摘 要：随着电网的发展，为满足系统负荷增长、提高输送容量及供电可靠性，越来越多老旧变电站面临大规模的增容改造。由于老站改造方式为“边改接边运行”，因此，停电方案复杂，改造难度增大。本文以500千伏黄渡变电站改造的工程实际，分析了500千伏变电站增容改造实施中的二次设计方案，重点探讨变电站监控系统、继电保护、站内交直流电源、二次设备布置等方面的关键问题，同时总结了施工过渡阶段的改造经验，为今后老站的增容改造提供参考。 关键词:变电站改造；二次设计；施工过渡阶段
中图分类号：TM63文献标识码：A
1 改造规模
黄渡站主变增容改扩建包括主变增容和配电装置改造两部分。新建4台1200MVA自耦变压器，替换黄渡站现有#3、#4、#5、#6主变。新建500kV室内GIS配电装置；新建主变低压侧66kV无功设备及配电装置。
图1为500kV新旧配电装置连接示意图，图中上部分为现有配电装置，下部分为新建的500kV室内GIS配电装置。各500kV线路和主变将随停电顺序翻接进新配电装置，翻接完成后拆除现有500kV敞开式配电装置。变电站增容改造[1]的最大特点是“边改接边运行”，因此改造过渡阶段，利用第27串的两个边开关作为新老母线的临时分段开关，保证改接过程中其它回路及系统的正常运行；第27串的东渡5913线考虑最后翻接。
2 二次设计原则
改造的总体原则是最大限度地减少停电时间，避免多台主变同停和同一方向的两回出线长时间同时停运，同时尽量减少施工过渡方案及割接改造的复杂性，减少对在运设备的影响，因此，500kV间隔的翻接按串停电实施。对无法按单元主变或按间隔进行搬迁改造的设备，考虑先新建二次公用设备，停电改接完成后，拆除原有设备。
黄渡站新建的二次设备主要包括：新建全站监控系统；新配置母线保护和断路器保护；新建保护子站、相量测量、时钟同步对时、交直流电源系统等；新建就地继电器室，将原先集中布置的控制保护设备随停电依次改造至就地小室。
图1 500kV新旧配电装置连接示意图
3 二次改造方案
本章节将详述主要二次设备的改造方案，尤其是改造过渡阶段的设计方案。
3.1 二次设备布置
老站改造需充分考虑过渡阶段二次设备的布置，降低改造的复杂性。
黄渡变前期工程中已建成有控制楼1座，在主控楼内设有1个500kV继电器室，在220kV配电装置附近设有1个220kV继电器室。由于改造新建500kV及66kV GIS配电装置，新建场地距离现有500kV集中小室非常远，且电缆路径复杂，电缆敷设成本高、难度大，则考虑在新配电装置场地内新建就地继电器室，将500kV控制保护设备改为就地布置。陶瓷滤波器
继电器室就地布置可相应减少电缆的敷设量，节约投资；同时，监控系统、继电保护、直流电源等的新屏柜可直接就地布置，无需在原控制保护小室内备用屏位，便于设备的停电改造。
3.2 变电站监控系统改造
运行网
黄渡工程过渡阶段新老配电装置将同时运行，为了减少停电时间，便于现场施工，需在新建场地新增测控装置。对于监控系统的设计方案头笼[2-4]，可考虑以下两种方案：方案1，利用现有监控系统后台，在新建场地扩建间隔层测控装置；方案2，新建监控系统。采用方案1时，需核实现有监控系统站控层设备的处理能力、内存容量等是否满足扩建要求，如不满足，则采用方案2。
由于黄渡站改造的建设规模已超过原设计规模，且原监控系统设备已经运行超过十二年，现有站控层主机、工作站的处理速度、硬盘内存容量均不能满足本期改造要求；因此黄渡站考虑对全站监控系统进行改造，新建一套变电站监控系统。下文将针对新建监控系统的方案，分析改造实施过程中的关键问题。
3.2.1站控层改造
本工程改造范围涉及站内所有监控系统设备，施工周期较长。为了在施工过程中尽可能减少对变电站正常运行的影响，改造实施过程中先安装新的站控系统，间隔层设备逐步按串停电改造，改造后的I/O测控装置接入新的站控系统。
过渡阶段，原站控系统和本期新增站控系统将同时运行。为保证自动化系统稳定可靠运行，两套站控系统间互不交换数据，保持相互独立，远动通道也相互独立。改造时，向调度端申请新增站控系统的IP地址，改造好的监控信息通过新数据通信网关机传送调度主站，还未改造的监控信息仍通过老的D200远动装置传送。在调度端建立新的数据库，对新站控层系统及改造后的测控装置对应的一次设备进行控制。当所有间隔层I/O测控装置改造完成后，拆除原站控层系统及远动通道。本方案可以确保自动化系统在改造过程中稳定运
