500 kV常规变电站智能化改造方案的探讨

冯正伟，杨鑫，何祥文

（国网浙江省电力公司检修公司，浙江金华321000）

500 kV常规变电站智能化改造方案的探讨

冯正伟，杨鑫，何祥文

（国网浙江省电力公司检修公司，浙江金华321000）

随着智能变电站技术的日益成熟与发展，常规变电站智能化改造将成为电网发展的必然趋势。结合浙江金华500 kV双龙变智能化改造的工程实践，研究了常规变电站智能化改造的技术方案以及改造过程遇到的技术难题，对监控系统、远动通信系统、母差和主变保护分别提出了各自的改造方案，可为常规变电站的智能化改造提供参考。

变电站；智能化改造；保护装置；过渡接口

0 引言

随着智能化变电站相关技术的日益成熟，使得智能化成为未来变电站自动化技术的发展趋势。与常规变电站相比，智能变电站实现了信息数字化，信息传递网络化，通信模型标准化，各种设备和功能可以共享统一的信息平台，使智能变电站在系统可靠性、经济性、维护简便性方面比常规变电站均有大幅度提升[1]。

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，所以变电站内的运行设备只能按间隔逐一停运进行改造，且跨间隔设备不能长时间退出运行。以下分析了浙江500 kV双龙变电站（简称双龙变）智能化改造中的基本原则、技术方案和关键技术等，尤其对涉及的开关量改造部分进行了详细的讨论，由于双龙变此次智能化改造中未对电压、电流等模拟量回路进行智能化改造，故未涉及。

1 智能化改造范围及总体方案

1.1 智能化改造范围

500 kV双龙变是华东电网和浙江电网中一座重要的枢纽变电站，已建500 kV主变压器（简称主变）3组，每台容量为750 MVA变压器；500 kV出线10回，220 kV出线14回；无功补偿装置共9组，包括4组电容器和5组电抗器；另外配有直流融冰兼无功补偿装置1套。500 kV主接线全部采用3/2接线，已按远景规模建成6个完整串，3号主变经断路器接至500 kVⅡ母线。

500 kV双龙变电站智能化改造工作主要有：按智能化变电站的要求更换计算机监控系统；更换不满足DL/T 860标准要求的保护设备和直流系统；取消220 kV旁路母线和500 kV出线隔离开关、新建500 kV和220 kV继保小室等。

1.2智能化改造总体方案

500 kV双龙变严格按照智能变电站标准进行改造，改造后站内设置3层2网，即站控层、间隔层、过程层以及站控层网络和过程层网络，3层设备之间通过2层以太网络完成信息集成及交互。

其中站控层的MMS（制造报文规范）网络采用典型的双星形结构。500 kV和220 kV系统过程层各设置双星形GOOSE（面向通用对象的变电站事件）网络；35 kV无功设备智能终端单套配置，35 kV无功设备以及所用变采用保护、测控一体化的四合一装置，装置通过电口接至站控层MMS网。不再独立配置无功设备自动投切装置，无功设备的自动投切功能由测控系统软件实现。

站控层和间隔层设备配置按一体化监控系统架构进行改造，需更换全站监控系统以及站内大部分保护设备。其中智能化改造后继电保护采用模拟采样、光纤跳闸模式，即过程层只配置智能终端、不配置合并单元，更换的保护、测控、录波装置需留有电流、电压模拟量接入回路。

其他二次设备改造内容包括新配时间同步系统；进行交直流一体化电源改造等。

2 站控层改造方案

2.1 监控系统改造方案

变电站智能化改造关键是保证在全站不停电的情况下实现安全、可靠、平稳过渡，因此智能化改造必须根据一次系统停电计划，分阶段、分层次逐步进行[2]。常规设计方案是各测控、保护等智能装置逐个改造后通过DL/T 860标准规约接入智能化站控层MMS网络，未改造的二次设备通过网络IEC 103规约仍接入原监控系统站控层网络。

由于改造过程中，原站控层系统和新增的智能化站控系统同时运行，随着间隔层设备改造的实施，2个系统分别接收和处理站内一部分数据，导致2个站控层计算机监控系统的数据不完整。这样既造成监控后台和调度通信中心信息的严重缺失，同时由于2套监控系统信息的不完整，导致站控层逻辑闭锁的不完整，给变电站的安全运行带来隐患。

为了确保改造过渡过程中2个系统都具备完整的数据，原站控层系统和智能化站控系统之间需实时交换数据，采用图1所示的过渡方案。

图1 监控自动化系统过渡方案

通过配置4台网络IEC 103规约和DL/T 860规约相互转换的网络规约转换设备，连接智能化站控层MMS网络和原监控系统网络，实现原站控层系统和新增智能化站控层系统的数据实时双向交换。改造过渡阶段，原站控层系统和新增智能化站控层系统均获取完整的数据，从而保障了改造期间站控层逻辑闭锁功能的完整性。同时整个工程过渡期间，运行人员可只通过新建智能系统操作员站就实现对全站设备的监视和控制，大大减轻运行人员负担及误操作风险。

2.2 远动通信系统改造方案

在原远动工作站与调度的连接不中断的情况下，组织新的远动通道，并且2套系统都具备完整的数据传输功能。在整个改造过程中，保持原远动系统数据不变，继续向调度上送数据。而已改造过的设备通过新的远动系统上送数据，随着改造工作的推进，所有信息最后都通过新的远动系统上送至调度端，改造结束后新远动系统投运，原远动系统退役，远动通信系统过渡方案见图2。

