常规变电站500 kV二次系统智能化改造方案的探讨

郝 伟，白 瑞，韩启华

（1.国网山西省电力公司电力科学研究院，山西 太原 030001；2.国网大同供电公司，山西 大同 037008）

常规变电站500 kV二次系统智能化改造方案的探讨

郝 伟1，白 瑞1，韩启华2

（1.国网山西省电力公司电力科学研究院，山西 太原 030001；2.国网大同供电公司，山西 大同 037008）

针对常规变电站500 kV二次系统智能化改造过程中面临的技术问题，引入中间转发智能设备实现不同二次系统之间的信息交互，对变电站500 kV二次系统智能化的改造方案与实施过程进行深入探讨，提出500 kV纵向改造调试方案和横向改造调试方案，通过分析各改造方案的特点和应用条件，提出了相应的建议。

智能变电站；中间转发智能设备；智能化改造

0 引言

为了满足智能电网对500 kV变电站智能化的要求，500 kV常规变电站二次系统智能化改造将是今后我国智能电网建设的主要内容之一。变电站500 kV系统是我国超高压主干输电网的重要节点，其二次设备的智能化改造过程中要求尽量缩短相关一次设备的停运时间，避免对电网的运行方式产生重大影响。改造只能按停电计划分步实现，意味着站内长时间既存在常规型二次系统，又存在智能型二次系统。所以，如何实现智能型二次系统与常规型二次系统之间的信息交互，制定安全、可靠、合理、有序、高效的改造方案，是500kV二次系统智能化改造的核心问题。

1 改造难点与解决思路

变电站新旧二次系统过渡期间，智能型与常规型二次系统之间的信息交互难以避免。为了保证二次系统功能的完整性，需采取临时技术措施。中间转发智能设备的功能可实现电缆信息与光缆信息之间的可定义转换。一方面，通过智能电子设备IED（IntelligentElectronic Device） 与中间转发智能设备之间的临时文件配置，中间转发智能设备收到智能IED设备发出的虚端子信息后，能够驱动定义好的硬电缆信息，提供给尚未进行智能化改造的常规型装置；另一方面，当中间转发智能设备通过电缆接收到常规型装置发出的硬电缆信息后，能够驱动指定的虚端子，根据相应的临时文件配置，通过光缆介质传递给智能IED设备，见图1。

图1 中间转发智能设备示意图

基于中间转发智能设备的研发与应用，500 kV二次系统的智能化改造方案可分为纵向与横向两种。

2 纵向改造方案

纵向改造方案的基本思路为，首先分别进行母线二次系统及所有边断路器二次系统改造；其次按照停电计划，逐步将中断路器二次系统、出线间隔二次系统智能化改造。

2.1 母线保护及边断路器保护改造

分别将I母、II母的母线二次系统及全站所有边断路器二次系统进行改造。由于500 kV系统常采用3/2接线方式，母线及边断路器二次系统的改造过程不会影响各出线正常运行，有利于减轻改造所造成的停电影响，见图2。

图2 500 kV纵向改造方案示意图1

母线及边断路器二次系统基本智能化后，中断路器二次系统、出线间隔二次系统尚未改造。边断路器与中断路器二次系统、边断路器与出线间隔二次系统之间的信息交互功能必须由中间转发智能设备实现。例如，线路保护装置给边断路器保护的启动失灵、闭锁重合闸信息；边断路器保护采集的线路间隔电压信息等。此外，线路保护、中断路器保护装置对边断路器的跳闸，可改接至边断路器智能终端控制回路实现。

改造安装完成后，不涉及跨间隔的单体静态试验与整组试验可以正常进行。中断路器和出线间隔保护A、B套可分别短时停运，对跨间隔的边断路器开关、边断路器保护传动与互联试验。

2.2 中断路器和出线间隔二次系统改造

母线与边断路器二次系统改造完成后，母线及边断路器可同时带电运行。此时，改造可向中断路器延伸。若选择进行间隔1及5012中断路器改造，待停电完毕，将5012断路器、间隔1智能二次设备系统按照设计要求组建安装，见图3。

拆除5012与5013二次系统之间、5012与5011二次系统之间、间隔1与5013二次系统之间依靠中间转发智能设备进行交互的临时接线，转换为正式智能二次系统。改造后，5011、5012、5013、间隔1二次系统全部实现智能化。

图3 500 kV纵向改造方案示意图2

通过中间转发智能设备实现5012与间隔4二次系统之间的信息交互。例如，间隔4保护装置给5012断路器保护的启动失灵信息、闭锁重合闸信息；5012断路器保护给间隔4保护的失灵动作启动远传信息等。

