数字化变电站扩建时的不停电接口方案及实施

裘愉涛，王悦，吴雪峰，周国庆，杨运有

（1.浙江电力调度通信中心，杭州310007；2.金华电业局，浙江金华321001）

数字化变电站扩建时的不停电接口方案及实施

裘愉涛1，王悦1，吴雪峰2，周国庆2，杨运有2

（1.浙江电力调度通信中心，杭州310007；2.金华电业局，浙江金华321001）

常规变电站扩建时电缆点对点的联系清晰可见，而数字化变电站中所有智能电子设备的信息交互都呈现为抽象的网络信息流，待投产的设备与其他运行设备接入到同一台交换机，扩建时既要保证试验的完整性和安全性，又要保证供电的可靠性。以芝堰变电站220 kV下涯Ⅰ线间隔扩建为例，介绍了一种不影响供电可靠性和不停用一次设备的扩建接口方案。

数字化变电站；扩建；不停电；调试方案

0 引言

随着电网的不断发展和电力市场化改革的深入，对电网安全经济运行和供电质量的要求也不断提高，变电站作为输配电系统的信息源和执行终端，要求提供的信息量和实现的集成控制越来越多，数字化、信息化以及信息模型化的要求越来越迫切。数字化变电站提高了变电站运行的自动化水平和管理效率，优化了变电站设备的寿命周期成本，是今后变电站的发展方向[1]。500 kV芝堰变电站于2009年7月投入运行，远景将与浙西核电或浙西特高压等站点连接，在华东500 kV电网中具有重要的地位。

数字化变电站扩建时，继电保护设备也要相应扩建，与常规变电站扩建时电缆点对点的联系清晰可见[2]不同，数字化变电站扩建时，需要根据IEC 61850标准，修改系统中使用的说明文档、设备的配置参数文档、系统数据、信息模型文档及系统和设备的配置文件等项目。GOOSE信息采用网络发布[3]，待联调的检修设备与其他运行设备可能接入到同一台交换机。接口过程中既要保证母差保护接口试验的完整性和安全性，又要保证供电的可靠性。本文以芝堰变电站220 kV下涯Ⅰ线间隔扩建为例，结合工程实际，介绍了一种不影响供电可靠性和不停用一次设备的扩建接口方案。

1 运行现状及实施难点

500 kV芝堰变电站220 kV GOOSE网络A网和B网单独组网，220 kV GOOSE网络如图1及图2所示。同一间隔的线路保护、智能终端、测控接于同一交换机，1台交换机不得接入同一方向的2条出线的保护，最多能接入4个间隔的相关IED设备。测控只接入第一套GOOSE网，母差保护及公用设备接于母线交换机。其中，母联、分段保护、终端的2个GOOSE口分别接到2套网络的间隔交换机。

图1 220kV GOOSE A网

220 kV GOOSE网每个小室每组均设置4台交换机，全站共需交换机16台。在此接线方式下，同一线路间隔层设备之间的数据交互不必通过母线交换机，如某间隔交换机故障时，最多影响4条出线的某套保护，且不会影响同一出线方向的另一条线路的保护。

本次扩建间隔为220 kV下涯Ⅰ线、Ⅱ线，如图3虚框内所示。数字化变电站中所有IED的GOOSE信息交互都通过交换机实现，变电站扩建过程中一定会存在扩建设备与运行设备的接口工作[4]，但芝堰变电站GOOSE网络因为设计时采用了网采网跳，交换机不按间隔配置，若不采取措施，扩建过程中必定会出现接口设备与其他运行设备共网的情况[5]。运行设备的间隔与间隔之间报文一般通过虚拟局域网（VLAN）标识进行区分隔离[6]，既要保证扩建接口试验的完整性与安全性，又要保证不影响供电可靠性，这是数字化变电站扩建中二次实施方案的难点。因此，制定可靠的二次接口调试方案是十分必要的。

图2 220kV GOOSE B网

图3 扩建示意图

2 3种接口方案

下涯Ⅰ，Ⅱ间隔扩建中220 kV第一套母差2BP、第二套母差2PCS保护接口工作由于涉及母差保护CID文件变动，原则上需对母差保护所有GOOSE虚端子连线进行试验，保证回路的正确性。由于芝堰变电站是基于IEC 61850规约的智能化变电站，取消了传统的二次电缆，大量采用光纤网络，由GOOSE信号取代了原来的二次信号。变电站仅保留了1块硬压板，其余采用信息化的软压板，设备之间仅失灵启动回路设置接收和发送软压板，其他信号只设置发送软压板。在此种技术条件下，如何实施二次接口，没有成熟的经验可以借鉴。

