智能變電站擴(kuò)建110 kV母差保護(hù)不停電接入的實(shí)踐

戴世強(qiáng)，裘愉濤，吳靖，侯偉宏

（1.國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司杭州供電公司，杭州310009；2.國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司，杭州310007）

智能變電站擴(kuò)建110 kV母差保護(hù)不停電接入的實(shí)踐

戴世強(qiáng)1，裘愉濤2，吳靖1，侯偉宏1

（1.國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司杭州供電公司，杭州310009；2.國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司，杭州310007）

智能變電站的繼電保護(hù)二次回路由直觀(guān)的二次接線(xiàn)轉(zhuǎn)變?yōu)椴恢庇^(guān)的抽象網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流，擴(kuò)建過(guò)程中必須考慮到新間隔對(duì)運(yùn)行間隔的影響，布置合理恰當(dāng)?shù)陌踩胧Ｔ诜治鲋悄茏冸娬緳z修機(jī)制的基礎(chǔ)上，探討了智能變電站擴(kuò)建110 kV母差保護(hù)的不停電接入的相關(guān)安全措施，并通過(guò)220 kV文津變110 kV學(xué)林Ⅰ與Ⅱ間隔擴(kuò)建工程驗(yàn)證了策略的正確性和安全措施的可靠性。

智能變電站；母差保護(hù)；不停電接入；安全措施

0 引言

智能變電站與傳統(tǒng)變電站相比，智能變電站的繼電保護(hù)二次回路由直觀(guān)的二次接線(xiàn)轉(zhuǎn)變?yōu)槌橄蟮木W(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流，工程師們不得不面對(duì)變電站智能化、信息化帶來(lái)的檢修、擴(kuò)建安全措施無(wú)明顯電氣斷開(kāi)點(diǎn)的問(wèn)題，智能變電站擴(kuò)建策略的正確性和安全措施的可靠性正在成為研究的熱點(diǎn)。

國(guó)內(nèi)外對(duì)于智能變電站的關(guān)鍵技術(shù)研究已經(jīng)取得了部分成果[1-13]：文獻(xiàn)[1-4]基于IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)介紹了智能變電站與常規(guī)變電站的區(qū)別；文獻(xiàn)[5]給出了220 kV智能變電站的設(shè)計(jì)規(guī)范；文獻(xiàn)[6]介紹了智能變電站二次系統(tǒng)可靠性評(píng)估、網(wǎng)絡(luò)模型的建立及穩(wěn)態(tài)正常工作概率的計(jì)算；文獻(xiàn)[7]介紹了智能變電站工程實(shí)施的關(guān)鍵技術(shù)和調(diào)試方案的研究；文獻(xiàn)[8]在智能變電站關(guān)鍵技術(shù)的基礎(chǔ)上，提出了典型220 kV智能變電站的工程實(shí)施方案；文獻(xiàn)[9-11]介紹了智能變電站安全措施技術(shù)的研究；文獻(xiàn)[12]介紹了通過(guò)某220 kV變電站的不停電校驗(yàn)驗(yàn)證了安全措施的可靠性；文獻(xiàn)[13]介紹了某500 kV智能變電站單間隔擴(kuò)建的模擬及智能變電站不停電擴(kuò)建的關(guān)鍵技術(shù)。值得一提的是，智能變電站擴(kuò)建相關(guān)安全措施的研究還很少，對(duì)安全措施的可靠性尚未給予工程驗(yàn)證。

在此基于繼電保護(hù)GOOSE（面向通用對(duì)象的變電站事件）跳閘技術(shù)，分析了智能變電站的檢修機(jī)制，探索了110 kV母差保護(hù)的接入策略并提出了相關(guān)安全措施。

1 智能變電站檢修機(jī)制

相比于傳統(tǒng)變電站，智能變電站實(shí)現(xiàn)了全站信息數(shù)字化、通信平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)化、信息交互標(biāo)準(zhǔn)化：采用IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)全站設(shè)備的統(tǒng)一建模和自我描述，增強(qiáng)二次設(shè)備之間的互操作性；網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展使得變電站內(nèi)自動(dòng)化系統(tǒng)接入和其他有用信息的共享成為可能；智能化一次設(shè)備以及電子式互感器通過(guò)通信光纖實(shí)現(xiàn)與間隔層設(shè)備之間的信息交互。

在繼電保護(hù)方面，智能變電站的繼電保護(hù)設(shè)備采用功能軟壓板和GOOSE發(fā)送、接收軟壓板代替?zhèn)鹘y(tǒng)硬壓板，采用SV（采樣值）接收軟壓板代替?zhèn)鹘y(tǒng)大電流端子，智能終端仍使用出口硬壓板。保護(hù)裝置、智能終端和合并單元以檢修壓板的組合表示不同設(shè)備的檢修狀態(tài)，在設(shè)備檢修時(shí)需要根據(jù)實(shí)際情況考慮檢修壓板的投退。

