论文部分内容阅读
【摘 要】对常规变电站技术改造方式进行了探讨，重点分析了变电站逐个间隔顺序停役进行改造这一方式，制定了有针对性的计划和实施方案，对于常规变电站设备技术改造具有一定的指导、示范作用。
【关键词】IEC61850；变电站技术改造；智能化；实施方案
中图分类号：TM63文献标识码： A 文章编号：
1引言
随着数字化技术的研究和应用，实现基于IEC 61850标准的数字化变电站已成变电站技术的发展方向。目前，IEC 61850标准在运行变电站设备改造方面应用很少，基本上是将该标准作为通信协议使用，应用深度不够，而常规变电站设备技术改造面临着电网安全运行、设备停役难以安排以及技术条件复杂等诸多困难，数字化变电站成功建设的经验并不完全适用于常规变电站改造，IEC 61850标准在常规变电站设备技术改造应用方面需要根据具体情况作专题研究。
2 常规变电站现状
目前运行的常规变电站基本上采用计算机监控系统、微机型保护及安全自动装置，二次设备和系统之间通过通信方式交换信息，一、二次设备问的信息交互通过电气回路实现，一次设备模拟量和开关量信号的数字化处理依靠二次设备自身完成，一、二次设备之间通过二次电缆连接，无法做到一次设备和二次设备之间的电气隔离，常规变电站存在设备智能化程度不高、二次设备互操作性不强、信息共享水平低等诸多不足。
常规变电站运用新技术进行技术改造，使变电站具有数字化特征，提高智能化水平，自动化系统满足变电站运行和管理要求。
变电站设备改造大致有三种方式，一种是全站重建，重建期间变电站继续运行，待新变电站建好后再改接线路投运；老变电站退出运行；第二种方式是将现有变电站停运进行原地址重建；第三种是改造期间变电站继续运行，逐个间隔顺序停役进行改造。第一、二种方式类似新建一座变电站，只有极少数变电站有条件采用这两种改造方式，绝大多数变电站改造只能采用第三种方式。
3 实施方案
本局所属500kV双龙变计算机监控系统即将进行智能化改造，本课题依托此工程开展研究探讨。采用基于IEC 61850标准的数字化改造，工程实施由设备工厂调试和现场实施两大部分组成，工厂调试完成整个系统集成、试验、试运行和性能测试等工作；现场实施，根据设备停役、改造计划逐个间隔进行改造、试验、验收、投运。
3.1工厂调试
为减少現场实施工作量，缩短设备停役时间，保障现场改造工作安全、高效、有序进行，在工厂调试阶段应完成所有设备的建模、试验；后台系统数据库生成和功能测试；变电站网络的组建、试运行和测试；所有信息的试验、核对；GOOSE互操作试验；全站典型操作票生成及验证；全站防误操作闭锁逻辑验证；监控系统主要技术要求及性能指标测试。
3.2 现场实施
变电站改造的现场实施阶段工期长，安全风险大，受设备停电的影响很大，所有工作首先要保障改造工作安全有序进行，其次不造成不必要的停电，各种组织措施、技术措施都非常重要，但关键是实施计划。
3.2.1 现场实施计划
现场实施分为一次设备不停电和一次设备停电两个阶段，不停电阶段完成变电站自动化系统恢复重建、调试等工作。停电阶段，逐个间隔停役、改造。设备停役顺序遵循先公共部分设备、后间隔设备的原则进行，避免不必要的重复停电，尽量减少或避免需新、旧保护配合工作的情况出现，设备停役、改造顺序为：
500kV母线轮流停役，完成母线设备的改造、投运；
220kV母线轮流停役，完成母线设备的改造、投运；
主变轮流停役，完成主变保护、测控、智能单元的安装、调试、投运。35kV系统设备随相应主变同步进行改造、投运；
500kV设备串停役，完成保护、测控、智能单元的改造、调试、投运；
220kV线路停役，完成保护、测控、智能单元的改造、调试、投运；
在改造过程中，220kV母线可以先于500kV母线进行的停役、改造。
3.2.2 一次设备不停电阶段
这个阶段要将系统恢复到工厂调试结束的状况，尽量减少设备停役阶段的工作量。
完成光缆敷设、熔接及测试；交换机和变电站层等设备安装；户外柜和智能单元安装、试验；网络组建、测试；母差保护安装、试验；间隔层设备的安装、测试；时钟同步系统调试；新、旧系统通信功能调试;完成与调度中心、监控中心的联调。
至此，变电站层系统、过程层网络调试完毕并投入运行。变电站自动化系统具备投运条件，下一阶段，仅仅是各个间隔设备停役改造和接入系统运行。
3.2.3 一次设备停电阶段
设备停电阶段的工作内容是根据设备改造计划，逐个间隔停役、改造，这个阶段面临新旧系统、新旧保护同时运行的难题，处理好这两个难题，解决设备防误操作和新旧保护配合是关键。