图2 远动通信系统过渡方案

新开通告警直传远程浏览通道，在改造间隔投运前完成完整远程浏览图形和告警直传点的配置，随着改造间隔的增加同步进行告警直传和远程浏览的核对。改造过程中对向调度传输的数据进行分类、整合和优化，重要告警和信号通过远动通道直采直送，其他告警信息和综合分析结果信息通过告警直传上送调度（调控）中心。

3 保护装置的改造方案

在智能化改造过程中，各间隔设备按停电计划进行逐一改造，更换改造相应间隔的线路保护、断路器保护、测控装置等设备。而对于公共保护装置，如500 kV母差保护、220 kV母差保护、主变保护等，由于涉及多个间隔设备，导致出现已改造间隔和未改造间隔同时接入新保护的问题。

3.1500 kV母差保护改造方案

500 kV双龙变原500 kV母差保护按双重化配置2套REB103母差保护，在智能化改造过程中按2套母差轮停的方式进行。根据停电方案，500 kV部分先改造母线保护，后改造间隔保护，因此在改造过程中存在新老间隔设备共存的情况，而未改造的老间隔采用传统的电缆进行通信，现场未配置智能终端而无法接收新母差保护的跳闸信号，同时原断路器保护与新母差之间亦无法通信。

因此在500 kV母差保护改造中，采用增加过渡接口装置方案实现新母差保护与原间隔设备回路的无缝链接（见图3）。原母差保护装置退出，未改造间隔保护的传统开入开出量接入过渡接口装置，并转换为数字量后通过光纤接入数字化母差保护。改造过程中，已完成智能化改造的间隔的智能终端通过光纤接入新母差保护。全部间隔智能化改造完成后，新母差保护接入所有间隔后，过渡装置可完全撤除。

图3500 kV母差保护过渡接口示意

3.2220 kV母差保护改造方案

由于500 kV双龙变220 kV部分只配置了1套REB103母差保护装置，若将唯一的母差保护停役后再改造，风险太大。因此220 kV部分智能化改造时，采用了先改造各间隔保护，再改造母差保护的方案。待所有间隔保护改造完成后，投入一套新母差保护，再将老母差保护退出运行，之后再投入第2套新母差保护。因此在220 kV部分改造过程中，需解决新间隔保护与老母差保护的通信问题。

在220 kV改造过程中增加了原母差保护过渡接口装置（见图4），新间隔保护与原母差保护的通信通过过渡接口装置转接，硬接点与GOOSE信号的转换。另外由于原母差保护的电流、电压回路不变，隔离开关辅接点回路不变，新母差保护通过智能终端接入另一组TA次级和隔离开关辅接点。在第2次轮停时完成原母差保护回路拆除和第2套新母差回路搭接。

图4220 kV母差保护过渡接口示意

改造过程中由于REB103中不含失灵电流判别功能，改造期间各间隔增加一套电流判别装置。第2次轮停时，拆除停电间隔电流判别装置。

3.3 主变保护改造方案

由于主变保护的智能化改造先于220 kV系统改造，因此通过临时增设主变过渡接口装置解决了新主变保护与原220 kV系统保护的通信。

新设主变过渡接口装置屏内含3台主变过渡接口装置和1台测控装置（见图5）。其中主变接口装置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GOOSE光信号，并将其转换成电信号，转发给相应装置；同时接收220 kV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；测控装置用于监视主变接口装置与220 kV母线保护、220 kV母联保护之间GOOSE通信情况。

图5 主变保护过渡接口示意

在改造过程中需敷设新主变保护至原220 kV母差保护、220 kV母联保护和操作箱的过渡电缆，220 kV系统全部改造完成后，主变接口装置屏退役。

4 结语

常规变电站通过智能化改造实现了变电站内设备信息数字化、功能集成化、结构紧凑化、检修状态化、运维高效化，从而达到了降低变电站运维成本、优化资源配置、提升运行指标的目的，这也为500 kV变电站的无人值守提供了技术支持和保障。

通过对500 kV双龙变智能化改造工程中的核心技术要点及创新方案进行深入分析，并已在实际改造工程中得到了应用，为常规500 kV变电站的智能化改造提供了有益的经验。

[1]田峰，孙平，张士然.常规变电站数字化改造的模式研究[J].电力系统保护与控制，2009，37（19）:108-112，115.

[2]夏友斌.500 kV繁昌变智能化改造的设计与实现[J].电工电气，2013，26（4）:36-41.

（本文编辑：杨勇）

Discussion on Intelligent Transformation Scheme of 500 kV Conventional Substations

FENG Zhengwei，YANG Xin，HE Xiangwen
（State Grid Zhejiang Maintenance Company，Jinhua Zhejiang 321000，China）

With the increasing maturity and development of intelligent substation technology，intelligent transformation of conventional substations becomes an inevitable trend of power grid development.within accordance with engineering practice of intelligent transformation of Zhejiang Jinhua 500 kV Shuanglong substation，the paper investigates technical scheme for intelligent transformation of conventional substations and technical difficulties during the transformation；it proposes transformation schemes for the monitoring system，remote communication system，bus differential protection and main transformer protection，providing reference for intelligent transformation of conventional substations.

substation；intelligent transformation；protection device；transition interface

TM631:TP273+.5

B

1007-1881（2015）01-0020-04

2014-06-26

冯正伟（1984），男，硕士，工程师，主要研究方向为变电运行维护。