行，但调度端调试工作量较大，同一个站需建立两套数据库进行操作。
3.2.2间隔层改造
d型管
测控单元配置原则为：断路器测控按每个电气单元配置，母线单元按每段母线单独配置，公共单元单独配置。水玻璃铸造
站内500kV、220kV电压等级I/O测控装置按串进行改造，主变三侧I/O测控装置按主变同步进行改造。改造完成的间隔相关的遥侧、遥控及信号上传由新测控装置实现；未改造间隔的测控和信号仍由老的测控装置实现。
3.2.3联闭锁改造
老站监控系统改造中，联闭锁的改造方案[5-6]是工程实施的难点，由于是边改边运行，变电站所有设备的操作必须满足五防要求。在改造过程中新、旧两套监控系统将同时存在，黄渡站旧监控系统为进口设备，新监控系统为国产设备，两套监控系统由于规约问题，无法直接连接，测控装置逻辑闭锁所需的位置信息不能直接交换。则联闭锁改造有以下方案：
方案一：新监控系统配置智能接口装置，智能接口装置实现将未改造的旧监控系统测控位置信号转换为GOOSE信息传送至新的国产测控装置。对于旧监控系统所需的已改造间隔的位置信号，需单独采集，增加过渡接线电缆。该方案新旧监控系统均有完整的逻辑闭锁，全站联闭锁功能仍依靠一次设备操作回路的电气硬接线闭锁和监控系统逻辑闭锁实现。新旧测控装置之间联闭锁信息传输方式示意图如图2：
图2 联闭锁信息传输方式示意图
方案二：变电站配置独立的防误闭锁系统[7]。防误闭锁系统配置五防主机，能同时与新、旧两套监控系统的站控主控单元进行通信，采集已改造间隔和未改造间隔的相关位置信息；另外配置遥控闭锁控制器、遥控闭锁继电器、电编码锁及机械编码锁等设备，实现防误综合操作。改造过程中全站联闭锁功能依靠一次设备操作回路的电气硬接线闭锁和独立
的防误闭锁系统实现。施工过渡阶段，将会退出部分I/O测控装置逻辑闭锁功能。
黄渡站配置有独立的防误闭锁系统，因此联闭锁方案采用方案二。对于没有配置独立微机五防的变电站监控系统改造，可采用方案一。
3.3喷胶 继电保护设备改造
3.3.1 500kV母线保护
500kV母线保护改造方案[8]需考虑停电实施方案。由于过渡阶段，500kV3M，4M与500kV1M，2M分段运行，因此为新建的500kV3M，4M母线配置双重化母线保护，改接后的线路间隔依次接入新母差装置。
在过渡阶段，GIS场地备用线路间隔的断路器(5271,5273)将作为分段断路器连接新老配电装置的母线，则黄渡站老的500kV1M，2M母线保护需接入分段间隔。黄渡站原有500kV1M，2M母线保护为ABB公司进口保护，其出口回路为继电器搭接，现有出口继电器无多余的备用支路。因此为了接入分段间隔，需对现有500kV母线保护进行改造，改造方案如下：方案一，增加出口继电器并修改逻辑，此方案涉及新增继电器的整定，同时屏
内加装继电器时可能会误碰现有屏上设备，施工风险较大。方案二，将第一阶段改造间隔的搬迁工作与分段投入同时实施，第一阶段翻接的间隔拆除后，该间隔退出1M、2M母线保护的支路，将分段间隔接入该支路；该方案利用现有设备，无需对屏柜进行改造，施工风险小。
黄渡站工程实施时采用了方案二，第4串改造最先翻接，则先拆除第4串间隔接线，再将分段间隔投入，实现1M、2M对3M、4M充电，过渡阶段老母差保护至分段相关的电流、跳闸及启失灵回路利用原用于第4串的支路。
3.3.2 500kV短引线保护
老的间隔翻接至新配电装置后，可能接入不同串，不再为同一串运行。按改造时序及调度运行方式，在翻接的前几个阶段，500kV GIS场地部分间隔需按完整串运行，则需考虑这些间隔的临时短引线保护。
黄渡站原500kV系统配置有出线隔离开关，现有各串边开关断路器保护屏内均配置有双套短引线保护。因此，线路或主变翻接过程中，老的断路器保护将退出运行，则可相应搬迁
线路或主变边开关的断路器保护屏至新建配电装置场地，用做过渡阶段新建配电装置完整串运行时所需的临时短引线保护。对于无退役短引线保护的变电站，临时短引线保护需新配置或从别的变电站调用。
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