摘要：智能变电站发展至今，技术已愈加成熟可靠，但也发生过多起因合并单元、智能终端软硬件缺陷造成的保护误动事件。为避免此类事故再次发生，国家电力调度通信中心要求各省电力调度通信中心牵头对所辖智能变电站合并单元、智能终端进行全面核查，对于未采用检测合格型号版本的合并单元、智能终端进行整改升级。然而，如今的电力用户对供电可靠性与连续性的要求越来越高，变电站不全停方式下开展改造工作势在必行。
关键词：智能变电站；二次设备；改造措施
一､ 智能化改造的关键点
（一）一次主接线优化
早期500kV网架薄弱、出线少，考虑供电可靠性需求，设置500kV出线及主变进线隔离开关和 220kV旁路母线，220kV出线只配置单相电压互感器。由于联闭锁和同期操作等因素，二次接线较复杂。目前，500kV和 220kV电网联系已较为紧密，220kV以上电压等级配电装置形成多环形供电，因停电检修而出现母线解环的概率较低，线路两侧开关断开对变电站运行影响不大，按国家电网公司推广变电站典型设计实施方案的要求，出线配三相电压互感器，简化二次回路，并顺应目前DL/T860的站内监控系统改造，减少线路电压GOOSE切换，增加系统可靠性。
（二）一次设备智能化改造
智能组件作为智能变电站设备层的关键设备，是一次设备的智能化重要特征。主要是各一次设备控制器，如变压器冷却系统汇控柜、有载调压开关控制器、断路器控制箱等。智能组件可以集成、分散、内嵌、外置等任意组合灵活架构，设备改造进度也可结合设备寿命周期，灵活掌握。500kV开关智能组件：开关在线监测装置配合智能终端安装，就地布置高压场地，集开关保护测控一体化装置、智能终端与常规互感器就地采样合并单元一体化装置、开关在线监测装置于一体，实现断路器保护、测量、控制、在线监测等功能,实现一次设备数字化、网络化，保护按直采直跳。220kV开关智能组件：配合电子式互感器现场就地安装，包含线路保护测控一体化装置、智能终端装置、合并单元、在线监测装置、数字式计量表，实现线路保护、测量、控制、计量、在线监测功能。
（三）控制小室配置
待改造500kV变电站基本存在二次接线复杂，控制小室屏位紧张，备用屏位不能满足施工需求，电缆沟存量电缆多，清理难度大等问题。为改变改造施工阶段的场地限制，可以采用以下方案解决：扩建现有继电器室、新增就地继电器室、安装就地箱式柜。扩建现有继电器室，受制于场地空间、施工震动等因素，虽然投资较省，存在电缆清理困难、安全风险极大等问题。新增就地小室，改建电缆沟等辅助设施，提供较大面积的小室，屏位多，改造的施工空间大，便于简化改造方案，利于清理废旧电缆，提高改造安全性，适合大规模的改扩建工程，但存在小室的位置可能不理想，设备布置不规整，工程量较大等问题。安装就地箱式柜，仅需少量土建工程，高效、安全，可按串布置，柜内安装空调解决就地安置带来的温、湿度控制问题，尺寸大小可
以根据现场的位置进行定制，箱式柜可在工厂装配调试，安装只需简单的接口和少量试验即可。充分体现模块化、集成化优势，结构紧凑，有效节约投资。
（四）自动化系统改造
待改造的500kV变电站自动化系统存在RTU+四遥、计算机监控系统两种类型。基于500kV变电站在电网中的重要性，决定了改造工作不可能在全站停电的工况下进行，改造过程将是两套系统并存逐步过渡的形式。改造过程中将面临如何保持联闭锁完整、可用，调度数据完整性和一致性等问题，还应考虑改造过程中新、旧系统间有清晰的分界线，尽可能的减少停电的范围和停电次数。RTU+四遥模式的系统，不存在横向闭锁问题，改造过程的新旧系统交叉面少，原有信号采集以接点输入为主，数量有限，只要考虑相应的停电安排和新系统的闭锁验证工作，新、老系统信号完整可以通过建立与一次系统模拟屏接口即可解决，按照改造进度逐步完成过渡，该方式已得到成功验证，过程中需频繁切换状态、验证模拟屏信号正确性。但是母线等公用设备改造可能涉及多次停电和大量运行操作等问题，施工进度受电网运行方式影响较大。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆计算机监控系统，存在跨间隔横向闭锁和同期操作判据问题，原有系统采集的信号量巨大，包含很多通讯报文的软信号，信号完整性受到通讯规约、接口限制。
二､ 继电保护设备改造
