智能變電站合并單元及智能終端升級改造案例分析

保定供電公司 王文琦 曹 磊

1 引言

根據(jù)國調(diào)中心《關(guān)于河南電網(wǎng)500kV菊城智能變電站差動保護(hù)誤動情況的通報(bào)》，保護(hù)誤動的主要原因是智能二次組件出現(xiàn)問題，因此國網(wǎng)公司要求對全網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)智能二次設(shè)備進(jìn)行集中統(tǒng)一測試。

220kV龍泉變電站是保定地區(qū)第一座智能化變電站，全站的合并單元（CSN-15B）和智能終端（JFZ-600S）均為北京四方公司第一代產(chǎn)品，未達(dá)到國網(wǎng)公司有關(guān)技術(shù)規(guī)范和最新的集中測試標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)國網(wǎng)公司、河北省電力公司要求，確定220kV龍泉變電站作為河北南網(wǎng)首座升級改造試點(diǎn)站，制定了全站合并單元和智能終端升級改造方案。

圖1 龍泉站“三層兩網(wǎng)”結(jié)構(gòu)圖

2 龍泉站配置簡述

2.1 組網(wǎng)結(jié)構(gòu)

220kV龍泉變電站在邏輯功能上由過程層、間隔層和站控層三層設(shè)備組成[1-3]，并應(yīng)用分層、分布、開放的以太網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)連接。整個二次系統(tǒng)體系為“三層兩網(wǎng)”結(jié)構(gòu)，即由站控層網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)站控層設(shè)備和間隔層設(shè)備的連接，由過程層網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)間隔層設(shè)備和過程層設(shè)備的連接，如圖1所示。

2.2 龍泉站設(shè)備結(jié)構(gòu)

220kV龍泉站為220kV開關(guān)站（無主變），現(xiàn)有220kV線路7個間隔；220kV母聯(lián)（分段）3個間隔；220kV母線采用雙母單分段結(jié)構(gòu)。

1)每個220k V線路間隔配置了2套合并單元（A、B網(wǎng)，型號均為CSN-15B）、2套智能終端（A、B網(wǎng)，型號均為JFZ-600F）；

2)每個220kV母聯(lián)（分段）間隔配置了2套合并單元（A、網(wǎng)，型號均為CSN-15B）、2套智能終端（A、B網(wǎng)，型號均為JFZ-600F）；

3)220kV1A母、1B母PT間隔分別配置了3套合并單元（A、B網(wǎng)、計(jì)量，型號均為CSN-15B）、1套智能終端（型號為JFZ-600S）；

4)220k V2A母PT間隔只配置1套智能終端（型號為JFZ-600S），相關(guān)信號通過智能終端光纖接入過程層交換機(jī)；母線電壓采集量通過電纜分別接入220kV1A、1BPT合并單元。

2.3 設(shè)備升級簡述

本工程涉及升級的合并單元共26套（4套擴(kuò)展箱改為新合并單元加裝擴(kuò)展插件）,智能終端共23套，囊括了220kV所有PT間隔、線路間隔、母聯(lián)間隔。

計(jì)劃更換的新合并單元（CSN-15BG）已通過國網(wǎng)公司檢測；智能終端更換主GOOSE插件硬件，更新主GOOSE插件、從GOOSE插件、開入插件軟件程序，改造過程中合并單元和智能終端的模型文件不變，虛端子不變。

由于合并單元安裝尺寸問題【原合并單元由4U1/2變?yōu)?U（482.28*177*282mm），體積變大一倍】，需要對智能組件柜內(nèi)的合并單元更換安裝位置并重新接線（主要為交流、開入、開出、光纖跳線）。

3 智能組件升級方案

按照先母線PT間隔后線路(母聯(lián))間隔、先B網(wǎng)設(shè)備后A網(wǎng)設(shè)備的順序，分別對智能終端、合并單元進(jìn)行升級改造。同時(shí)母線PT間隔智能終端、合并單元改造配合此母線上一條線路間隔智能終端、合并單元改造一塊進(jìn)行，目的是檢驗(yàn)?zāi)妇€合并單元升級后對線路合并單元、保護(hù)裝置的影響。一次設(shè)備停電的同時(shí)，計(jì)劃對各線路保護(hù)、母線保護(hù)等進(jìn)行周校檢查。

