湖北省電力勘測設計院有限公司 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)絡化的依賴，導致各種虛回路的配置工作量急劇增加。在智能變電站設計階段，虛端子的整理和虛回路的設計工作量巨大，虛回路的設計大多由手工配置，設計效率低，回路的準確性難以得到保證；調試與建設階段，智能站的設備配置和聯(lián)調工作也很復雜，整站的工廠聯(lián)調和現(xiàn)場調試往往需要數(shù)月時間。運行和維護階段，智能站IED設備的改造或者升級過程中，配置、校驗和安全防護工作復雜，IED設備故障導致系統(tǒng)停電的時間較長。

近年來，就地化保護試點應用已全面開展[1-3]，通過保護裝置的就地化安裝減少中間環(huán)節(jié)，從而提升保護的快速性和可靠性。就地化保護帶來的不僅是保護安裝地點和保護配置的改變，對保護裝置的設計、調試、運維也提出了新的要求。本文制定了一種就地化保護虛端子的標準化、模塊化方案，實現(xiàn)虛回路即插即用，提高變電站設計建設和運行維護效率。

1 虛端子標準化、模塊化目標

在遵循國網(wǎng)“六統(tǒng)一”相關規(guī)范[4-5]的基礎上，標準化各類保護裝置的虛端子表，使得虛回路的連接標準有序，實現(xiàn)虛端子接口的航插化，各個廠家設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備之間的連接?；谔摱俗訕藴驶湍K化，不同廠家的IED在簡單參數(shù)配置的情況下能實現(xiàn)虛回路的即插即用（圖1）。

2 虛端子標準化、模塊化設計方案

2.1 就地化保護GOOSE虛端子標準化設計

按照國網(wǎng)“六統(tǒng)一”標準化設計規(guī)范附錄，對就地化保護裝置的GOOSE虛端子進行標準化設計。以雙母線接線220kV就地化線路保護為例，就地化線路保護GOOSE訂閱虛端子與非就地化保護基本相同，但考慮到就地化線路保護需要與其他保護（如站域保護）配合，就地化線路保護需要增加“保護跳閘”、“保護合閘”的訂閱（表1）。類似于GOOSE訂閱，就地化線路保護GOOSE發(fā)布虛端子與非就地化保護也基本相同，只需要增加部分GOOSE發(fā)布（表2）。

2.2 就地化保護SV虛端子標準化設計

按照國網(wǎng)“六統(tǒng)一”標準化設計規(guī)范附錄，對就地化保護裝置的SV虛端子進行標準化設計。以雙母線接線220kV就地化線路保護為例，就地化線路保護不需要進行SV訂閱，只需要進行SV發(fā)布（表3）。

表1 就地化線路保護增加的GOOSE訂閱

表2 就地化線路保護增加的GOOSE發(fā)布

2.3 虛端子模塊化設計

通過對就地化保護裝置進行標準化設計后，虛端子模塊化設計的原則如下：保護裝置的虛端子嚴格執(zhí)行前述的標準化設計，保護裝置對外發(fā)布僅設置一個數(shù)據(jù)集，數(shù)據(jù)集中序號、語義、引用路徑按照標準化要求，不額外增加虛端子。虛端子數(shù)據(jù)集模塊化后，設計人員不再需要設計虛回路的匹配關系，只關心設備到設備之間的聯(lián)系，不關心設備與設備之間具體的連接信號，此時設計階段的工作量大大減少。可以減少設計階段人力資源投入，并且可以在相同電壓等級、相同規(guī)模的變電站內套用設計方案。在變電站新建、擴建、改造以及故障維護階段，新設備在出廠之前就已經(jīng)按典型的通信關系、標準化的數(shù)據(jù)集進行了定義，設備在變電站現(xiàn)場只需進行簡單的通信參數(shù)定義即可投入運行，實現(xiàn)設備的即插即用，縮短建設周期或停電時間。

2.4 小結

虛端子標準化設計實現(xiàn)了過程層接口的“航插化”，理清了設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樞?，降低了設計、施工、調試、運維的難度；虛端子模塊化設計將設備之間的虛端子連接簡化為設備之間（數(shù)據(jù)集之間）的連接，降低了設計、施工、調試、運維的工作量，縮短了工程周期或停電時間。

表3 就地化線路保護的SV發(fā)布

3 虛端子即插即用方案

目前現(xiàn)有智能變電站設備廠家的IED設備通信配置一般采用文件配置方式。各個廠家的智能站IED設備，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設備設計角度來說，IED設備不直接處理CID文件，而是通過CID文件提取IED設備需要的61850過程層配置、61850站控層配置信息等。

實現(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)標準化虛端子表來配置，形成二次回路的預制模板，存儲在就地化保護智能管理單元中，在更換設備或調試前，將就地化保護的通訊參數(shù)部分根據(jù)標準化通信關系進行配置，進行一鍵式下裝，即可實現(xiàn)虛端子的即插即用。

4 效益分析

縮短設計周期。虛端子標準化、模塊化后，在設計階段設計人員不再需要設計虛回路的匹配關系，只關心設備到設備之間的聯(lián)系，設計院在設計階段的工作量大大減少，。可以減少設計階段人力資源投入，并且可以在相同電壓等級、相同規(guī)模的變電站內套用設計方案。虛回路設計耗時能降為6天，縮短設計周期80%。

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

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