间隔4二次系统对5012断路器的跳闸，可改接至5012断路器智能终端控制回路中实现。

待5012与间隔1二次系统彻底改造完之后，间隔4保护A、B套可分别对5012进行传动与互联试验，无误后，可投入5012与间隔1运行。本接线串只剩余间隔4二次系统尚未改造。间隔4可按照停电计划择机智能化改造，待间隔4二次系统改造完毕，第一接线串智能化改造完成。

其余接线串的改造流程与调试方法基本与上述步骤类似。总体流程见图4。

图4 500 kV纵向改造流程图

3 横向改造方案

横向改造方案的基本思路为：按接线串进行改造，每个阶段需要同接线串的两个出线间隔同时停电，将同接线串所有二次系统智能化改造后，再分别对母线二次系统进行改造。

3.1 按接线串智能化改造

假如首先对第一接线串的二次设备进行智能化改造。则5011、5012、5013、间隔1、间隔4全部停电，同时改造。二次系统搭建完成后，对各断路器间隔、出线间隔的二次系统进行静态试验和互联试验。由于I母、II母处于带电状态，其二次系统属于常规型系统，5011断路器智能型二次系统与I母常规型二次系统之间、5013断路器智能型二次系统与II母常规型二次系统之间的信息交互需要通过中间转发智能设备临时转接。例如，母线保护启动边断路器失灵保护信息；边断路器失灵保护动作启动母线差动保护信息；边断路器保护采集母线电压等。此外，母线保护动作跳边断路器的跳闸电缆可转接到相应断路器智能终端控制回路实现。其过程见图5。

图5 500 kV横向改造方案示意图

第一接线串智能化改造完成后，按照相同的思路，对500 kV系统其余接线串进行改造。

3.2 母线系统改造

500 kV系统全部按接线串改造完成后，须分别对I母、II母二次系统进行改造。假如首先改造I母，则I母的边断路器全部停电，进行二次系统智能化改造，同时，将I母母线保护与各支路之间通过中间转发智能设备交互信息的临时接线分别拆除。

I母智能型二次系统搭建完成后，可对其单体及互联试验，试验无误后，将I母投入运行。I母二次系统改造完成后，按计划对II母二次系统进行智能化改造，方法与步骤与改造I母二次系统时相同。待II母二次系统改造完成后，站内500 kV系统改造完毕。整体流程见图6。

图6 500 kV横向改造方案流程图

4 建议

纵向改造方案采用先改造母线系统，后改造各间隔系统的顺序。母线及边断路器二次系统的改造过程不会影响各出线正常运行，有利于减轻因改造而造成的停电影响，提高了工作效率。改造停电计划可灵活制定，各间隔的停电顺序对整体改造影响小。缺点在于智能型系统和常规型系统之间的信息交互量较大，需通过中间转发智能设备进行转接，相关接入与拆除工作繁琐。建议接线串数与出线较多、停电影响较大的枢纽变电站采用纵向改造方案。横向改造方案采用先改造各接线串二次系统，后改造母线二次系统的顺序。每接线串改造需两个间隔同时停运，改造灵活性不如纵向改造方案。优点在于智能型系统和常规型系统之间的信息交互量较小，仅涉及到母线二次系统与边断路器二次系统之间的个别交互信息。建议接线串数与出线较少、停电影响较小的变电站采用横向改造方案。

Discussion on Intelligentized Reconstruction Scheme of 500 kV Secondary System at Conventional Substation

HAOWei1，BAIRui1，HAN Qi-hua2
（1.State Grid Shanxi Electric Power Research Institute of SEPC，Taiyuan，Shanxi 030001，China;2.State Grid Datong Power Supply Company of SEPC，Datong，Shanxi 037008，China）

In view of the technique problems in the intellectualized reconstruction of conventional substation 500 kV secondary system，mediating IED was introduced to realize information interchange between two different secondary systems.Modification program and implementing process of 500 kV secondary system reconstruction are profoundly discussed in this thesis.Based upon the analysis about the characteristicsand application conditionsof reconstruction schemes，some recommendationsare presented.

smartsubstation；mediating IED；intelligentized reconstruction

TM76

B

1671-0320（2014）03-0005-03

2014-01-04，

2014-03-29

郝 伟（1979-），男，山西太原人，2008年毕业于华北电力大学电力系统及自动化专业，硕士，工程师，从事电力系统继电保护工作；

白 瑞（1969-），男，山西五台人，1999年毕业于华北电力大学电力系统及自动化专业，硕士，高级工程师，从事电力系统继电保护工作；

韩启华（1966-），男，山东淄博人，1987年毕业于山西省电力高等专科学校电力系统及其自动化专业，工程师，从事继电保护专业工作。