表1給出了智能變電站保護(hù)裝置和智能終端之間的檢修壓板配合。表1中檢修態(tài)表示設(shè)備投入檢修壓板，非檢修態(tài)表示設(shè)備退出檢修壓板。

表1 保護(hù)裝置和智能終端之間的檢修壓板配合

對(duì)于智能變電站110 kV母差保護(hù)的不停電擴(kuò)建工程，如何有效隔離新增間隔與運(yùn)行間隔，實(shí)現(xiàn)新增間隔與一期工程110 kV母差保護(hù)的搭接是此處研究的重點(diǎn)。

2 110 kV母差保護(hù)不停電接入策略

對(duì)于110 kV單母分段的主接線(xiàn)方式，母差保護(hù)除了母分開(kāi)關(guān)位置和手合接點(diǎn)開(kāi)入外，不接收其他開(kāi)入量。考慮到原110 kV母差保護(hù)已經(jīng)最大化配置了跳閘出口及閉鎖重合閘回路，可以采用以下2種接入策略。

2.1 不重新下裝CID配置文件的接入策略

一期工程中110 kV母差保護(hù)的所有GOOSE光口已經(jīng)最大化配置了跳閘出口及閉鎖重合閘回路，發(fā)布的數(shù)據(jù)包、心跳報(bào)文現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)視正常，不重新下裝CID（智能電子設(shè)備的配置描述文件）的接入策略能夠滿(mǎn)足110 kV母差保護(hù)正常的跳閘出口邏輯。

110 kV母差保護(hù)不重新下裝CID配置文件的接入策略如圖1所示，一二期配置方案的區(qū)別僅在于GOOSE回路斷鏈告警模式不一致。該策略的優(yōu)勢(shì)在于方便實(shí)行，施工現(xiàn)場(chǎng)只需要把尾纖連接到母差保護(hù)相應(yīng)的GOOSE光口，完成母差保護(hù)對(duì)新增間隔出口邏輯測(cè)試即可投入運(yùn)行，對(duì)運(yùn)行間隔不會(huì)產(chǎn)生影響，實(shí)現(xiàn)了母差保護(hù)的不停電接入。

圖1 110 kV母差保護(hù)不重新下裝CID配置文件的接入策略

該策略的不利之處在于110 kV母差保護(hù)沒(méi)有配置新間隔的開(kāi)入量，無(wú)法直接反映“110 kV母差保護(hù)接收新增間隔GOOSE斷鏈”信號(hào)。由于此信號(hào)對(duì)母差保護(hù)正常運(yùn)行、動(dòng)作出口沒(méi)有任何影響，智能終端作為母差保護(hù)跳閘信號(hào)的接收方能夠上報(bào)“新增間隔接收110 kV母差保護(hù)GOOSE斷鏈”信號(hào)，可以通過(guò)測(cè)控裝置采集智能終端的告警開(kāi)入實(shí)現(xiàn)斷鏈告警。

使用該策略進(jìn)行母差保護(hù)的不停電接入，母差保護(hù)未下裝CID配置文件，無(wú)需進(jìn)行母差保護(hù)與運(yùn)行間隔的聯(lián)動(dòng)試驗(yàn)。進(jìn)行母差保護(hù)與新增間隔的聯(lián)動(dòng)試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)做好母差保護(hù)與運(yùn)行間隔之間的隔離措施，防止誤跳運(yùn)行間隔?；谥悄茏冸娬镜臋z修機(jī)制，提出表2所示安全措施。

表2 母差保護(hù)不重新下裝CID配置文件的接入安全措施

2.2 重新下裝CID配置文件的接入策略

與不重新下裝CID配置文件的接入策略相比，該策略需要在SCD（變電站配置描述）文件中配置母差保護(hù)接收新增間隔隔離開(kāi)關(guān)位置的接入點(diǎn)。隔離開(kāi)關(guān)位置報(bào)文僅用作判斷母差保護(hù)與智能終端之間GOOSE鏈路的通斷，若母差保護(hù)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)沒(méi)有收到隔離開(kāi)關(guān)位置報(bào)文，直接上送“110 kV母差保護(hù)接收新增間隔GOOSE斷鏈”信號(hào)。

采用重新下裝CID配置文件的策略應(yīng)按照以下流程進(jìn)行：

（1）重新配置SCD文件。母差保護(hù)訂閱新增間隔的隔離開(kāi)關(guān)位置時(shí)應(yīng)盡量保證運(yùn)行間隔的訂閱順序不變，防止順序變位造成母差上送告警序號(hào)出錯(cuò)。

