數(shù)字化變電站擴(kuò)建接口方式的實(shí)踐

劉乃杰，于利國(guó)，高 川

（金華電業(yè)局，浙江 金華 321001）

500kV芝堰變電站是采用IEC 61850通信規(guī)范的智能化變電站，將一次系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)量就地?cái)?shù)字化，用光纖代替電纜連接，實(shí)現(xiàn)過(guò)程層設(shè)備與間隔層設(shè)備之間的通信。與常規(guī)變電站擴(kuò)建時(shí)電纜點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接的方式不同，數(shù)字化變電站擴(kuò)建過(guò)程中需要根據(jù)IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)，配置并修改系統(tǒng)文件[1]。每個(gè)智能電子設(shè)備（簡(jiǎn)稱IED）裝置中的ICD文件（用來(lái)描述智能電子設(shè)備的能力）的變動(dòng)，都需要生成新的全站SCD文件（用來(lái)描述全部實(shí)例化智能電子設(shè)備、通信配置和變電站信息），然后通過(guò)新的SCD文件導(dǎo)出CID文件（用來(lái)描述項(xiàng)目中某個(gè)實(shí)例化的智能電子設(shè)備），再重新下裝到全站所有IED裝置中。GOOSE采用網(wǎng)絡(luò)發(fā)布機(jī)制，擴(kuò)建設(shè)備與運(yùn)行設(shè)備接入同一臺(tái)交換機(jī)，因此在擴(kuò)建中既要考慮合理的組網(wǎng)方式以完成新設(shè)備的調(diào)試以及與原設(shè)備的相關(guān)試驗(yàn)，又要考慮合理的安全措施，保證擴(kuò)建過(guò)程中運(yùn)行設(shè)備的可靠運(yùn)行，使數(shù)字化變電站的擴(kuò)建工作能安全高效地完成。

1 擴(kuò)建設(shè)備的組網(wǎng)方式

數(shù)字化變電站中，所有IED的GOOSE信息交互都通過(guò)交換機(jī)實(shí)現(xiàn)。因此，擴(kuò)建設(shè)備要采用合理的組網(wǎng)方式，以適應(yīng)新設(shè)備的調(diào)試以及與原設(shè)備的相關(guān)試驗(yàn)[2]。既要使擴(kuò)建設(shè)備接入運(yùn)行的GOOSE網(wǎng)絡(luò)，保證試驗(yàn)的完整性，又要消除擴(kuò)建過(guò)程中新設(shè)備安裝對(duì)運(yùn)行設(shè)備的影響，這是擴(kuò)建項(xiàng)目的難點(diǎn)所在。

芝堰變電站GOOSE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示。每組母線設(shè)置1臺(tái)母線交換機(jī)，掛在該母線上的所有保護(hù)均接入交換機(jī)。中開(kāi)關(guān)保護(hù)、中開(kāi)關(guān)智能終端及中開(kāi)關(guān)測(cè)控的2個(gè)GOOSE口分別接到同一串上的2個(gè)間隔交換機(jī)。采用此接線方式可避免間隔GOOSE報(bào)文經(jīng)過(guò)母線交換機(jī)，防止因母線交換機(jī)故障引起間隔保護(hù)功能失去，并保證任一間隔交換機(jī)故障不影響其它間隔保護(hù)運(yùn)行。擴(kuò)建過(guò)程中采取表1所示的組網(wǎng)方式，將擴(kuò)建設(shè)備接入運(yùn)行的GOOSE網(wǎng)絡(luò)。該組網(wǎng)方式消除了擴(kuò)建過(guò)程中新安裝設(shè)備對(duì)運(yùn)行設(shè)備的影響，保證了擴(kuò)建設(shè)備的調(diào)試以及運(yùn)行設(shè)備試驗(yàn)的完整性。

