500 kV智能变电站智能终端更换方案探讨

何祥文， 冯正伟， 汪铭峰， 邹 晖， 杨 鑫，祝碧贤

（1.国网浙江省电力公司检修公司，浙江 金华 321000；2.国网浙江省电力公司杭州供电公司，杭州 310009）

500 kV智能变电站智能终端更换方案探讨

何祥文1， 冯正伟1， 汪铭峰2， 邹 晖1， 杨 鑫1，祝碧贤1

（1.国网浙江省电力公司检修公司，浙江 金华 321000；2.国网浙江省电力公司杭州供电公司，杭州 310009）

随着智能变电站技术的不断发展和广泛应用，智能变电站将成为电网建设的主流趋势。在智能变电站中，智能终端作为过程层的核心设备之一，其运行的稳定性和可靠性直接关系到变电站的安全稳定运行。阐述了智能终端的更换方法以及安全技术措施，以华东电网第1座500 kV智能变电站吴宁变电站为例，介绍了由于现场智能终端的装置型号和版本号不属于国家电网公司公布的合格产品名单而更换的技术方案，分析了智能终端更换过程中的危险点和注意事项。

智能变电站；智能终端；变电站配置描述文件；母差保护

0 引言

随着智能变电站的发展以及IEC 61850协议的不断推广和完善，智能变电站已由理论研究阶段走向工程实践阶段，成为变电站建设发展的方向。智能变电站的特点是一次设备的智能化、二次设备的网络化和运行管理系统的自动化，在逻辑结构上分为过程层、间隔层和站控层[1]。

智能终端作为过程层的重要设备，实现了对一次设备的控制和相关状态信号的采集上送功能。而在目前一体化智能高压设备尚未成熟的情况下，主要采用智能终端实现传统一次设备与二次设备的数字化接口功能[2]。本文主要阐述智能终端的更换方法以及安全技术措施，并以500 kV吴宁变电站主变压器220 kV侧智能终端更换为实例，介绍了由于其装置型号和版本号不属于国家电网公司合格产品名单而进行相应智能终端更换的技术方案、技术要点和注意事项。

1 智能终端更换背景

1.1 智能终端的功能

智能终端作为智能变电站中一次设备与二次设备的结合面，是目前智能变电站解决智能二次设备与传统开关、变压器等一次设备接口的最优方案[3]。智能终端通过电缆与一次设备连接，同时采用光纤与测控、保护、网络交换机等二次设备连接，其实现的主要功能有：

（1）采集一次设备的遥信量（如位置信号、告警信号）和智能设备的遥信量，将硬接点信号转换成GOOSE（面向通用对象的变电站事件）报文上送至保护和测控装置。

（2）接收保护装置GOOSE分合闸命令并转换成硬接点输出，实现保护装置跳闸出口。

（3）接收测控装置遥控GOOSE分合闸命令并转换成硬接点输出，实现开关、刀闸等一次设备遥控操作。

（4）进行信号分析、处理、合并，实现智能告警、回路监视、跳闸自保持等功能。

1.2 智能终端更换的背景

2012年，国家电网公司委托国家继电保护及自动化设备质量监督检验中心和电力工业电力系统自动化设备质量检验测试中心，对220 kV及以上电压等级的合并单元、智能终端等智能二次设备开展了检测工作，8个厂家共37个型号的合并单元、9个厂家共27个型号的智能终端通过了检测，并于2013年1月10日、4月10日、6月17日、7月30日分别公布了国家电网公司模拟量输入式合并单元和智能终端专业测试检验合格产品名单。同时，以文件形式要求公司所属各智能变电站采用的合并单元和智能终端应是已公布的合格产品，对合格产品名单之外的产品限期更换。

2013年10月26日，某省500 kV智能变电站由于所采用的合并单元软件参数设置错误，导致交流电流采样数据不同步，造成该站多套保护装置不正确动作。事故调查发现该智能变电站的合并单元未采用合格名单里的产品，这是本次继电保护不正确动作的根本原因。

上述智能变电站事故后，国网浙江省电力公司对所辖范围内智能变电站的合并单元、智能终端进行了排查，并在500 kV吴宁变电站基建调试中发现主变压器220 kV智能终端、主变压器本体智能终端现场装置型号和版本号并非已公布的合格产品名单的版本型号，具体如表1所示。

