倪赛赛， 梅姚， 刘科， 刘巍

(1.国网甘肃省电力公司电力科学研究院，甘肃 兰州 730050； 2.国网甘肃省电力公司，甘肃 兰州 730030；3.中国能源建设集团甘肃省电力设计院有限公司，甘肃 兰州 730050)

智能站合并单元智能终端改造与试验验证

倪赛赛1， 梅姚2， 刘科3， 刘巍1

(1.国网甘肃省电力公司电力科学研究院，甘肃 兰州 730050； 2.国网甘肃省电力公司，甘肃 兰州 730030；3.中国能源建设集团甘肃省电力设计院有限公司，甘肃 兰州 730050)

合并单元、智能终端是智能变电站的关键设备，其性能直接关系到二次系统的可靠运行。由于合并单元、智能终端设备质量问题引起的跳闸事件影响恶劣，因此应当重视智能站合并单元、智能终端的整改更换工作。结合西北某750 kV智能变电站线路间隔合并单元、智能终端整改工作，介绍了整改技术方案、基于虚端子关联关系的安全措施、具体整改内容以及改造后的试验验证。改造的安全措施和试验方法可为今后开展此类智能站改造工作提供参考。

智能变电站；合并单元；智能终端；虚端子；整改

0 引 言

随着智能变电站的大规模建设，合并单元、智能终端等二次设备得到了大量应用。智能站合并单元是用以对来自二次转换器的电流/电压数据进行时间相关组合的物理单元。合并单元接收电压/电流互感器的信号，并将采集到的信号处理后上传到间隔层。智能终端是一种智能组件，负责采集与断路器、隔离开关、地刀相关开入信号，并负责控制断路器、隔离开关、地刀的操作。通过智能终端实现一个间隔内相关一次设备的就地数字化[1]。

智能变电站中保护交流采样通过合并单元实现，保护跳闸通过智能终端实现。由于合并单元、智能终端等智能电子设备问题造成的智能站保护误动事故影响恶劣[2-4]。合并单元和智能终端等智能二次设备的质量直接关系到继电保护等二次系统的可靠运行，对于采用不合格合并单元、智能终端产品的智能站，均需要进行整改更换为经权威检测部门检测合格的型号[5-6]。合并单元、智能终端是智能变电站的关键设备，此项整改工作直接关系到智能变电站的安全稳定运行。

本文结合西北某750 kV智能变电站线路间隔合并单元、智能终端整改更换工作，分析智能变电站合并单元、智能终端改造技术方案、安全措施和整改升级方法，并通过现场试验的方法来验证合并单元、智能终端等智能设备功能，检验整改的成效。

1 整改内容

1.1 线路间隔改造概况

西北某750 kV智能变电站建设规模：1台主变压器，750 kV出线6回，3台线路固定并联电抗器，2台线路可控并联电抗器，750 kV系统为一个半断路器接线方式。变电站750 kV部分接线图如图1所示。全站750 kV二次系统采用三层两网的典型标准化设计。750 kV电流/电压采用常规互感器经过模拟式合并单元转换为数字量输出，合并单元、智能终端按断路器双重化配置，线路配置双重化电压合并单元。

图1 变电站主接线图

本次针对SY线线路间隔相关合并单元、智能终端进行升级改造。包括7530双套合并单元、智能终端，7532双套合并单元、智能终端，SY线电压合并单元A、B套以及高抗合并单元。以上使用的合并单元、智能终端设备均为未经检测合格的产品型号。

1.2 合并单元、智能终端整改内容

合并单元、智能终端整改工作涉及插件更换、外部端子变化、ICD(IED capability description)文件变化、虚端子变化和兼容性升级等内容。具体整改内容如表1、表2所示。

表1 合并单元整改内容

表2 智能终端整改内容

1.3 整改停电范围及设备

合并单元、智能终端整改工作除了进行二次装置的整改外，还需要对整改完的装置进行性能测试。整改工作停电范围需要合理考虑。通过对合并单元、智能终端改造技术方案的比较，确定采用单间隔全部停电的方式进行。

SY线线路间隔整改的一次设备停电范围为：SY线、7530断路器、7532断路器和线路高抗。涉及的二次设备包括：SY线线路保护双套、7530断路器保护双套、7532断路器保护双套、7530智能终端双套、7532智能终端双套、7530合并单元双套、7532合并单元双套、线路电压合并单元双套、线路可控高抗保护双套、线路可控高抗非电量保护、线路可控高抗智能终端、线路可控高抗网侧合并单元双套、线路可控高抗控侧合并单元双套等。

