过渡接口装置在500kV变电站保护智能化改造中的应用

2016-03-21李月青赵玉成国网浙江省电力公司检修分公司杭州30000国网嘉兴供电公司浙江嘉兴3400

电气技术 2016年1期

申　涛　李月青　赵玉成（. 国网浙江省电力公司检修分公司，杭州 30000；. 国网嘉兴供电公司，浙江嘉兴 3400）

申涛1李月青1赵玉成2
（1. 国网浙江省电力公司检修分公司，杭州 310000；2. 国网嘉兴供电公司，浙江嘉兴 31400）

摘要针对500kV变电站智能化改造过程中，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，结合500kV变电站二次系统智能化的改造方案与实施过程，重点介绍了过渡接口装置在500kV母差保护、220kV母差保护及主变保护智能化改造过程中的应用，以及改造过程中的注意事项。

关键词：智能化改造；继电保护；过渡接口装置；500kV变电站

Application of Transition Interface Device in the 500kV Substation Protection Intelligent Transform

Shen Tao1Li Yueqing2Zhao Yucheng3
（1. State Grid Zhejiang Maintenance Company， Hangzhou310000；2. State Grid Jiaxing Power Supply Company， Jiaxing， Zhejiang314000）

Abstract This paper analyzed how to realize information interaction between the Intelligent protection device and conventional protection device， in 500kV substation intelligent transformation process. Introduced the application of transition interface device in the process of 500kV bus protection，220kV bus protection and transformer protection transform， point out the matters needing attention in the process of transformation.

Keywords：intelligent transformation; protection device; transition interface device; 500kV substation

建设统一坚强智能电网已成为未来电网的发展方向和既定目标，智能变电站是智能电网的重要基础和支撑。国家电网公司已经完成了多个变电站的智能化改造，并计划在“十二五”期间对约1000座变电站进行智能化改造。

由于常规变电站智能化改造过程中不可能将全站设备停电进行改造，只能按停电计划分步实施，意味着变电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，智能型与常规型二次系统之间的信息交互难以避免。改造后的间隔保护装置采用光纤通过GOOSE报文和MMS报文进行通信，未改造间隔保护装置通过传统的电缆进行通信，如何实现硬接点与GOOSE信号间的转换，即未改造间隔保护的电信号如何转换成光信号传递给已改造的智能型保护装置，已改造的间隔保护的光信号如何转换成电信号传递给未改造间隔的保护装置，是500kV变电站二次系统智能化改造的核心问题，也是关系到变电站改造过程中安全稳定运行的重要因素。

本文结合某500kV变电站继电保护智能化改造实例，分别介绍过渡接口装置在500kV母差保护、主变保护、220kV母差保护智能化改造过程中的应用，以及改造过程中的注意事项。

1　过渡接口装置的基本工作原理

过渡接口装置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与过渡接口装置之间的临时文件配置，过渡接口装置收到智能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，过渡接口装置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[1]，过渡接口装置原理如图1所示。

图1　过渡接口装置功能示意图

传统500kV变电站继电保护智能化改造，关键是改造过程中传统保护与智能化保护的配合问题，主要是公用设备与间隔保护设备的信息交互，涉及500kV母差保护与500kV边断路器保护、220kV母差保护与220kV线路保护、主变保护与220kV母差保护。

当改造后的智能型保护不具备传统保护的电量开入开出量时，为了保证智能化改造过程中二次系统的完整性，就必须采用过渡接口装置。目前，过渡接口装置已在浙江500kV双龙变和兰亭变等变电站继电保护智能化改造过程中成功应用。

2　改造应用实例

某500kV变电站继电保护智能化改造，更换所有保护、测控、远动设备为支持DL/T 860的设备，全站按照智能化变电站要求建立“三层两网”的结构。电流和电压量采用现有的“直采直送”方式，不配置合并单元。跳闸采用光纤模式，配置智能终端。

考虑到500kV配电系统为3/2接线方式，运行方式调整灵活，且改造次数少、二次接线清晰，220kV配电系统接线复杂，多次改造、二次接线混乱，所以先行改造500kV系统，为220kV系统改造奠定基础。

下面结合本站改造实例，分别介绍过渡接口装置在500kV母差保护、主变保护、220kV母差保护智能化改造过程中的应用。

2.1500kV母线保护改造

500kV二次系统先改造母线保护，后改造间隔保护。500kV一次系统采用3/2接线方式，母差保护按双重化配置。单条母线先停役6天左右，只改造两套母差，将两套老母差的电流接入两套新母差，母线复役的时候新母差投运。

由于500kV母差保护动作后，闭锁边断路器重合闸、边断路器保护跟跳，母差保护的跳闸信号需发送至断路器机构箱。同时，边断路器失灵保护要启动500kV母差保护。500kV新母差保护采用GOOSE通信，现场未改造的断路器保护及暂未配置智能终端的间隔，采用电缆通信，从而，新旧保护系统间无法接受相互间的信息，无法实现相互之间的启动和闭锁。因此，在500kV母差保护改造过程中，采用增加过渡接口装置的方法来实现新母差与原间隔设备的无缝衔接，如图2所示。

