàn)。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷完善，智能變電站的大規(guī)模建設(shè)和改造將極大地提高電力系統(tǒng)運(yùn)維檢修的可靠性。

圖6 220 kV新母差最終二次回路

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（本文編輯：趙曉明）

Research on Retrofitting Program of Bus Differential Protection in Intelligent Transformation of 500 kV Substation

QIU Yutao1，PAN Chengcheng2，ZHANG Yong2，LIU Yongjie2，XING Jialei2
（1.State Grid Zhejiang Electric Power Company，Hangzhou 310007，China；2.State Grid Zhejiang Maintenance Branch Company，Hangzhou 311232，China）

With the ageing of the entire secondary equipment in 500 kV substation that runs long for a long time，intelligent transformation of secondary equipment in traditional substation must be conducted.Taking phased intelligent transformation with power cut of 500 kV Shuanglong substation in Jinhua as an example, the paper introduces treatment of difficulties in bus differential protection transformation through transition interface device，providing typical experience and successful case for intelligent transformation of secondary equipment in substations.

retrofit；bus differential protection；phased power-cut；transition interface device

TM773+.4

B

1007-1881（2017）02-0022-04

2016-12-01

裘愉濤（1967），男，高級(jí)工程師，長(zhǎng)期從事繼電保護(hù)工作。