继电保护改造的难点在于如何处理新旧设备由跨间隔保护配合回路引发的兼容性问题。主要涉及主变与220kV母联分段，母差与线路、主变，500kV中开关和边开关保护等情况。下面以母差保护改造为例，简要介绍其改造过渡方案。500kV 变电站的母差保护基本实现双重化配置，在整个改造过程中，应保证至少1套旧母差保护正常运行，基于500kV变电站在区域电网中的重要地位，只能采用间隔轮流停电接入的方式，主变间隔和线路间隔停电时间较短，施工要求较高。500kV 母差保护改造，可通过以下方式实现：
（一）要求新母差保护留有常规I/O接口，结合母线设备停电，将常规的二次回路接入新母差保护即可。开关量接入利用新母差保护的常规I/O接口与未改造间隔的保护设备配合，改造过程中敷设新母差至原开关保护和操作箱的过渡电缆。过渡电缆在对应间隔改造完成时拆除即可。电流回路改造可以在该段母线停电时进行电流回路的翻接。该方式施工过渡期相对较短，施工作业集中，系统可靠性较高。但新型母差需保留常规I/O接口，产生部分过渡电缆，增加母差保护装置的复杂性和设备投资。
（二）对于500kV双套母差保护，可先选择某段母线改造一套保护，电流模拟量回路在不停电的情况下，为新的第二套母差接入模拟量，开关量待线路和开关间隔改造后，将相应改造后的新保护（DL/T860）出口接入新的第二套母差保护。此时，第一套母差保护是常规I/O接口，无法与改造后的开关间隔配合，导致第一套母差保护出口接入未改造间隔、第二套母差保护出口接入已改造间隔的情况。两套母差保护共存，当母线发生故障时，需要2套母差同时动作，各自 切除接入间隔。待所有间隔改造完成，再改造第一套母差保护。
采用该方式，新配置母差保护不需保留常规I/O接口，设备简单，但改造期间涉及带电工作，具有一定的安全风险，且2套母差共存期间,实际该段母线不具备双重保护功能。220kV 接线母差保护改造也可采用两种实现方式:①原理同500kV母差改造的第二种方案；②利用220kV双母双分段的接线优势，220kV 1M､ 2M（3M，4M）的出线较多，同时停电较为困难，先将2套新母差同时安装就位，母联、分段断开。将未改造的间隔均倒闸到1M上，每改造一个间隔就倒闸到2M上，1M由旧母差保护，2M由新母差保护，两者共存而互不交叉。待所有间隔完成后，旧母差退出。采用该方式，不存在带电操作的问题，每段母线的2套母差保护同时进行改造，保证220kV母线运行时，有双母线保护的保障。同时新母差保护不需保留常规I/O接口，但改造期间220kV系统的接线灵活性受到限制。
三、远动系统改造
远动系统承担着向远方调度实时传送信号、量测等数据和接受远方控制命令的功能，在改造过程中远动不能中断，在改造工程可以采用以下几种远动系统过渡方案。
（一）新远动不与原远动通信，在原远动与调度的连接不中断的情况下，组织新远动通道。在整个改造过程中，已改造过的设备通过新远动系统上送数据，未改造过的设备则暂时通过原远动系统上送数据，随着改造的推进，所有信息最后都通过新的远动系统上送至调度端。
（二）改造后的设备信息，汇集到新远动系统，同时将新远动数据经接口转换装置接入原远动系统，通过原远动通道向调度传送信息。随着改造的推进,待间隔层改造完成之后，再组织新的远动通道，由新的远动通信装置向远方调度传送信息。
（三）先建立新远动系统，将原远动数据接入到新远动通信装置中，随改造进度整合转发参数，新系统直采数据(改造后设备信息)逐步增加，原远动数据(未改造设备信息)逐步减少,改造完成后,新远动装置实现直采直送。
结语：基于智能变电站二次系统结构特点及智能二次设备功能特征,通过实际的智能变电站不完全停电改造经验，提出了智能站不全停电方式下开展合并单元、智能终端改造的停电方案、调试方案以及安全措施方案，并且停电方案根据停电范围差异化，安全措施方案根据风险点定制化。
参考文献:
[1] 李刚.IEC61850在变电站中的工程应用[M].北京:中国电力出版社,2016.
[2] 蓝海涛.智能变电站继电保护二次安全措施规范化的建议[J].智能电网,2014,02(01):62-66.
论文作者:张博,苏延武
论文发表刊物:《电力设备》2019年第7期
论文发表时间:2019/9/17
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