发现现场智能终端版本型号不属于国家电网公司公布的合格产品名单后，国网金华供电公司立即制定了更换方案，并在短时间内完成了更换工作。

表1 合格批次型号版本与现场型号版本

2 智能终端更换方案介绍

2.1 智能终端更换的主要方法

在传统变电站中，根据装置间的逻辑配合关系，通过电缆连接实现各类装置的输入与输出，而在智能变电站中则是通过“虚端子”进行连接，即通过配置SCD（变电站配置描述）文件，给每套IED（智能电子设备）装置指定间隔、分配地址，并通过“虚端子”方式对IED装置之间输入、输出进行连接[4]。当智能变电站中某个IED装置的模型文件变动后，会导致该装置的ICD（IED能力描述）文件也发生变化，使得SCD文件里相应的虚端子连线需重新连接，相应的IED装置配置文件需重新下装。因此，智能终端作为一种IED设备，更换工作涉及面广，工作内容也较为复杂。其具体更换步骤如下：

（1）修改IED装置的模型数据文件，导致IED装置的ICD文件改变。

（2）根据IED装置新的ICD文件，在SCD文件中重新对装置进行输入、输出配置，即虚端子连线，并生成新的SCD文件。

（3）将新的SCD文件下装至后台监控系统。（4）根据新的SCD文件，导出装置以及与装置相关联设备的新CID（IED实例配置）文件。

（5）将新的CID文件下装至相应的IED装置，并进行相关试验，如传动、遥控、遥信测试等。

2.2 智能终端更换的安全技术措施

如上所述，由于合并单元、智能终端等智能设备更换后，会导致SCD文件和相关装置CID文件的变动。因此，应重点做好以下工作：

（1）在SCD配置工具中，核对SCD文件中相应IED装置的输入、输出关系是否正确，是否严格按照设计院的虚端子表进行连线。

（2）将SCD文件下装至后台监控系统后，必须通过遥信核对、遥控传动等工作，验证相关IED装置与监控系统的通信是否正常，遥信、遥控点位是否正确。

（3）相应IED装置下装新的CID文件后，必须通过装置联调、保护传动等工作，验证IED装置之间的通信是否正常，开入量、开出量是否正确。

（4）在进行装置联调、保护传动等试验工作前，应按照调试工作涉及的内容和需求，做好相应的安全技术措施，防止调试工作导致保护误动作。例如：将相关的一次设备停役、停用相关保护装置、停用相关合并单元或智能终端、断开相关跳闸出口回路、放上装置的检修压板、取下装置的合并单元接收压板等。

3 智能终端更换实例

3.1 500 kV吴宁变电站设备配置情况

吴宁变电站500 kV部分一次接线采用3/2接线方式，建有3个完整串，共有4回出线；220 kV部分一次接线采用双母双分段接线方式，共有6回出线；配置2组1 000 MVA主变压器。其中3号主变压器接至220 kV正副母Ⅰ段、Ⅱ段运行，4号主变压器接至220 kV正副母Ⅲ段、Ⅳ段运行。吴宁变电站电气主接线如图1所示。

图1 吴宁变电站电气主接线

二次设备方面，500 kV吴宁变电站严格按照智能站标准建设。全站各电压等级的开关、主变压器及母线设备均按间隔配置智能终端，实现一次设备的数字化；常规电流互感器、电压互感器均配置合并单元，实现模拟量采样的数字化；自动化系统采用典型的“三层两网”结构，各个IED设备之间信息交互采用IEC 61850标准的MMS（制造报文规范）、GOOSE及SV（采样值）技术；保护采样及跳闸严格按照国家电网公司《智能变电站技术导则》要求，采用直采、直跳模式[5-7]。

3.2 220 kV第1套智能终端更换实施方法

本次智能终端更换工作主要包括：主变压器中性点本体智能终端以及主变压器220 kV侧第1、第2套智能终端的更换及改线工作，上述智能终端的SCD和CID文件配置工作，以及相关调试验证工作，因此工作较为复杂。以下以500 kV吴宁变电站主变压器220 kV第1套智能终端更换方案为例展开分析与论述。