2 改造安全措施

合并单元、智能终端改造前，必须充分考虑存在的安全隐患，执行相关智能二次设备安全隔离措施[7]。不同于常规变电站明显断开点的安全隔离措施方法，智能变电站需要研究根据虚端子连接关系的改造安全措施[8-9]。

继电保护和安全自动装置的安全隔离措施一般可采用投入检修压板，退出装置软压板、出口硬压板以及断开装置间的连接光纤等方式实现。应该充分考虑采样隔离、跳合闸(包括远跳)、启失灵等与运行设备相关的联系，并保证安全措施不影响运行设备的正常运行[10]。根据虚端子连接情况，考虑变电站一个半断路器接线方式，需要对相邻线路、断路器测控、母线保护、稳控以及失步解列等装置采取必要安全措施。

以7532合并单元、智能终端A套为例介绍整改过程的安全措施。图2、图3所示给出了利用SCD(substation configuration description)配置文件解析工具得到的虚端子连接示意图。

图2 7532合并单元虚端子连接图

图3 7532断路器智能终端虚端子连接图

合并单元的安全措施主要为隔离SV(sampled value)采样链路。具体措施为退出与7532合并单元关联的线路保护、断路器保护、Ⅱ母保护、失步解列、稳控等智能电子设备的SV接收软压板。

智能终端通过投退相应的GOOSE(generic object oriented substation event)软压板，可以实现相应回路的隔离功能。智能终端接收相关联设备GOOSE信息的链路，退出关联设备的GOOSE输出软压板。对于智能终端发布GOOSE信息的链路，退出关联设备对应的GOOSE输入软压板，对于未设置GOOSE输入软压板的，采取拔掉输出光纤作为隔离安全措施。另外与一次设备可靠隔离，退出智能终端与一次设备控制回路中的出口硬压板。具体措施包括退出线路保护、断路器保护测控、稳控、失步解列、母线保护、高抗保护等装置与智能终端间GOOSE跳合闸、失灵链路的输出软压板；退出线路保护、断路器保护、测控等装置与智能终端间GOOSE开关位置信号GOOSE输入软压板。

通过以上安全措施，将需要更换的二次设备完全隔离，解除了相邻保护与装置的关联，保证了更换过程的安全。

3 改造技术措施

3.1 合并单元改造

合并单元A套装置的模型文件需要变动，会导致该装置的ICD文件也发生变化，使得SCD文件里相应的虚端子连线需重新配置，相应的智能电子设备配置文件也需重新下装。将间隔合并单元置为检修，拆除间隔合并单元的光纤以及交流插件与端子排之间的硬连线，更换间隔合并单元插件并完成交流插件到端子排之间的连线。更改装置程序为检测合格版本并确认，下装新的装置配置文件并设定装置定值。由于合并单元下装新的CID(configured IED description)文件，必须通过装置联调、保护传动等工作，逐一验证装置之间的通信是否正常，各SV采样值是否正确。另外全站SCD文件更改后，需要对监控后台、网络报文分析仪等设备进行升级处理。

合并单元B套改造相对简单。将间隔合并单元置为检修，备份间隔合并单元中的配置文件。拆除间隔合并单元的光纤以及交流插件与端子排之间的硬连线。更换合并单元为检测合格的装置并完成交流插件到端子排之间的连线。检查装置程序版本确为合格的版本程序。下载原配置文件并设定装置定值。通过试验，检测SV采样和光纤链路正确性。

3.2 智能终端改造

智能终端由于ICD文件、虚端子和外部端子均不需要更换，仅需兼容性升级和更换插件，不涉及全站SCD文件的变化。投入智能终端A套装置检修硬压板，备份需更换的智能终端的配置文件，升级装置程序并设定装置定值。通过试验，检查智能终端运行正常。投入智能终端B套检修硬压板，备份需更换的智能终端的配置文件，更换智能终端的主CPU插件，升级装置程序为国网版智能终端程序并确认，下载与现场原功能一致的配置文件并设定装置定值。通过测试，检查智能终端运行正常。

4 试验验证

为保证合并单元、智能终端改造完成后各保护功能的正确，整改完成后开展相关保护的试验验证工作。

4.1 装置功能试验验证

核实合并单元所需的TPY、5P绕组与二次CT接线对应关系正确性。

依次加量于7532合并单元、7530合并单元、线路电压合并单元、线路高抗两侧合并单元，验证相关线路保护、断路器保护、高抗保护等采样显示正确性。

验证7532智能终端、7530智能终端上送保护开关位置、闭锁重合闸、压力低闭重等信号正确性，传动验证断路器保护、线路保护、高抗保护和失步解列等跳7532、7530开关回路的正确性，并核对与监控后台的遥信、遥控功能。