在实施扩建的过程中，根据现场实际情况，制定了以下3种接口方案。

2.1 停用一次设备接口方案

（1）停电方式：220 kV正母分段、副母分段、2号母联、堰万4Q11、堰松4Q12线路开关、兰堰线/3号主变压器5022开关、3号主变压器5023开关、3号主变压器220 kV开关改冷备用，220 kV 1BP，1PCS，2BP，2PCS母差保护改停用。

（2）安全措施：将上述停役设备的保护及智能终端的“装置检修”硬压板投入。在进行回路验证时投入母差保护相应的GOOSE发送软压板，对侧如有GOOSE接收软压板也需投入。退出其余GOOSE软压板，确保安全隔离。

（3）需完成的试验：220 kV第一套母差保护2BP全部GOOSE虚端子连线表、220 kV第二套母差保护2 PCS全部GOOSE虚端子连线表。

（4）注意事项：在试验“1BP/PCS 220 kV正/副母分段开关失灵启动2BP/PCS母差”GOOSE虚端子连接时，由于220 kV正/副母Ⅰ段及母线上各出线、1号母联开关处于运行状态，需取下1BP/PCS母差跳闸出口软压板和保护总出口软压板，同时检查母差保护“装置检修”硬压板是否可靠投入，做好安全措施后方可进行试验。

2.2 保护轮停接口方案

（1）停电方式：220 kVⅡ段正/副母及各出线、3号主变压器220 kV开关、220 kV正母分段开关、220 kV副母分段开关、220 kV 2号母联开关一次设备均不停役，采取220 kV第一套母差1BP/2BP、第二套母差1PCS/2PCS保护轮停方式，同时相关间隔对应第一套、第二套保护及智能终端陪停。

（2）安全措施（以第一套为例）：将220 kV第一套母差2BP保护及下涯Ⅰ/Ⅱ间隔保护装置、智能终端的“装置检修”硬压板投入。由于一次设备运行，为防止误跳运行开关，需检查确认所有运行设备的保护装置及智能终端的“装置检修”硬压板已取下。在进行与下涯Ⅰ，Ⅱ间隔回路验证时投入母差保护相应的GOOSE发送软压板，对侧如有GOOSE接收软压板也需投入。退出其余运行间隔GOOSE软压板，做到安全隔离。拔下220 kVⅡ段侧GOOSE A网交换机运行间隔光口，做好与运行设备的物理隔离。

（3）需完成的试验：220 kV第一套母差保护2BP与下涯Ⅰ/Ⅱ间隔GOOSE虚端子连线表、220 kV第二套母差保护2PCS与下涯Ⅰ/Ⅱ间隔GOOSE虚端子连线表。

（4）注意事项：在此停电方式下，一次设备均不停役，无法对原运行间隔与母差保护GOOSE虚端子连线进行传动验证，只能对下涯Ⅰ/Ⅱ间隔与母差保护相关回路进行验证。试验不完整，原运行间隔与母差保护GOOSE虚端子连线的正确性只能由厂家保证。

2.3 不停电接口方案

（1）停电方式：220 kVⅡ段正、副母及各出线、3号主变压器各侧开关、220 kV正母分段开关、220 kV副母分段开关、220 kV 2号母联开关、堰万4Q11线开关、堰松4Q12线开关一次设备、保护装置、智能终端均不停役；只停用220 kV第一套母差1BP/2BP、第二套母差1PCS/2PCS保护。

（2）安全措施：将220 kV第一套母差2BP保护及下涯Ⅰ/Ⅱ间隔保护装置、智能终端的“装置检修”硬压板投入。取下220 kV第一套母差1BP保护“装置检修”硬压板并拉开220 kV第一套母差1BP保护装置电源的空气开关。取下母差保护跳运行间隔、3号主变压器失灵联跳、启动失灵GOOSE软压板，做到安全隔离，并对压板状态进行确认。

（3）需完成的试验：220 kV第一套母差保护2BP与下涯Ⅰ/Ⅱ间隔GOOSE虚端子连线表、220 kV第二套母差保护2 PCS与下涯Ⅰ/Ⅱ间隔GOOSE虚端子连线表。

