500 kV智能變電站智能終端更換方案探討

何祥文， 馮正偉， 汪銘峰， 鄒 暉， 楊 鑫，祝碧賢

（1.國網浙江省電力公司檢修公司，浙江 金華 321000；2.國網浙江省電力公司杭州供電公司，杭州 310009）

500 kV智能變電站智能終端更換方案探討

何祥文1， 馮正偉1， 汪銘峰2， 鄒 暉1， 楊 鑫1，祝碧賢1

（1.國網浙江省電力公司檢修公司，浙江 金華 321000；2.國網浙江省電力公司杭州供電公司，杭州 310009）

隨著智能變電站技術的不斷發展和廣泛應用，智能變電站將成為電網建設的主流趨勢。在智能變電站中，智能終端作為過程層的核心設備之一，其運行的穩定性和可靠性直接關系到變電站的安全穩定運行。闡述了智能終端的更換方法以及安全技術措施，以華東電網第1座500 kV智能變電站吳寧變電站為例，介紹了由于現場智能終端的裝置型號和版本號不屬于國家電網公司公布的合格產品名單而更換的技術方案，分析了智能終端更換過程中的危險點和注意事項。

智能變電站；智能終端；變電站配置描述文件；母差保護

0 引言

隨著智能變電站的發展以及IEC 61850協議的不斷推廣和完善，智能變電站已由理論研究階段走向工程實踐階段，成為變電站建設發展的方向。智能變電站的特點是一次設備的智能化、二次設備的網絡化和運行管理系統的自動化，在邏輯結構上分為過程層、間隔層和站控層[1]。

智能終端作為過程層的重要設備，實現了對一次設備的控制和相關狀態信號的采集上送功能。而在目前一體化智能高壓設備尚未成熟的情況下，主要采用智能終端實現傳統一次設備與二次設備的數字化接口功能[2]。本文主要闡述智能終端的更換方法以及安全技術措施，并以500 kV吳寧變電站主變壓器220 kV側智能終端更換為實例，介紹了由于其裝置型號和版本號不屬于國家電網公司合格產品名單而進行相應智能終端更換的技術方案、技術要點和注意事項。

1 智能終端更換背景

1.1 智能終端的功能

智能終端作為智能變電站中一次設備與二次設備的結合面，是目前智能變電站解決智能二次設備與傳統開關、變壓器等一次設備接口的最優方案[3]。智能終端通過電纜與一次設備連接，同時采用光纖與測控、保護、網絡交換機等二次設備連接，其實現的主要功能有：

（1）采集一次設備的遙信量（如位置信號、告警信號）和智能設備的遙信量，將硬接點信號轉換成GOOSE（面向通用對象的變電站事件）報文上送至保護和測控裝置。

（2）接收保護裝置GOOSE分合閘命令并轉換成硬接點輸出，實現保護裝置跳閘出口。

（3）接收測控裝置遙控GOOSE分合閘命令并轉換成硬接點輸出，實現開關、刀閘等一次設備遙控操作。

（4）進行信號分析、處理、合并，實現智能告警、回路監視、跳閘自保持等功能。

1.2 智能終端更換的背景

2012年，國家電網公司委托國家繼電保護及自動化設備質量監督檢驗中心和電力工業電力系統自動化設備質量檢驗測試中心，對220 kV及以上電壓等級的合并單元、智能終端等智能二次設備開展了檢測工作，8個廠家共37個型號的合并單元、9個廠家共27個型號的智能終端通過了檢測，并于2013年1月10日、4月10日、6月17日、7月30日分別公布了國家電網公司模擬量輸入式合并單元和智能終端專業測試檢驗合格產品名單。同時，以文件形式要求公司所屬各智能變電站采用的合并單元和智能終端應是已公布的合格產品，對合格產品名單之外的產品限期更換。

2013年10月26日，某省500 kV智能變電站由于所采用的合并單元軟件參數設置錯誤，導致交流電流采樣數據不同步，造成該站多套保護裝置不正確動作。事故調查發現該智能變電站的合并單元未采用合格名單里的產品，這是本次繼電保護不正確動作的根本原因。

上述智能變電站事故后，國網浙江省電力公司對所轄范圍內智能變電站的合并單元、智能終端進行了排查，并在500 kV吳寧變電站基建調試中發現主變壓器220 kV智能終端、主變壓器本體智能終端現場裝置型號和版本號并非已公布的合格產品名單的版本型號，具體如表1所示。