3.2.1 主要工作和试验内容

以3号主变压器220 kV第1套智能终端为例，在SCD文件中其GOOSE虚端子连线如图2所示。当主变压器220 kV第1套智能终端更换后，相应的ICD文件发生了变化。因此要在全站SCD文件里对主变压器220 kV第1套智能终端的虚端子进行重新连线，与主变压器220 kV第1套智能终端相关联的设备则需重新下装CID文件。在相关CID配置文件更改后，要进行的试验工作还包括：

（1）主变压器第1套电气量保护CID文件下装，以及该保护与主变压器高中压侧智能终端和开关机构的传动试验。

（2）220 kV第1套母差保护CID文件下装，以及该保护与主变压器220 kV智能终端和开关机构的传动试验。

（3）由于220 kV第1套母差CID文件的更换，导致与母差保护相关联的设备都需要重做传动试验，主要涉及220 kV第一套母差保护范围内所接的各线路保护和线路智能终端等，具体的关联设备如图3所示。

（4）主变压器220 kV侧测控装置、第1套合并单元、第1套故障录波器等设备的CID文件下装及信号核对、遥控测试。

3.2.2 工作中的关键点

在主变压器220 kV侧智能终端更换前，应做好的安全技术措施包括：相应主变压器的高/中压侧均停电，以配合传动试验；将220 kV第1套母差保护、主变压器第1套故障录波器等公用设备均改为停用状态，并放上相应装置的检修状态压板。

另外，由于220 kV第1套母差保护CID文件有变动，导致与之相关联的保护装置和智能终端都要重新进行传动试验，而实际电网运行方式下不可能将所有的220 kV线路、母联开关、分段开关等设备全部停电进行配合试验，且由于各保护装置和智能终端均双重化配置，因此只允许其中1套短时退出运行。实际工作中，母差保护的传动试验是在220 kV线路、母联开关、分段开关等一次设备带电运行，停用相关设备的第1套保护装置和第1套智能终端的条件下进行，传动命令传送至各间隔的智能终端即止。同时，传动试验过程中可结合网络分析仪抓取网络GOOSE报文，分析各装置的报文发送情况。

智能终端更换后会导致全站SCD文件变动，从而涉及相关保护、测控、监控后台、网络分析仪、保信子站、故障录波器等装置的CID文件的重新下装，以及相关的传动试验、遥信核对等工作。在主变压器保护、母差保护等装置复役后，虽可不再做带负荷试验，但需重新逐一核对相关保护的状态和定值，确保状态和定值的正确性。

图2 3号主变压器220 kV第1套智能终端虚端子连线

图3 220 kV第1套母差保护信息关联图

4 结语

由于智能变电站在国内电网运行的时间较短，相关的工程和技术经验相对欠缺，特别是智能变电站建成投运后，运行中智能设备的异常或事故处理等问题都需要进一步研究和完善。因此，通过对智能变电站中的智能设备更换技术方案进行深入分析和总结，进一步了解各智能设备的功能作用以及各个智能设备之间的关联关系非常必要。

本文通过详细介绍智能变电站中智能终端的更换方法和安全技术措施，结合500 kV吴宁变电站主变压器220 kV智能终端整改更换的实际工作，重点分析了主变压器智能终端更换时涉及的设备范围，提出了相应的安全隔离措施。重点提出了母差保护CID文件重新下装后的试验工作要点。本文可供今后智能变电站的整改调试及故障处理参考。

[1]刘曦，朱继红．关于合并单元和智能终端应用模式的探讨[J]．浙江电力，2011（3）∶15－18．

[2]王宾，黄磊，曹润彬，等．智能变电站126 kV智能终端设计与测试方案研究[J]．电力系统保护与控制，2014，42（1）∶119－124．[3]彭志强，张小易，高磊，等．智能变电站二次系统双重化配置技术应用分析[J]．江苏电机工程，2012（8）∶38－41．

[4]冯正伟，刘力华，卢洪峰．智能变电站新增间隔IED装置的接口试验[J]．浙江电力，2014（3）∶21－24．

[5]国家电网公司．Q/GDW 383－2009智能变电站技术导则[S]．2009．

[6]国家电网公司．Q/GDW 428－2010智能变电站智能终端技术规范[S]．2010．

[7]国家电网公司．Q/GDW 441－2010智能变电站继电保护技术规范[S]．2010．

（本文编辑：赵晓明）

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，工程师，主要从事电网安全维护相关工作。