圖1 芝堰變電站500kV GOOSE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

表1 擴(kuò)建設(shè)備組網(wǎng)方式

2 擴(kuò)建過(guò)程中的安全措施

傳統(tǒng)變電站的安全措施主要是斷開(kāi)二次回路，即斷開(kāi)二次電纜之間的連接來(lái)達(dá)到隔離的目的。而芝堰變電站取消了傳統(tǒng)的二次電纜，采用光纖網(wǎng)絡(luò)。所有IED設(shè)備只保留1塊“裝置檢修”硬壓板，其余均采用信息化的軟壓板。設(shè)備之間設(shè)置接收和發(fā)送軟壓板。在這種情況下如何實(shí)施安全措施，沒(méi)有成熟的經(jīng)驗(yàn)可以借鑒。按照傳統(tǒng)變電站的模式，在需要執(zhí)行安全措施的相關(guān)回路上必須要有明確的斷開(kāi)點(diǎn)。而數(shù)字化變電站保護(hù)裝置與外界的所有聯(lián)絡(luò)，包括電流、電壓、閉鎖、跳閘等回路，已不再是以往所熟悉的電纜回路，保護(hù)裝置與外界的所有聯(lián)絡(luò)僅通過(guò)光纖來(lái)實(shí)現(xiàn)。顯然，“短電流，斷電壓，拆跳閘”這樣的安全措施已不適合數(shù)字化變電站的實(shí)際情況。

如何可靠實(shí)施安全措施，是擴(kuò)建工程的又一難點(diǎn)。現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)以下三方面來(lái)實(shí)施安全措施。

2.1 投入“裝置檢修”硬壓板

芝堰變電站所有IED設(shè)備均設(shè)有1塊“裝置檢修”硬壓板。“裝置檢修”壓板的投退狀態(tài)決定了GOOSE報(bào)文中Test位的狀態(tài)：當(dāng)投入“裝置檢修”硬壓板時(shí)，Test位顯示為“TRUE”；退出“裝置檢修”硬壓板時(shí)，Test位顯示為“FALSE”。所有IED設(shè)備只會(huì)對(duì)與其狀態(tài)一致的GOOSE報(bào)文作出響應(yīng)，即當(dāng)“裝置檢修”硬壓板處于投入狀態(tài)時(shí)，只有Test位為“TRUE”的GOOSE報(bào)文會(huì)被識(shí)別和響應(yīng)。當(dāng)“裝置檢修”硬壓板處于退出狀態(tài)時(shí)，只有Test位為“FALSE”的GOOSE報(bào)文會(huì)被識(shí)別和響應(yīng)。因此，投入擴(kuò)建設(shè)備的“裝置檢修”硬壓板，可以將擴(kuò)建設(shè)備與運(yùn)行設(shè)備通過(guò)控制GOOSE報(bào)文進(jìn)行隔離。

2.2 退出GOOSE發(fā)送、接收軟壓板

GOOSE“發(fā)送軟壓板”作用于裝置的GOOSE報(bào)文發(fā)送環(huán)節(jié)。當(dāng)“發(fā)送軟壓板”在分位時(shí)，保護(hù)裝置發(fā)出的GOOSE報(bào)文始終為“0”態(tài)。當(dāng)取下擴(kuò)建設(shè)備的GOOSE“發(fā)送軟壓板”，則即使保護(hù)動(dòng)作跳閘，發(fā)出的信息仍然為“0”態(tài)，不會(huì)對(duì)運(yùn)行設(shè)備造成影響。

GOOSE“接收軟壓板”作用于裝置的GOOSE報(bào)文接收環(huán)節(jié)。例如，當(dāng)取下母差保護(hù)接收擴(kuò)建間隔啟動(dòng)失靈的“接收軟壓板”時(shí)，即使擴(kuò)建間隔發(fā)出啟動(dòng)失靈的GOOSE報(bào)文，母差保護(hù)裝置也不會(huì)進(jìn)行任何處理。