發現現場智能終端版本型號不屬于國家電網公司公布的合格產品名單后，國網金華供電公司立即制定了更換方案，并在短時間內完成了更換工作。

表1 合格批次型號版本與現場型號版本

2 智能終端更換方案介紹

2.1 智能終端更換的主要方法

在傳統變電站中，根據裝置間的邏輯配合關系，通過電纜連接實現各類裝置的輸入與輸出，而在智能變電站中則是通過“虛端子”進行連接，即通過配置SCD（變電站配置描述）文件，給每套IED（智能電子設備）裝置指定間隔、分配地址，并通過“虛端子”方式對IED裝置之間輸入、輸出進行連接[4]。當智能變電站中某個IED裝置的模型文件變動后，會導致該裝置的ICD（IED能力描述）文件也發生變化，使得SCD文件里相應的虛端子連線需重新連接，相應的IED裝置配置文件需重新下裝。因此，智能終端作為一種IED設備，更換工作涉及面廣，工作內容也較為復雜。其具體更換步驟如下：

（1）修改IED裝置的模型數據文件，導致IED裝置的ICD文件改變。

（2）根據IED裝置新的ICD文件，在SCD文件中重新對裝置進行輸入、輸出配置，即虛端子連線，并生成新的SCD文件。

（3）將新的SCD文件下裝至后臺監控系統。（4）根據新的SCD文件，導出裝置以及與裝置相關聯設備的新CID（IED實例配置）文件。

（5）將新的CID文件下裝至相應的IED裝置，并進行相關試驗，如傳動、遙控、遙信測試等。

2.2 智能終端更換的安全技術措施

如上所述，由于合并單元、智能終端等智能設備更換后，會導致SCD文件和相關裝置CID文件的變動。因此，應重點做好以下工作：

（1）在SCD配置工具中，核對SCD文件中相應IED裝置的輸入、輸出關系是否正確，是否嚴格按照設計院的虛端子表進行連線。

（2）將SCD文件下裝至后臺監控系統后，必須通過遙信核對、遙控傳動等工作，驗證相關IED裝置與監控系統的通信是否正常，遙信、遙控點位是否正確。

（3）相應IED裝置下裝新的CID文件后，必須通過裝置聯調、保護傳動等工作，驗證IED裝置之間的通信是否正常，開入量、開出量是否正確。

（4）在進行裝置聯調、保護傳動等試驗工作前，應按照調試工作涉及的內容和需求，做好相應的安全技術措施，防止調試工作導致保護誤動作。例如：將相關的一次設備停役、停用相關保護裝置、停用相關合并單元或智能終端、斷開相關跳閘出口回路、放上裝置的檢修壓板、取下裝置的合并單元接收壓板等。

3 智能終端更換實例

3.1 500 kV吳寧變電站設備配置情況

吳寧變電站500 kV部分一次接線采用3/2接線方式，建有3個完整串，共有4回出線；220 kV部分一次接線采用雙母雙分段接線方式，共有6回出線；配置2組1 000 MVA主變壓器。其中3號主變壓器接至220 kV正副母Ⅰ段、Ⅱ段運行，4號主變壓器接至220 kV正副母Ⅲ段、Ⅳ段運行。吳寧變電站電氣主接線如圖1所示。

圖1 吳寧變電站電氣主接線

二次設備方面，500 kV吳寧變電站嚴格按照智能站標準建設。全站各電壓等級的開關、主變壓器及母線設備均按間隔配置智能終端，實現一次設備的數字化；常規電流互感器、電壓互感器均配置合并單元，實現模擬量采樣的數字化；自動化系統采用典型的“三層兩網”結構，各個IED設備之間信息交互采用IEC 61850標準的MMS（制造報文規范）、GOOSE及SV（采樣值）技術；保護采樣及跳閘嚴格按照國家電網公司《智能變電站技術導則》要求，采用直采、直跳模式[5-7]。

3.2 220 kV第1套智能終端更換實施方法

本次智能終端更換工作主要包括：主變壓器中性點本體智能終端以及主變壓器220 kV側第1、第2套智能終端的更換及改線工作，上述智能終端的SCD和CID文件配置工作，以及相關調試驗證工作，因此工作較為復雜。以下以500 kV吳寧變電站主變壓器220 kV第1套智能終端更換方案為例展開分析與論述。

3.2.1 主要工作和試驗內容

以3號主變壓器220 kV第1套智能終端為例，在SCD文件中其GOOSE虛端子連線如圖2所示。當主變壓器220 kV第1套智能終端更換后，相應的ICD文件發生了變化。因此要在全站SCD文件里對主變壓器220 kV第1套智能終端的虛端子進行重新連線，與主變壓器220 kV第1套智能終端相關聯的設備則需重新下裝CID文件。在相關CID配置文件更改后，要進行的試驗工作還包括：

（1）主變壓器第1套電氣量保護CID文件下裝，以及該保護與主變壓器高中壓側智能終端和開關機構的傳動試驗。

（2）220 kV第1套母差保護CID文件下裝，以及該保護與主變壓器220 kV智能終端和開關機構的傳動試驗。

（3）由于220 kV第1套母差CID文件的更換，導致與母差保護相關聯的設備都需要重做傳動試驗，主要涉及220 kV第一套母差保護范圍內所接的各線路保護和線路智能終端等，具體的關聯設備如圖3所示。