（4）注意事项：由于母差保护一期已按最大化配置，要求下涯Ⅰ/Ⅱ间隔南瑞继保、北京四方保护装置及智能终端和南瑞科技测控装置对模型进行更改，保证与一期设备完全一致，以适应母差保护。因此无需对母差保护CID文件进行变动，母差保护原有回路无需进行试验，只需对下涯Ⅰ/Ⅱ间隔进行试验。

表1 220kV 2BP试验方案

3 不停电方案的实施

3.1 方案比较

3.1.1 验证项目完整性

对于常规非数字化变电站，继电保护规程规定二次电缆未改动时无需进行试验验证，而数字化变电站中每个IED装置ICD文件的增加或变动，都将重新生成全站SCD文件，然后导出CID文件进行下装。在修改母差原运行设备ICD后，无法保证原有开入开出的正确性，因此所有GOOSE输入输出均需重新验证。

方案2.1能对所有GOOSE输入输出重新验证；方案2.2试验不完整，只能对新建的下涯Ⅰ/Ⅱ间隔与母差保护相关回路进行验证；而方案2.3由于CID无需重新下装，因此只需对新建的下涯Ⅰ/Ⅱ间隔与母差保护相关回路进行验证，试验完整。

3.1.2 供电可靠性

方案2.1需要停役正、副母Ⅱ段母线上所有间隔，运行方式薄弱，可靠性差；方案2.2与方案2.3无需停电，可靠性高。

3.1.3 试验安全性

3个方案均只能通过投入“装置检修”硬压板及退出出口软压板来保证安全。

经综合比较，确定选取不停电接口方案，既可保证母差试验的完整性，又能保证供电的可靠性。

3.2 220kV母差试验方案

对220 kV 2BP与2PCS母线差动保护与新建的下涯Ⅰ线间隔进行相关逻辑试验，其中2BP试验内容见表1。

4 结语

数字化变电站是未来电网技术的发展趋势，是统一坚强智能电网的重要基础和支撑，对数字化站的扩建工程将会越来越多。数字化变电站的首期建设应对二次公用设备（如母差、故障录波等）进行最大化配置，此举将极大地方便于后期运行及扩建工作的开展。本文介绍了实施扩建的3种二次接口方案，并分析了各方案的优劣，其中不停电接口方案在扩建过程中既能确保供电安全可靠又确保了试验完整性，在500 kV芝堰变电站扩建工程中成功实施，效果良好。

[1]吴雪峰，刘艳敏，施战辽，等.数字化变电站智能终端柜降温方案[J].水电能源科学，2012，30（5）∶52-56.

[2]盛献飞，吴雪峰，周滔滔，等.500 kV数字化变电站扩建时的二次调试方案及安全措施[J].电力建设，2012，33（8）∶39-42.

[3]杜浩良，李有春，盛继光.基于IEC 61850标准数字化与传统继电保护的比较[J].电力系统保护与控制，2009，37（24）∶172-176.

[4]邱智勇，陈建民，朱炳铨.基于IEC 61850标准的500 kV三层结构数字化变电站建设[J].电力系统自动化，2009，33（12）∶103-107.

[5]徐成斌，孙一民.数字化变电站过程层GOOSE通信方案[J].电力系统自动化，2007，31（19）∶91-94.

[6]周国庆，邱子平，李赛丹，等.数字化变电站的实现及检修模式探讨[J].浙江电力，2008，23（6）∶73-76.

（本文编辑：龚皓）

Outage-prevented Interface Scheme during Extension of Digital Substations and Its Implementation

QIU Yu tao1，WANG Yue1，WU Xue feng2，ZHOU Guo qing2，YANG Yun you2
（1.Zhejiang Electric Dispatch and Telecommunication Center，Hangzhou 310007，China；2.Jinhua Power Supply Bureau，Jinhua Zhejiang 321001，China）

The point-to-point connection of cables can be clearly seen during extension of conventional substation,However,the information interaction of all smart electronics in digital substations appears abstract network information flow.The equipment to be put into operation and other operating equipment are connected to the same exchanger.During extension,completion and safety of the test as well as power supply reliability need to be guaranteed.Takes the interval extension of 220 kV Xiaya I line of Zhiyan substation as an example,the paper introduces an interface scheme neither influencing power supply reliability nor shutting down the primary equipment.

digital substation;extension;uninterrupted power supply;commissioning program

TM764.2+5

：B

：1007-1881（2013）10-0016-04

2013-07-04

裘渝涛（1967-），男，浙江嵊州人，高级工程师，从事继电保护管理与智能变电站技术研究工作。