3.2.3.1 设备操作保障措施
在整个停电阶段期间，由于新、旧系统并存，已改造设备的相关信号和控制信息已接入新系统，未改造的仍接在老系统，通过新旧系统的通信接口交换信息，使新、旧系统都有完整的变电站设备运行状态信息，并能参与防误操作闭锁逻辑验证。两套系统都能支持变电站运行和管理，在整个改造现场实施阶段，新、旧系统同时承担运行任务。
3.2.3.2 继电保护过渡方案
数字式继电保护和常规继电保护的实现方法不同，旧保护采用二次回路实现，而新保护采用GOOSE技术。新旧保护配合主要由跨间隔保护配合回路引起，主要有主变与220kV母联分段、母差与线路保护、母差与断路器保护、母差与主变保护、500kV中开关与边开关保护等情况。
由于新保护保留了传统的开关量输入和继电器输出方式，在改造期间为新旧保护配合提供了技术条件。
母差改造过渡方案
整个停电阶段，旧母差运行，新母差始终处于“信号”状态，旧母差与完成改造的主变保护、线路保护、断路器保护都有传统二次回路联系，在间隔设备停役改造时，必须做好相关回路搭接、试验工作，而且该配合回路应能安全、方便地拆除。
500kV中开关与边开关保护、线路（主变）保护配合
若500kV系统不能整串设备同时停役改造，则中开关与同一串未改造的线路（主变）保护、断路器保护之间就需采取传统二次回路的方式进行失灵启动配合。
主变保护与220kV母联分段配合
主变保护与220kV母联分段保护之间有主变保护动作跳220kV母联分段的回路，若母联（分段）迟于主变改造，则必须采取传统二次回路的方式进行失灵启动配合。
4总结
基于IEC 61850标准的变电站自动化是一种发展方向，随着IEC 61850标准工程实践的不断深化，将其推广应用于常规变电站改造，得以缩短设备停役时间，节省改造投资，降低改造过程中的安全风险，提高电网运行的安全性、可靠性，对保障电力供应有着重要的意义。
变电站技术改造远比新建变电站复杂，必须根据变电站设备特点、电网运行方式要求， 制定有针对性、切实可行的方案。
参考文献
[1] 高翔《数字化变电站应用技术》中国电力出版社 2008
[2] 沈键等 IEC61850 GOOSE在变电站综合自动化系统中的应用 电网技术 2006年增刊
[3] 陈宏等 IEC61850与数字化变电站改造方式探讨 湖北电力2007年第12期
【关键词】IEC61850；变电站技术改造；智能化；实施方案
中图分类号：TM63文献标识码： A 文章编号：
1引言
随着数字化技术的研究和应用，实现基于IEC 61850标准的数字化变电站已成变电站技术的发展方向。目前，IEC 61850标准在运行变电站设备改造方面应用很少，基本上是将该标准作为通信协议使用，应用深度不够，而常规变电站设备技术改造面临着电网安全运行、设备停役难以安排以及技术条件复杂等诸多困难，数字化变电站成功建设的经验并不完全适用于常规变电站改造，IEC 61850标准在常规变电站设备技术改造应用方面需要根据具体情况作专题研究。
2 常规变电站现状
目前运行的常规变电站基本上采用计算机监控系统、微机型保护及安全自动装置，二次设备和系统之间通过通信方式交换信息，一、二次设备问的信息交互通过电气回路实现，一次设备模拟量和开关量信号的数字化处理依靠二次设备自身完成，一、二次设备之间通过二次电缆连接，无法做到一次设备和二次设备之间的电气隔离，常规变电站存在设备智能化程度不高、二次设备互操作性不强、信息共享水平低等诸多不足。
常规变电站运用新技术进行技术改造，使变电站具有数字化特征，提高智能化水平，自动化系统满足变电站运行和管理要求。
变电站设备改造大致有三种方式，一种是全站重建，重建期间变电站继续运行，待新变电站建好后再改接线路投运；老变电站退出运行；第二种方式是将现有变电站停运进行原地址重建；第三种是改造期间变电站继续运行，逐个间隔顺序停役进行改造。第一、二种方式类似新建一座变电站，只有极少数变电站有条件采用这两种改造方式，绝大多数变电站改造只能采用第三种方式。
3 实施方案
本局所属500kV双龙变计算机监控系统即将进行智能化改造，本课题依托此工程开展研究探讨。采用基于IEC 61850标准的数字化改造，工程实施由设备工厂调试和现场实施两大部分组成，工厂调试完成整个系统集成、试验、试运行和性能测试等工作；现场实施，根据设备停役、改造计划逐个间隔进行改造、试验、验收、投运。
3.1工厂调试