通過(guò)退出擴(kuò)建設(shè)備的“發(fā)送軟壓板”和運(yùn)行設(shè)備的“接收軟壓板”，可以可靠斷開(kāi)擴(kuò)建設(shè)備與運(yùn)行設(shè)備的GOOSE報(bào)文聯(lián)系。雖然在接口過(guò)程中操作方法簡(jiǎn)單，但在實(shí)施過(guò)程中需與運(yùn)行人員做好設(shè)備狀態(tài)交接工作，防止出現(xiàn)壓板狀態(tài)與設(shè)備要求運(yùn)行狀態(tài)不符的情況。

2.3 GOOSE網(wǎng)絡(luò)的物理隔離

投入“裝置檢修”硬壓板和退出GOOSE收發(fā)軟壓板等安全措施的原理，都是通過(guò)控制GOOSE報(bào)文的特性，使其不影響運(yùn)行設(shè)備。在這些安全措施中，設(shè)備連接的物理層面并沒(méi)有斷開(kāi)，與傳統(tǒng)變電站實(shí)現(xiàn)物理隔離的方式相比，安全措施的可靠性有所下降。數(shù)字化變電站GOOSE網(wǎng)絡(luò)成本較高，交換機(jī)無(wú)法完全按間隔配置。必須斷開(kāi)保護(hù)裝置GOOSE網(wǎng)絡(luò)的物理連接，才能在物理層將擴(kuò)建設(shè)備與運(yùn)行設(shè)備隔離。

芝堰變電站擴(kuò)建過(guò)程中，針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，制定了斷開(kāi)GOOSE網(wǎng)絡(luò)物理層的安全措施。這些安全措施不但保證了在物理層將接口設(shè)備與運(yùn)行設(shè)備可靠斷開(kāi)，且在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施過(guò)程中簡(jiǎn)單、安全、可靠。

如表2、表3所示，第三串Ⅱ母?jìng)?cè)交換機(jī)1號(hào)光纖口接至500kVⅡ母母差保護(hù)，4號(hào)、5號(hào)、6號(hào)為新上5033間隔保護(hù)裝置的光纖接口，當(dāng)拔下SW5033A側(cè)（1號(hào)光纖口）后，即可斷開(kāi)第三串Ⅱ母?jìng)?cè)間隔交換機(jī)與500kVⅡ母母差保護(hù)的聯(lián)系。新上5033間隔與5032間隔相關(guān)的保護(hù)試驗(yàn)可通過(guò)第三串Ⅱ母?jìng)?cè)間隔交換機(jī)完成。第三串Ⅰ母?jìng)?cè)間隔交換機(jī)上，除5號(hào)、6號(hào)光纖口為連接5032間隔保護(hù)設(shè)備的光纖接口外，其余均為運(yùn)行設(shè)備的光纖接口。為確保5032間隔試驗(yàn)時(shí)不會(huì)對(duì)運(yùn)行設(shè)備造成影響，應(yīng)將第三串Ⅰ母?jìng)?cè)間隔交換機(jī)5號(hào)、6號(hào)光纖口拔下，以斷開(kāi)5032間隔保護(hù)裝置與運(yùn)行設(shè)備的連接。

表2GOOSE網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)端口

表3 GOOSE網(wǎng)絡(luò)的物理隔離措施

3 結(jié)語(yǔ)

數(shù)字化變電站擴(kuò)建接口工作可借鑒的經(jīng)驗(yàn)很少。芝堰變電站擴(kuò)建工程結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，對(duì)新設(shè)備的組網(wǎng)方式以及擴(kuò)建過(guò)程中相關(guān)設(shè)備安全措施的執(zhí)行方法進(jìn)行了探索。這些措施有效保證了擴(kuò)建設(shè)備接口及試驗(yàn)過(guò)程中的安全，也為今后數(shù)字化變電站的擴(kuò)建提供了可借鑒的經(jīng)驗(yàn)。

[1]王德文，朱永利，邸劍，等.數(shù)字化變電站中的通信網(wǎng)關(guān)[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2009（4），53-57.

[2]張興，郭燕娜.淺談數(shù)字化變電站的技術(shù)與發(fā)展[J].江蘇電機(jī)工程，2007（增）∶26-28.