就地化保護虛回路即插即用方案

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字化、網絡化的依賴，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調工作也很復雜，整站的工廠聯調和現場調試往往需要數月時間。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節，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“六統一”相關規范[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。將裝置的發送、接收數據集模塊化，使虛端子連接簡化為設備之間的連接。基于虛端子標準化和模塊化，不同廠家的IED在簡單參數配置的情況下能實現虛回路的即插即用（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“六統一”標準化設計規范附錄，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發布（表2）。

2.2 就地化保護SV虛端子標準化設計

按照國網“六統一”標準化設計規范附錄，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行前述的標準化設計，保護裝置對外發布僅設置一個數據集，數據集中序號、語義、引用路徑按照標準化要求，不額外增加虛端子。虛端子數據集模塊化后，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按典型的通信關系、標準化的數據集進行了定義，設備在變電站現場只需進行簡單的通信參數定義即可投入運行，實現設備的即插即用，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為了固定的虛端子對應順序，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（數據集之間）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發布

3 虛端子即插即用方案

目前現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，不論是間隔層產品或是過程層產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過程層配置中的發布虛端子表、訂閱虛端子表均需根據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部分根據標準化通信關系進行配置，進行一鍵式下裝，即可實現虛端子的即插即用。

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勢。虛回路的廠內聯調、變電站現場調試均可降為7天，縮短二次系統75%的調試周期。

支持一鍵式運維。變電站IED設備出現故障時，廠家往往需要耗費人力資源到變電站現場排查設備問題，并根據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。