3.1 施工方案

1)工作前檢查智能組件柜安全措施可靠，與相關(guān)運(yùn)行設(shè)備做好隔離措施。重點(diǎn)檢查相關(guān)智能設(shè)備（如220kV母線保護(hù)）的相關(guān)軟壓板已退出，已斷開與運(yùn)行設(shè)備的聯(lián)系，并做好記錄。

2)改造前將合并單元、智能終端配置文件備份。

3)將原有合并單元（母線PT間隔包括擴(kuò)展箱）裝置拆除，整體更換為通過國網(wǎng)檢測的4U標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱；母線PT間隔2個擴(kuò)展箱功能改為在新合并單元機(jī)箱內(nèi)空余位置加裝擴(kuò)展光口插件（設(shè)備出廠前完成），原擴(kuò)展箱所聯(lián)尾纖改接至新合并單元擴(kuò)展插件背板（廠家已核實(shí)可行）；新裝置屏內(nèi)配線、光纖跳線完善。施工中可將智能組件柜中SF6氣體監(jiān)測裝置、避雷器在線監(jiān)測裝置（201、203、242、244、245、246柜各1臺SF6氣體監(jiān)測裝置占4U位置，243、202、249柜中SF6氣體監(jiān)測裝置、避雷器在線監(jiān)測裝置占4U位置）下移至最低端并重新配線，壓板及手把位置可適當(dāng)下移，每面智能組件柜可空出1臺4U裝置位置供更換裝置使用。考慮到柜內(nèi)空間布局，各間隔均按先B網(wǎng)后A網(wǎng)的順序升級合并單元和智能終端。

4)智能終端裝置更換主GOOSE插件硬件，更新主GOOSE插件、從GOOSE插件、開入插件軟件。更換插件和軟件升級后，裝置與通過國網(wǎng)檢測裝置軟硬件一致。

5)按照二次安全措施票的記錄順序逐一恢復(fù)合并單元裝置、SF6氣體監(jiān)測裝置、避雷器在線監(jiān)測裝置的光纖和電纜二次接線。二次接線工藝要求整齊，接線完成后由工作負(fù)責(zé)人再次核查接線正確性。

6)改造后將合并單元、智能終端配置文件下裝，與改造前文件比對一致。比對無誤后，將升級后裝置INI、CID文件按間隔、裝置名稱備份。全站合并單元、智能終端升級完畢，導(dǎo)出全站SCD與升級前備份進(jìn)行一致性比對，比對無誤后，將升級后全站SCD備份。

3.2 合并單元、智能終端功能檢驗(yàn)

1)母線合并單元功能驗(yàn)證：①核對版本及校驗(yàn)碼；②保存裝置的配置文件，與升級前備份進(jìn)行比對；③從智能組件柜端子排通入交流電壓模擬量，檢查對應(yīng)保護(hù)、測控、母差、錄波、網(wǎng)絡(luò)分析儀、計(jì)量等裝置的幅值和相位是否正確；④檢查PT刀閘位置等開入量是否正確；⑤檢查測控、后臺、遠(yuǎn)動等遙信是否正常；

⑥檢查220kV母線電壓并列是否正常。

2)線路合并單元功能驗(yàn)證：①核對版本及校驗(yàn)碼；②保存裝置的配置文件，與升級前備份進(jìn)行比對[4]；③從智能組件柜端子排通入交流電壓、電流模擬量，檢查對應(yīng)保護(hù)、測控、母差、錄波、網(wǎng)絡(luò)分析儀、計(jì)量等裝置采集的幅值和相位是否正確，差流是否正常；④檢查對應(yīng)保護(hù)、測控、母差、錄波、網(wǎng)絡(luò)分析儀等裝置開入量是否正確；⑤檢查測控、后臺、遠(yuǎn)動等遙信是否正常；⑥檢查220kV線路電壓切換是否正常。

3)母線智能終端功能驗(yàn)證：①核對版本及校驗(yàn)碼；②檢查PT刀閘位置等開入量是否正確；③檢查網(wǎng)絡(luò)分析儀GOOSE輸出是否正常；④檢查測控、后臺、遠(yuǎn)動等信號是否正常；⑤檢查刀閘遙控是否正常。

4)線路智能終端功能驗(yàn)證：①核對版本及校驗(yàn)碼；②檢查開關(guān)、刀閘位置等開入量是否正確；③檢查網(wǎng)絡(luò)分析儀GOOSE輸出是否正常；④檢查測控、后臺、遠(yuǎn)動等信號是否正常；⑤檢查開關(guān)、刀閘遙控是否正常；

