湖北省電力勘測設(shè)計(jì)院有限公司 康 毅

智能變電站以少量的光纜取代了大量的電纜，然而回路的簡化加裝置對信息的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化的依賴，導(dǎo)致各種虛回路的配置工作量急劇增加。在智能變電站設(shè)計(jì)階段，虛端子的整理和虛回路的設(shè)計(jì)工作量巨大，虛回路的設(shè)計(jì)大多由手工配置，設(shè)計(jì)效率低，回路的準(zhǔn)確性難以得到保證；調(diào)試與建設(shè)階段，智能站的設(shè)備配置和聯(lián)調(diào)工作也很復(fù)雜，整站的工廠聯(lián)調(diào)和現(xiàn)場調(diào)試往往需要數(shù)月時(shí)間。運(yùn)行和維護(hù)階段，智能站IED設(shè)備的改造或者升級過程中，配置、校驗(yàn)和安全防護(hù)工作復(fù)雜，IED設(shè)備故障導(dǎo)致系統(tǒng)停電的時(shí)間較長。

近年來，就地化保護(hù)試點(diǎn)應(yīng)用已全面開展[1-3]，通過保護(hù)裝置的就地化安裝減少中間環(huán)節(jié)，從而提升保護(hù)的快速性和可靠性。就地化保護(hù)帶來的不僅是保護(hù)安裝地點(diǎn)和保護(hù)配置的改變，對保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)、調(diào)試、運(yùn)維也提出了新的要求。本文制定了一種就地化保護(hù)虛端子的標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化方案，實(shí)現(xiàn)虛回路即插即用，提高變電站設(shè)計(jì)建設(shè)和運(yùn)行維護(hù)效率。

1 虛端子標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化目標(biāo)

在遵循國網(wǎng)“六統(tǒng)一”相關(guān)規(guī)范[4-5]的基礎(chǔ)上，標(biāo)準(zhǔn)化各類保護(hù)裝置的虛端子表，使得虛回路的連接標(biāo)準(zhǔn)有序，實(shí)現(xiàn)虛端子接口的航插化，各個(gè)廠家設(shè)備通信不需要翻譯解釋過程可以做到信號直連。將裝置的發(fā)送、接收數(shù)據(jù)集模塊化，使虛端子連接簡化為設(shè)備之間的連接?；谔摱俗訕?biāo)準(zhǔn)化和模塊化，不同廠家的IED在簡單參數(shù)配置的情況下能實(shí)現(xiàn)虛回路的即插即用（圖1）。

2 虛端子標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化設(shè)計(jì)方案

2.1 就地化保護(hù)GOOSE虛端子標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)

按照國網(wǎng)“六統(tǒng)一”標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)規(guī)范附錄，對就地化保護(hù)裝置的GOOSE虛端子進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)。以雙母線接線220kV就地化線路保護(hù)為例，就地化線路保護(hù)GOOSE訂閱虛端子與非就地化保護(hù)基本相同，但考慮到就地化線路保護(hù)需要與其他保護(hù)（如站域保護(hù)）配合，就地化線路保護(hù)需要增加“保護(hù)跳閘”、“保護(hù)合閘”的訂閱（表1）。類似于GOOSE訂閱，就地化線路保護(hù)GOOSE發(fā)布虛端子與非就地化保護(hù)也基本相同，只需要增加部分GOOSE發(fā)布（表2）。

2.2 就地化保護(hù)SV虛端子標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)

按照國網(wǎng)“六統(tǒng)一”標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)規(guī)范附錄，對就地化保護(hù)裝置的SV虛端子進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)。以雙母線接線220kV就地化線路保護(hù)為例，就地化線路保護(hù)不需要進(jìn)行SV訂閱，只需要進(jìn)行SV發(fā)布（表3）。

表1 就地化線路保護(hù)增加的GOOSE訂閱

表2 就地化線路保護(hù)增加的GOOSE發(fā)布

2.3 虛端子模塊化設(shè)計(jì)