为减少現场实施工作量，缩短设备停役时间，保障现场改造工作安全、高效、有序进行，在工厂调试阶段应完成所有设备的建模、试验；后台系统数据库生成和功能测试；变电站网络的组建、试运行和测试；所有信息的试验、核对；GOOSE互操作试验；全站典型操作票生成及验证；全站防误操作闭锁逻辑验证；监控系统主要技术要求及性能指标测试。
3.2 现场实施
变电站改造的现场实施阶段工期长，安全风险大，受设备停电的影响很大，所有工作首先要保障改造工作安全有序进行，其次不造成不必要的停电，各种组织措施、技术措施都非常重要，但关键是实施计划。
3.2.1 现场实施计划
现场实施分为一次设备不停电和一次设备停电两个阶段，不停电阶段完成变电站自动化系统恢复重建、调试等工作。停电阶段，逐个间隔停役、改造。设备停役顺序遵循先公共部分设备、后间隔设备的原则进行，避免不必要的重复停电，尽量减少或避免需新、旧保护配合工作的情况出现，设备停役、改造顺序为：
500kV母线轮流停役，完成母线设备的改造、投运；
220kV母线轮流停役，完成母线设备的改造、投运；
主变轮流停役，完成主变保护、测控、智能单元的安装、调试、投运。35kV系统设备随相应主变同步进行改造、投运；
500kV设备串停役，完成保护、测控、智能单元的改造、调试、投运；
220kV线路停役，完成保护、测控、智能单元的改造、调试、投运；
在改造过程中，220kV母线可以先于500kV母线进行的停役、改造。
3.2.2 一次设备不停电阶段
这个阶段要将系统恢复到工厂调试结束的状况，尽量减少设备停役阶段的工作量。
完成光缆敷设、熔接及测试；交换机和变电站层等设备安装；户外柜和智能单元安装、试验；网络组建、测试；母差保护安装、试验；间隔层设备的安装、测试；时钟同步系统调试；新、旧系统通信功能调试;完成与调度中心、监控中心的联调。
至此，变电站层系统、过程层网络调试完毕并投入运行。变电站自动化系统具备投运条件，下一阶段，仅仅是各个间隔设备停役改造和接入系统运行。
3.2.3 一次设备停电阶段
设备停电阶段的工作内容是根据设备改造计划，逐个间隔停役、改造，这个阶段面临新旧系统、新旧保护同时运行的难题，处理好这两个难题，解决设备防误操作和新旧保护配合是关键。
3.2.3.1 设备操作保障措施
在整个停电阶段期间，由于新、旧系统并存，已改造设备的相关信号和控制信息已接入新系统，未改造的仍接在老系统，通过新旧系统的通信接口交换信息，使新、旧系统都有完整的变电站设备运行状态信息，并能参与防误操作闭锁逻辑验证。两套系统都能支持变电站运行和管理，在整个改造现场实施阶段，新、旧系统同时承担运行任务。
3.2.3.2 继电保护过渡方案
数字式继电保护和常规继电保护的实现方法不同，旧保护采用二次回路实现，而新保护采用GOOSE技术。新旧保护配合主要由跨间隔保护配合回路引起，主要有主变与220kV母联分段、母差与线路保护、母差与断路器保护、母差与主变保护、500kV中开关与边开关保护等情况。
由于新保护保留了传统的开关量输入和继电器输出方式，在改造期间为新旧保护配合提供了技术条件。
母差改造过渡方案
整个停电阶段，旧母差运行，新母差始终处于“信号”状态，旧母差与完成改造的主变保护、线路保护、断路器保护都有传统二次回路联系，在间隔设备停役改造时，必须做好相关回路搭接、试验工作，而且该配合回路应能安全、方便地拆除。
500kV中开关与边开关保护、线路（主变）保护配合
若500kV系统不能整串设备同时停役改造，则中开关与同一串未改造的线路（主变）保护、断路器保护之间就需采取传统二次回路的方式进行失灵启动配合。
主变保护与220kV母联分段配合
主变保护与220kV母联分段保护之间有主变保护动作跳220kV母联分段的回路，若母联（分段）迟于主变改造，则必须采取传统二次回路的方式进行失灵启动配合。
4总结
基于IEC 61850标准的变电站自动化是一种发展方向，随着IEC 61850标准工程实践的不断深化，将其推广应用于常规变电站改造，得以缩短设备停役时间，节省改造投资，降低改造过程中的安全风险，提高电网运行的安全性、可靠性，对保障电力供应有着重要的意义。
变电站技术改造远比新建变电站复杂，必须根据变电站设备特点、电网运行方式要求， 制定有针对性、切实可行的方案。
参考文献
[1] 高翔《数字化变电站应用技术》中国电力出版社 2008
[2] 沈键等 IEC61850 GOOSE在变电站综合自动化系统中的应用 电网技术 2006年增刊
[3] 陈宏等 IEC61850与数字化变电站改造方式探讨 湖北电力2007年第12期