图2　500kV母差保护过渡接口装置示意图

原有的接在老母差上的出口回路、开入量这些电信号，接入过渡接口装置，过渡接口装置安装于老母差保护屏内。过渡接口装置至各断路器保护电缆利用原有母差至各断路器保护间的旧电缆，无需敷设新电缆。接口装置通过GOOSE报文与新母差相连，完成后原Ⅰ母母差保护退出，新母差投运。然后进行Ⅱ母线保护智能化改造，改造方法与Ⅰ母线方法相同。

500kV母差保护智能化改造完成后，各间隔轮停，完成间隔内线路、主变保护及断路器保护的更换，完成智能化改造间隔的智能终端通过光纤直接接入新母差保护。改造期间，未改造间隔保护的传统开入开出量仍接入过渡接口装置，经过渡接口装置转换成数字量后通过光纤接入数字化母差保护。

全部间隔智能化改造完成后，新母差保护接入所有间隔后，过渡接口装置及旧电缆可完全撤除。

2.2主变保护改造

今天的鬼子全部都疯了似的，从早上开始打到落日。鬼子摆出一副拼命的样子，一个个光着膀子，头上扎着膏药布，就连督战的尉官也只是套了件白褂子，一手举着王八匣子，一手舞着指挥刀哇啦哇啦地喊着。

由于主变保护的智能化改造先于220kV系统改造，主变保护改造时220kV部分还没有改造，主变220kV侧也参照500kV母差保护改造原则，在主变220kV侧增加过渡接口装置，以实现主变220kV部分与220kV老母差的有效连接。

新设主变过渡接口装置屏，用于接收新主变保护启动中压侧失灵开入、解除中压侧母线保护复压闭锁、跳中压侧母联分段GOOSE光信号，并将其转换成电信号，转发给相应装置；同时接收220kV母差保护跳闸的电信号，并将其转换成光信号送至主变保护，如图3所示。

图3　主变保护过渡接口装置示意图

新主变保护过渡接口装置屏安装于原主变保护屏旁，利用原有主变保护至220kV母差保护的旧电缆，无需敷设新电缆。待220kV系统全部改造完成后，过渡接口装置及过渡接口装置与220kV母差间的电缆拆除。

2.3220kV母线保护改造

220kV保护改造按照“先改造间隔保护，再改母差保护”实施。原220kV母差保护按双重化配置，主接线类型：双母双段，第一套母差保护不含失灵电流判别功能，第二套母差保护含有失灵电流判别功能。

220kV区域改造期间，停用第一套母差保护（1M、2M、3M、4M），保留第二套母差保护（1M、2M、3M、4M）作为改造期间的母差保护，间隔轮停两次。改造期间，220kV母线单套母差保护运行。

1）220kV间隔第一次轮停，完成间隔保护改造，完善第一套新母差保护内该改造间隔回路（停用原第一套母差保护，退出原电流等二次回路，用以接入第一套新母差回路，闸刀辅接点通过智能终端接入）。第一次轮停结束后，第一套新母差保护投入运行。改造期间间隔第二套新保护与原第二套母差保护通过过渡接口装置联系，实现新间隔保护与老母差保护间母线选线、起动失灵、跳闸及闭锁重合闸功能[2]，如图4所示。

图4　220kV第一轮改造新线路保护老母差保护过渡接口示意图

图5　220kV第二轮改造新线路保护新母差保护过渡接口示意图

3　改造注意事项

常规变电站智能化改造与新站建设不同，也与常规站传统改造不同。在整个变电站系统的改造工作没有全部完成之前，新、旧继电保护二次系统必须协同工作，常规的保护装置与智能化保护装置之间还必须进行通信[3]。新旧两种保护系统并存运行，互为影响，网络故障、运行程序的错误，都有可能引起继电保护系统闭锁或误动等严重后果。常规变电站智能化继电保护改造过程中应当注意以下几个方面：

1）两侧保护是否匹配。在进行初设时就必须考虑这个问题，如若在改造时才发现两侧保护无法匹配，对侧变电站保护更换需要订货、安装调试，会耽误工期。

2）控制室屏位冲突。老旧变电站在历次改扩建后基本没有或仅有极少的空余屏位，如果不新建保护小室，就只能在停电的短暂时间内拆除原有屏位、安装新屏位来实施改造，这种方案工期长，风险大。有条件的变电站，可以新建保护小室，新小室可采用复合轻质墙板，网架板均可统一生产、统一吊装，工期短，安装方便[4]。

3）VLAN的划分。应注意过程层交换机VLAN的划分；直跳回路、网跳回路应明确其存在要求，与设计保持一致。准确对装置IP进行配置，保证正常运行时数据只流向需要的交换机端口，避免交换机处理不当引起网络风暴。

4）设备质量、施工工艺保障。改造后的变电站，IED、交换机、端口数量众多，IED产品的质量，每一根光纤通道的衰耗，尾纤施工工艺，对后期的安全稳定运行至关重要。