（2）采用文本對(duì)比工具比較新生成的母差保護(hù)CID配置文件和備份的配置文件，確保除了新增間隔外2個(gè)配置文件其余部分完全一致。

（3）無(wú)需接入新間隔的GOOSE插件暫不下裝CID配置文件，用于比較GOOSE跳閘報(bào)文，待確認(rèn)跳閘報(bào)文相同后再下裝CID配置文件。

（4）采用報(bào)文分析軟件確認(rèn)，下裝過(guò)CID配置文件的GOOSE插件和沒(méi)有下裝過(guò)配置文件的GOOSE插件跳閘報(bào)文完全一致。

（5）采用備用智能終端模擬運(yùn)行間隔的智能終端與母差保護(hù)進(jìn)行聯(lián)動(dòng)試驗(yàn)，聯(lián)調(diào)一致后恢復(fù)110 kV線(xiàn)路和主變的110 kV側(cè)智能終端。

圖2給出了110 kV母差保護(hù)重新下裝CID配置文件的接入策略。母差保護(hù)中新間隔的配置方案與運(yùn)行間隔相同，保持了全站配置文件的一致性，便于運(yùn)行維護(hù)。

該接入策略的不利之處在于必須停用110 kV母差保護(hù)，重新下裝CID配置文件，增加了作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。

母差保護(hù)重新下裝CID配置文件，備用智能終端模擬運(yùn)行間隔的智能終端與母差保護(hù)進(jìn)行聯(lián)動(dòng)試驗(yàn)。聯(lián)動(dòng)試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)做好母差保護(hù)與運(yùn)行間隔之間的隔離措施，防止誤跳運(yùn)行間隔?；谥悄茏冸娬镜臋z修機(jī)制，提出表3所示的安全措施。

圖2 110 kV母差保護(hù)重新下裝CID配置文件的接入策略

表3 母差保護(hù)重新下裝CID配置文件的接入安全措施

3 110 kV母差保護(hù)不停電接入的工程實(shí)踐

2013年5月，國(guó)網(wǎng)杭州供電公司在220 kV文津變電站（簡(jiǎn)稱(chēng)文津變）110 kV學(xué)林Ⅰ與Ⅱ間隔擴(kuò)建工程中，進(jìn)行了母差保護(hù)不停電接入策略的實(shí)踐。

220 kV文津變采用模擬量采樣+智能終端的直采直跳方式，站內(nèi)110 kV部分采用單母分段的主接線(xiàn)方式。擴(kuò)建工程中新增二次設(shè)備包括：CSC-161A/E保護(hù)裝置2套；JFZ-600S智能終端裝置2套；GCK851C-X12測(cè)控裝置2套；電能表2只。

圖3為220 kV文津變110 kV部分主接線(xiàn)，最右側(cè)即接入工程中新增的2個(gè)間隔。

圖3 220 kV文津變110 kV部分接線(xiàn)

采用了母差保護(hù)重新下裝CID配置文件的接入策略，備用智能終端模擬運(yùn)行間隔的智能終端與母差保護(hù)進(jìn)行聯(lián)動(dòng)試驗(yàn)。為防止母差保護(hù)誤跳運(yùn)行間隔，采用表3所示的安全措施，使2個(gè)接入間隔安全投入運(yùn)行。

4 結(jié)語(yǔ)

基于繼電保護(hù)GOOSE跳閘技術(shù)，根據(jù)智能變電站的檢修機(jī)制，提出了110 kV母差保護(hù)重新下裝CID配置文件和不重新下裝CID配置文件的2種不停電接入策略和相應(yīng)安全措施，在220 kV文津變110 kV學(xué)林Ⅰ與Ⅱ間隔接入工程實(shí)踐中，采用重新下裝CID配置文件的方法，使母差保護(hù)不停電安全接入了新的擴(kuò)建間隔。

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（本文編輯：楊勇）

Practice of 110 kV Bus Differential Protection Connection without Power Cut in Smart Substation Extension

DAI Shiqiang1，QIU Yutao2，WU Jing1，HOU Weihong1
1.State Grid Hangzhou Power Supply Company，Hangzhou 310009，China；2.State Grid Zhejiang Electric Power Company，Hangzhou 310007，China）

The intuitive secondary circuits of relay protection in smart substation have been changed into abstract network data streams.Reasonable and appropriate safety measures must be taken during the extension with the consideration of the influence of new intervals on operation intervals.Based on analysis of maintenance mechanism for smart substation，the paper elaborates on relevant safety measures for 110 kV bus differential protection connection without power cut in smart substation extension；besides，it verifies correctness of extension strategy and reliability of safety measures by the extension project of interval I and II of 110 kV Xuelin line of 220 kV Wenjin substation.

smart substation；bus differential protection；connection without power cut；safety measure

TM772

：B

：1007-1881（2014）11-0015-04

2014-09-11

戴世強(qiáng)（1985－），男，江蘇海安人，工程師，從事繼電保護(hù)相關(guān)工作。