500kV智能变电站扩建220kV母线不停电接入母线保护的实践

国网湖北省检修公司 程 乾 常 亮 彭 迅

500kV智能变电站扩建220kV母线不停电接入母线保护的实践

国网湖北省检修公司 程 乾 常 亮 彭 迅

通过研究和分析智能变电站在不停电方式下进行扩建的关键技术，提出了220kV母线不停电接入母线保护的扩建方案和安全措施，并通过500kV孱陵变电站220kV孱滋Ⅱ回出线间隔扩建工程，验证了扩建方案的正确性及安全措施的可靠性。

智能变电站；母线保护；保护联调

1 引言

与传统变电站相比，智能变电站的二次设备是以光缆为传输载体的智能化设备，以往直观的二次电缆回路转换成了不直观的 “虚回路”，各类智能电子设备（IED）之间的信息交互依赖于变电站配置文件（SCD）。变电站扩建需要系统集成商通过半手动的方式，对SCD文件进行集成和修改，而二次设备厂家（如母线保护、线路保护等）需要从集成商提供的SCD文件中手动提取CID文件，下装到保护设备中。目前国内尚无有效手段对SCD文件修改过程进行管理和验证，也普遍缺乏在不停电的情况下对母线保护进行接入和调试的经验。因此，通过研究和分析智能变电站在不停电方式下进行扩建的关键技术，提出了220kV母线不停电接入母线保护的扩建方案和安全措施，并通过500kV孱陵变电站220kV孱滋Ⅱ回出线间隔扩建工程，验证了扩建方案的正确性及安全措施的可靠性。

2 关键技术分析

2.1 检修机制

智能变电站的保护设备采用功能软压板及GOOSE发布、接收软压板代替传统硬压板，采用SV接收软压板代替传统电流、电压连接端子，智能终端仍使用传统硬压板。保护装置、智能终端和合并单元均设置检修硬压板。保护检修时，其检修状态由装置压板开入方式实现。当装置检修压板投入时，将上送报文品质的测试位test置检修位，GOOSE接收端装置根据上送报文的测试位test来判断报文是否为检修报文，并将接收报文的测试位test与装置自身的检修状态进行比较，只有两者一致时才将信号作为有效而进行处理或动作。同理，合并单元检修压板投入时，其上送报文品质的测试位test置检修位，SV接收端装置根据接收报文的测试位与自身的检修状态进行比较，只有两者一致时才将信号作为有效而进行处理。

2.2 母线保护跳闸方式

500kV智能变电站母线保护跳闸是采取“直采直跳”的方式，即保护采样值与跳闸信号采用点对点的连接方式。“直采”是指保护装置至合并单独引一根光缆，线路间隔模拟量通过该光纤直达传输，无需经过交换机，不存在交换延时，保护的快速性及可靠性得到充分的保证；同理，“直跳”是指保护装置至智能终端单独引一根光缆，保护跳闸信号通过该光纤直达传输，同样减少了交换延时，提高了保护的快速性及可靠性。在工程实践中，可以理解为，当断开保护装置直采光缆，保护将接收不到对应线路间隔模拟量；当断开保护装置直跳光缆，保护发布的跳闸命令不会出口。

3 不停电接入母线保护的方案及安全措施

3.1 施工方案

相对于常规变电站只需将扩建间隔相关二次回路接入到母线保护预留备用间隔，智能变电站220kV母线保护扩容，需要重新配置SCD文件，并从中手动提取新的CID文件下装到保护装置，等同于将母线保护所有二次回路重新接入。考虑的500kV变电站对于电网的重要性，否决了将220kV母线全停的方案；基于对智能变电站关键技术的研究和分析，根据220kV母线保护动作原理及二次回路需求，提出以下方案进行220kV母线保护扩容：

①从变电站配置文件SCD文件中提取生成新的母线保护配置文件CID文件，并采用文本对比工具将新生成的文件与前期运行的CID文件进行初步比对，确保除扩建间隔外配置文件其余部分完全一致，保证配置文件的正确性；

②停用第一套母线保护，将CID文件下装至母差保护装置中；

③断开母线保护所有直采、直跳光缆，对母线保护进行单机调试，再次验证配置文件正确性；

④母线保护与扩建线路间隔进行联调试验，包括母线保护接收线路合并单元SV报文、线路间隔母线刀闸位置GOSSE开入、线路保护动作失灵启动开入、母线保护动作发布GOSSE报文跳线路间隔断路器、母线保护动作发布GOSSE报文启动线路保护远跳、母线保护与扩建间隔检修机制等回路，确保母线保护与扩建间隔合并单元、智能终端、线路保护之间二次虚回路正确；