接入母线合并单元级联光纤，检查7532合并单元同期电压显示正确性。

4.2 相邻间隔试验验证

采用A、B套分别试验的方法，验证两套改造的合并单元、智能终端功能。申请退出A套保护相关所有运行二次设备，试验设备均投入检修压板进行验证，试验仅传动至智能终端，退出涉及传动的智能终端出口硬压板。

在7530、7532合并单元、线路电压合并单元和高抗两侧合并单元加采样，检查SD线线路保护、Ⅱ母母差保护、高抗保护、稳控、失步解列、断路器测控、故障录波、网络分析仪、行波测距、监控后台等的显示正确性，并测试合并单元采样额定延时。

验证7532、7530智能终端至Ⅱ母母线保护、SD线路保护等开关位置GOOSE链路的正确性。验证Ⅱ母母线保护、SD线路保护、断路器保护至智能终端的失灵链路的正确性。采用传动试验的方法，验证线路保护、高抗保护、失步解列、稳控等跳合闸7532、7530开关链路的正确性。

投运时检查电流极性的正确性。变电站首先通过7530断路器空充SY线路，通过充电功率验证保护差流，核查7530合并单元至所有保护的电流极性正确性。待7530断路器极性检查正确后，通过7532断路器再次空充SY线路检查7532合并单元相关保护极性的正确性。

完成A套相关设备验证核对后，按相同步骤对7530、7532、线路电压的B套合并单元、智能终端B套等装置进行采样检查、回路验证和极性验证。

5 结束语

智能变电站保护正确动作高度依赖合并单元、智能终端等二次设备的性能。未经检测合格的合并单元、智能终端，应及时列入二次设备整改计划进行改造，消除运行安全隐患。采用半接线的智能变电站合并单元、智能终端整改工作涉及范围广，牵扯设备多，需要准确评估可能存在的安全风险。

合并单元、智能终端整改工作应根据具体整改内容确定停电方式。改造安全措施需要根据智能电子设备间虚端子关联关系，采用投运GOOSE软压板、SV接收压板、检修硬压板等方式实现。合并单元、智能终端整改涉及虚端子、ICD文件变化时，需要注意SCD文件变化后带来的影响。为确保合并单元、智能终端的功能，改造完成后需要通过功能测试、回路验证、传动试验等方法来检验整改的成效。合并单元、智能终端整改及试验方法可作为智能变电站的智能电子设备改造调试及故障处理的参考。

[1] 曹团结,黄国方.智能变电站继电保护技术与应用[M].北京：中国电力出版社,2013.

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[10] 孙志鹏.智能变电站安全措施及其可视化技术研究[D].北京:华北电力大学,2014.

Rectification of Merging Cell and Intelligent Terminal in Smart Substation and Their Experimental Verifications

Ni Saisai1, Mei Yao2, Liu Ke3, Liu Wei1

(1. State Grid Gansu Electric Power Research Institute, Lanzhou, Gansu 730050, China;2. State Grid Gansu Electric Power Company, Lanzhou Gansu 730030, China; 3.Energy China Gansu Electric Power Design Institute of China Energy Construction Group, Lanzhou Gansu 730050, China)

Merging cells and intelligent terminal are the key equipment in smart transformer substation, and their performances are directly related to the reliable operation of the secondary system. Since the poor quality of the merging cells and intelligent terminals will lead severe tripping incident and therefore, the replacement and rectification of the merging cells and intelligent terminals in the smart substation should be taken into account. This paper gives an introduction on the corrective technical solutions involving the rectification of line spacing, merging cells and intelligent terminals in a 750kV smart substation located in Northwest China, as well as safety measures based on virtual terminal relationship, the specific corrective contents and verification test post the rectification. The corrective safety measures and test methods can provide a reference for future rectification of smart substations.

smart transformer substation；merging cell；intelligent terminal；virtual terminal；rectification

国网甘肃省电力公司科技项目(522722140043)

10.3969/j.issn.1000-3886.2016.05.018

TM761

A

1000-3886(2016)05-0054-03

倪赛赛(1984-)，男，江苏启东人，硕士生，工程师，研究方向：继电保护及安全自动装置技术研究。

定稿日期: 2016-04-19