5)在PT智能組件柜端子排通入二次交流電壓，檢查改造后合并單元采集量幅值、相位正確；結(jié)合配停線路檢查線路合并單元電壓、電流角差正確，模數(shù)轉(zhuǎn)換正確（線路間隔升級前后分別檢查）；在線路智能組件柜端子排通入二次交流電流，檢查改造后合并單元采集量幅值、相位正確；檢查相關(guān)線路保護(hù)、母線保護(hù)、測控、監(jiān)控、計(jì)量、故障錄波、網(wǎng)絡(luò)分析儀等裝置采樣正確[5]。

3.3 保護(hù)裝置、合并單元、智能終端改造后整組試驗(yàn)

1)結(jié)合一次設(shè)備例行試驗(yàn)對電流互感器一次升流試驗(yàn)：結(jié)合201、202、203、242、243、244、245、246、249、250間隔一次停電，對線路、母聯(lián)間隔的電流互感器一次升流試驗(yàn)，核對合并單元升級后變比、極性是否正確。

2)保護(hù)定檢：共有22套保護(hù)裝置進(jìn)行定期檢驗(yàn)工作：201、202、203、242、243、244、245、246、249、250、220kV母線保護(hù)I（CSC-150）、220kV母線保護(hù)II（BP-2C-D），結(jié)合保護(hù)定檢，分別驗(yàn)證相關(guān)合并單元、智能終端虛端子連線是否正確。

3)保護(hù)升級：220kV母線保護(hù)I（CSC-150）保護(hù)升級、改定值、周校；220kV母線保護(hù)II（BP-2C-D）保護(hù)升級、改定值、周校。

3.4 監(jiān)控系統(tǒng)調(diào)試

結(jié)合改造進(jìn)行遠(yuǎn)動信號完善工作，與調(diào)控班進(jìn)行四遙傳動。

4 升級成果

1)提升人員技術(shù)水平：龍泉站合并單元及智能終端升級工程使二次檢修人員在現(xiàn)場得到了“練兵” ，為今后的智能設(shè)備檢修維護(hù)打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

2)規(guī)范升級流程：形成一套經(jīng)現(xiàn)場驗(yàn)證的施工工藝、施工流程、檢驗(yàn)重點(diǎn)的施工方案，優(yōu)化了作業(yè)流程。

3)制定智能站風(fēng)險(xiǎn)辨識及管控手冊，分別針對線路、母聯(lián)等間隔的作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)編制作業(yè)指導(dǎo)書，為今后檢修提供參考和指導(dǎo)。

4)創(chuàng)新提出智能站A、B套保護(hù)、合并單元及智能終端輪停升級方案，用技術(shù)手段保證保護(hù)裝置的向量正確，避免電網(wǎng)安排特殊方式來完成保護(hù)裝置的向量檢查，減輕送電工作量，降低電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)和運(yùn)行人員操作風(fēng)險(xiǎn)。

5 結(jié)語

智能變電站是目前電網(wǎng)發(fā)展的趨勢[6]，國網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)需升級改造的智能站較多，由于各廠家設(shè)備研發(fā)理念、設(shè)備版本更新、不同時(shí)期技術(shù)規(guī)范要求、不同變電站一二次系統(tǒng)結(jié)構(gòu)等客觀條件的不同，造成各智能變電站升級改造方案也有差別，這同樣需要多方探討和研究，努力找到適合不同變電站的最優(yōu)升級方案，從而保證檢修工作的順利實(shí)施和電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

[1]潘勇良.智能化變電站的概念及架構(gòu)[J].自動化信息,2011,2.

[2]王賓,黃磊,曹潤彬.智能變電站126kV智能終端設(shè)計(jì)與測試方案研究[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制,2014(42).

[3]黃未,周家旭,張武洋.智能變電站合并單元現(xiàn)場測試技術(shù)研究[J].東北電力技術(shù),2014(35).

[4]李英明,鄭拓夫,周水斌.一種智能變電站合并單元關(guān)鍵環(huán)節(jié)的實(shí)現(xiàn)方法[J]. 電力系統(tǒng)自動化,2013,37(11).

[5]竇軍.智能變電站繼電保護(hù)問題研究[J].中國電子商務(wù),2014(11).

[6]王云茂,張春欣.智能變電站二次系統(tǒng)試驗(yàn)技術(shù)探討[J].電力與電工,2010(2).

[7]易永輝,王雷濤,陶永健.智能變電站過程層應(yīng)用技術(shù)研究[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制,2010(21).