（4）主變壓器220 kV側測控裝置、第1套合并單元、第1套故障錄波器等設備的CID文件下裝及信號核對、遙控測試。

3.2.2 工作中的關鍵點

在主變壓器220 kV側智能終端更換前，應做好的安全技術措施包括：相應主變壓器的高/中壓側均停電，以配合傳動試驗；將220 kV第1套母差保護、主變壓器第1套故障錄波器等公用設備均改為停用狀態，并放上相應裝置的檢修狀態壓板。

另外，由于220 kV第1套母差保護CID文件有變動，導致與之相關聯的保護裝置和智能終端都要重新進行傳動試驗，而實際電網運行方式下不可能將所有的220 kV線路、母聯開關、分段開關等設備全部停電進行配合試驗，且由于各保護裝置和智能終端均雙重化配置，因此只允許其中1套短時退出運行。實際工作中，母差保護的傳動試驗是在220 kV線路、母聯開關、分段開關等一次設備帶電運行，停用相關設備的第1套保護裝置和第1套智能終端的條件下進行，傳動命令傳送至各間隔的智能終端即止。同時，傳動試驗過程中可結合網絡分析儀抓取網絡GOOSE報文，分析各裝置的報文發送情況。

智能終端更換后會導致全站SCD文件變動，從而涉及相關保護、測控、監控后臺、網絡分析儀、保信子站、故障錄波器等裝置的CID文件的重新下裝，以及相關的傳動試驗、遙信核對等工作。在主變壓器保護、母差保護等裝置復役后，雖可不再做帶負荷試驗，但需重新逐一核對相關保護的狀態和定值，確保狀態和定值的正確性。

圖2 3號主變壓器220 kV第1套智能終端虛端子連線

圖3 220 kV第1套母差保護信息關聯圖

4 結語

由于智能變電站在國內電網運行的時間較短，相關的工程和技術經驗相對欠缺，特別是智能變電站建成投運后，運行中智能設備的異常或事故處理等問題都需要進一步研究和完善。因此，通過對智能變電站中的智能設備更換技術方案進行深入分析和總結，進一步了解各智能設備的功能作用以及各個智能設備之間的關聯關系非常必要。

本文通過詳細介紹智能變電站中智能終端的更換方法和安全技術措施，結合500 kV吳寧變電站主變壓器220 kV智能終端整改更換的實際工作，重點分析了主變壓器智能終端更換時涉及的設備范圍，提出了相應的安全隔離措施。重點提出了母差保護CID文件重新下裝后的試驗工作要點。本文可供今后智能變電站的整改調試及故障處理參考。

[1]劉曦，朱繼紅．關于合并單元和智能終端應用模式的探討[J]．浙江電力，2011（3）∶15－18．

[2]王賓，黃磊，曹潤彬，等．智能變電站126 kV智能終端設計與測試方案研究[J]．電力系統保護與控制，2014，42（1）∶119－124．[3]彭志強，張小易，高磊，等．智能變電站二次系統雙重化配置技術應用分析[J]．江蘇電機工程，2012（8）∶38－41．

[4]馮正偉，劉力華，盧洪峰．智能變電站新增間隔IED裝置的接口試驗[J]．浙江電力，2014（3）∶21－24．

[5]國家電網公司．Q/GDW 383－2009智能變電站技術導則[S]．2009．

[6]國家電網公司．Q/GDW 428－2010智能變電站智能終端技術規范[S]．2010．

[7]國家電網公司．Q/GDW 441－2010智能變電站繼電保護技術規范[S]．2010．

（本文編輯：趙曉明）

Discussion on Replacement Scheme of Smart Terminals in 500 kV Smart Substations

HE Xiangwen1，FENG Zhengwei1，WANG Mingfeng2，ZOU Hui1，YANG Xin1，ZHU Bixian1
（1.State Grid Zhejiang Maintenance Company，Jinhua Zhejiang 321000，China; 2.State Grid Hangzhou Power Supply Company，Hangzhou 310009，China）

With the development and extensive application of smart substation technology，the smart substation will become the mainstream trend of power grid construction.In smart substations，the smart terminal is one of the core equipment in process layerandits operation stability and reliability are directly related to the safe and stable operation of substation.This paper takes Wuning substation，the first 500 kV smart substation of East China power grid as an example to introduce technical scheme of the replace corresponding smart terminals since the device type and version number of smart terminal does not belong to the acceptable product list of State Grid Corporation China；furthermore，it analyzes dangerous points and precautions during smart terminal replacement.

smart substation；smart terminal；SCD；bus differential protection

TM769

B

1007-1881（2015）04-0022-04

2014-08-19

何祥文（1983），男，工程師，主要從事電網安全維護相關工作。