通過對就地化保護(hù)裝置進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)后，虛端子模塊化設(shè)計(jì)的原則如下：保護(hù)裝置的虛端子嚴(yán)格執(zhí)行前述的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，保護(hù)裝置對外發(fā)布僅設(shè)置一個(gè)數(shù)據(jù)集，數(shù)據(jù)集中序號、語義、引用路徑按照標(biāo)準(zhǔn)化要求，不額外增加虛端子。虛端子數(shù)據(jù)集模塊化后，設(shè)計(jì)人員不再需要設(shè)計(jì)虛回路的匹配關(guān)系，只關(guān)心設(shè)備到設(shè)備之間的聯(lián)系，不關(guān)心設(shè)備與設(shè)備之間具體的連接信號，此時(shí)設(shè)計(jì)階段的工作量大大減少?？梢詼p少設(shè)計(jì)階段人力資源投入，并且可以在相同電壓等級、相同規(guī)模的變電站內(nèi)套用設(shè)計(jì)方案。在變電站新建、擴(kuò)建、改造以及故障維護(hù)階段，新設(shè)備在出廠之前就已經(jīng)按典型的通信關(guān)系、標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)集進(jìn)行了定義，設(shè)備在變電站現(xiàn)場只需進(jìn)行簡單的通信參數(shù)定義即可投入運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的即插即用，縮短建設(shè)周期或停電時(shí)間。

2.4 小結(jié)

虛端子標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了過程層接口的“航插化”，理清了設(shè)備之間的虛端子接口，使得原來雜亂無章的虛端子連接變?yōu)榱斯潭ǖ奶摱俗訉?yīng)順序，降低了設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試、運(yùn)維的難度；虛端子模塊化設(shè)計(jì)將設(shè)備之間的虛端子連接簡化為設(shè)備之間（數(shù)據(jù)集之間）的連接，降低了設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試、運(yùn)維的工作量，縮短了工程周期或停電時(shí)間。

表3 就地化線路保護(hù)的SV發(fā)布

3 虛端子即插即用方案

目前現(xiàn)有智能變電站設(shè)備廠家的IED設(shè)備通信配置一般采用文件配置方式。各個(gè)廠家的智能站IED設(shè)備，不論是間隔層產(chǎn)品或是過程層產(chǎn)品一般都采用模型文件和配置文件分離的模式。從IED設(shè)備設(shè)計(jì)角度來說，IED設(shè)備不直接處理CID文件，而是通過CID文件提取IED設(shè)備需要的61850過程層配置、61850站控層配置信息等。

實(shí)現(xiàn)虛回路即插即用無需改變裝置的模型文件，只需要更改裝置的過程層配置文件。將61850過程層配置中的發(fā)布虛端子表、訂閱虛端子表均需根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化虛端子表來配置，形成二次回路的預(yù)制模板，存儲在就地化保護(hù)智能管理單元中，在更換設(shè)備或調(diào)試前，將就地化保護(hù)的通訊參數(shù)部分根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化通信關(guān)系進(jìn)行配置，進(jìn)行一鍵式下裝，即可實(shí)現(xiàn)虛端子的即插即用。

4 效益分析

縮短設(shè)計(jì)周期。虛端子標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化后，在設(shè)計(jì)階段設(shè)計(jì)人員不再需要設(shè)計(jì)虛回路的匹配關(guān)系，只關(guān)心設(shè)備到設(shè)備之間的聯(lián)系，設(shè)計(jì)院在設(shè)計(jì)階段的工作量大大減少，?？梢詼p少設(shè)計(jì)階段人力資源投入，并且可以在相同電壓等級、相同規(guī)模的變電站內(nèi)套用設(shè)計(jì)方案。虛回路設(shè)計(jì)耗時(shí)能降為6天，縮短設(shè)計(jì)周期80%。

縮短調(diào)試周期。在智能變電站聯(lián)調(diào)階段，整站的IED設(shè)備需要進(jìn)行反復(fù)多輪的配置和調(diào)試，才能最終完成所有IED設(shè)備的調(diào)試和配置工作。虛端子標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化后，在調(diào)試和配置階段可依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的虛端子快速的配置IED設(shè)備，并且具有可以重復(fù)利用的優(yōu)勢。虛回路的廠內(nèi)聯(lián)調(diào)、變電站現(xiàn)場調(diào)試均可降為7天，縮短二次系統(tǒng)75%的調(diào)試周期。

支持一鍵式運(yùn)維。變電站IED設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，廠家往往需要耗費(fèi)人力資源到變電站現(xiàn)場排查設(shè)備問題，并根據(jù)問題更換設(shè)備或插件，維護(hù)過程影響用戶的供電可靠性、也增加了廠家的IED設(shè)備維護(hù)成本。在變電站運(yùn)維階段采用基于虛端子標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的即插即用技術(shù)，利用備用繼電保護(hù)設(shè)備和管理手段來實(shí)現(xiàn)故障設(shè)備的快速退出和備用設(shè)備的即插即用，縮短停電時(shí)間，降低廠家配合運(yùn)維的成本。