⑤轮停运行间隔第一套智能终端及第一套保护装置，与母线保护进行联调试验，确保母线保护与运行间隔二次回路正确；

⑥停用第二套母线保护，再次重复②到⑤工作内容。

通过以上方案，避免了220kV母线全停对系统的影响，全面验证了母线保护的功能及二次回路的正确性。

3.2 保护联调试验方法

（1）母线保护与扩建间隔进行联调试验方法

用扩建间隔线路保护装置开出启动失灵GOOSE动作报文，在母线保护装置上检查是否收到对应此间隔的GOOSE开入，验证保护动作启动失灵回路；将母线保护装置内扩建间隔的SV采样软压板投入，在扩建间隔合并单元上加入电流量，可记录母线保护装置中扩建间隔电流采样值，验证采样回路的正确性；用数字化测试仪模拟扩建间隔智能终端，将扩建间隔母线刀闸位置分别发给母线保护，通过母线保护装置GOSSE开入变位，验证刀闸开入回路的正确性；将母线保护装置内扩建间隔的GOOSE接收与发布软压板投入，并开出扩建间隔母线刀闸位置GOSSE报文给母线保护，同时在合并单元加大于差动定值的电流，母差保护动作出口直跳该间隔断路器，验证母线保护出口直跳回路的正确性。

（2）母线保护与运行间隔进行联调试验

轮停运行间隔保护及智能终端，用运行间隔保护装置开出启动失灵GOOSE动作报文，在母线保护装置上检查是否收到对应此间隔的GOOSE开入，验证保护动作启动失灵回路的正确性；将母线保护装置内运行间隔的SV采样软压板投入，读取母线保护上对应间隔的采样值，与正常运行的录波装置采样值进行对比，验证该间隔采样回路的正确性；投入母线保护运行间隔的GOSSE接收软压板，查看该间隔刀闸GOSSE开入与该间隔实际刀闸位置是否一致，验证刀闸开入回路的正确性；将母线保护装置内试验间隔的GOOSE接收与发布软压板投入，在扩建间隔加入模拟量让母线保护动作，母差保护动作出口，检查该试验间隔智能终端跳闸灯亮，接收到了母线保护发布的直跳GOSSE报文，验证母线保护出口直跳该间隔回路的正确性。

3.3 存在的危险点及预控措施

（1）母线保护单机调试的危险点及预控措施

智能变电站母线保护的配置文件CID文件是保护厂家从全站配置文件SCD文件中手动提取的，尽管目前国内普遍利用文本比对的方式来验证CID文件的正确性，但并没有经过权威机构的认同。鉴于500kV变电站的重要性，防止扩容后母线保护误动作，对CID文件修改后的母线保护首先进行单机调试仍是必要的，此时需要断开母线保护装置上所有“直跳”的光纤，同时通过在各个相对应间隔的智能终端柜观察是否有链路告警来确认所断光纤的正确性，否则可能出现单机调试中误跳运行间隔。

（2）母线保护联调试验的危险点及预控措施

母线单机调试可以验证下装到母线保护装置的CID文件的正确性，与相对应间隔的智能设备是否能够正确配合，还必须通过相应功能的联调试验验证。基于对检修机制的研究，提出联调试验的安全措施：

表1 母线保护联调的安全措施

4 不停电接入母线保护的工程实践

2016年1月，湖北省检修公司变电工程公司二次班在500kV孱陵智能化变电站220kV孱滋Ⅱ回线扩建工程中，对一次设备不停电接入220kV母线保护进行了工程实践。

为配合此次220kV新间隔的扩建而进行的220kV母线保护扩容工作严格按照上述不停电接入母线保护的方案实施，最终使500kV孱陵智能化变电站220kV母线保护安全正确的投入了运行。其为今后湖北省内500kV智能变电站母线保护扩容及检验工作提供了一定的指导性作用。

[1]戴世强,裘愉涛,吴靖,侯伟宏．智能变电站扩建110kV母差保护不停电接入的实践[J]．浙江电力,2014(11)．

[2]易永辉．基于IEC61850标准的变电站自动化若干关键技术研究[D]．浙江大学,2008．

[3]童杰,陈晓刚,侯伟宏．智能变电站不停电电力系统继电保护校验技术[J]．水电能源科学,2013(07)．

[4]朱维钧,林冶,唐志军．智能变电站不停电扩建方案的研究[J]．电力与电工,2013(01)．

程乾（1983—），男，湖北武汉人，大学本科，工程师，现供职于国网湖北省检修公司，研究方向：继电保护。

常亮（1979—），男，湖北武汉人，大学本科，工程师，现供职于国网湖北省检修公司，研究方向：继电保护及自动化。

彭迅（1984—），男，湖北武汉人，大学本科，工程师，现供职于国网湖北省检修公司，研究方向：继电保护及自动化。