過程層品質(zhì)因素對保護裝置的影響

秦國強

（張家口供電公司公司，河北 張家口　075000）

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過程層品質(zhì)因素對保護裝置的影響

秦國強

（張家口供電公司公司，河北 張家口075000）

摘要針對過程層傳輸?shù)膬煞N信號GOOSE和SV，分析了當前GOOSE和SV所支持的品質(zhì)因素，包括GOOSE的檢修，斷鏈，數(shù)據(jù)退出及SV的檢修，無效，同步，斷鏈，數(shù)據(jù)退出，通道延時變化等品質(zhì)，闡明了產(chǎn)生原因和判斷方法，并詳細分析了各個品質(zhì)因素對保護裝置的影響，及各類型保護裝置的處理方法。

關(guān)鍵詞：過程層；GOOSE；SV；品質(zhì)；保護裝置

智能變電站以IEC 61850協(xié)議作為其理論基礎(chǔ)，在IEC 61850協(xié)議中將變電站分為三層：站控層、間隔層和過程層，其中過程層是直接與一次裝置連接的最底層[1]。

過程層傳輸?shù)男盘栔饕譃镚OOSE和SV兩種信號：GOOSE主要用于傳輸變電站內(nèi)的開入開出信號，SV主要用于傳輸變電站內(nèi)的采樣值信號。雖然由數(shù)字信號代替電纜簡化了二次回路，增強了抗干擾能力，信息共享更加方便，但同時采用了通信報文也帶來了新的問題，通信報文攜帶的品質(zhì)因素反應了現(xiàn)場裝置的當前狀態(tài)，接收裝置對于品質(zhì)因素如何處理則是隨之帶來的全新課題，雖然在相關(guān)標準有一定的敘述，但是比較的簡單和模糊，各廠家實現(xiàn)起來也是各有不同，對現(xiàn)場的調(diào)試運行造成一定的困難，這里結(jié)合PCS系列裝置的處理方法對相關(guān)的品質(zhì)信息做了統(tǒng)一的歸納和分析。

目前常見的品質(zhì)因素有以下幾種：GOOSE的檢修位，SV的檢修位，無效位，同步位等報文中攜帶的品質(zhì)位，以及GOOSE斷鏈，GOOSE數(shù)據(jù)退出，SV斷鏈，SV數(shù)據(jù)退出，通道延時變化等程序內(nèi)部可判斷的品質(zhì)信息。

1　GOOSE品質(zhì)因素的處理

1.1GOOSE檢修位的處理

裝置的檢修壓板投入時認為裝置處于檢修態(tài)，發(fā)送的GOOSE報文將攜帶檢修位。GOOSE檢修位的處理原則是當發(fā)送側(cè)與接收側(cè)一致時才進行有效處理，不一致時認為GOOSE數(shù)據(jù)無效此時應按照實際的應用邏輯進行處理[2]，其具體可分為以下三種：①對于跳閘、失靈、閉鎖等多數(shù)保護應用而言，一般在不一致時即認為無效信息，對于這類信號需要進行置0處理，如保護跳智能終端，線路保護啟動母差失靈，母差保護閉鎖線路重合等信息都應該按此原則處理；②對于隔刀，開關(guān)位置類的信息，一般不能做置0處理，因為位置類信號一般會對保護邏輯產(chǎn)生較大影響，此時應該做保持前值處理，如線路保護的開關(guān)位置，母差保護的隔刀位置等；③對于一些特殊的應用，需要做置1處理，如在簡易母差中變低收不到饋線的發(fā)出的閉鎖信號即認為是區(qū)內(nèi)故障，此時在饋線保護與變低檢修不一致時，就應該按置1處理防止區(qū)外故障時簡易母差勿動。

1.2GOOSE衍生的其他內(nèi)部品質(zhì)因素的處理

GOOSE的品質(zhì)中目前僅支持檢修邏輯，其他品質(zhì)目前尚沒有支持，但是裝置在判斷接收GOOSE報文可衍生出其他相關(guān)的品質(zhì)信息，如GOOSE斷鏈和數(shù)據(jù)退出。GOOSE斷鏈是指在兩倍的TAL（允許生存時間Time Allowed to Live）內(nèi)沒有收到有效的GOOSE報文；數(shù)據(jù)退出是指某個數(shù)據(jù)相應的GOOSE鏈路接收的壓板沒有投入。

在GOOSE斷鏈或數(shù)據(jù)退出時，由于裝置此時得到的GOOSE信息都是無效的，已經(jīng)不具備保護邏輯計算，因此也需要按照同檢修不一致的方式進行處理。綜上所述，在GOOSE檢修不一致，斷鏈，數(shù)據(jù)退出時都視為GOOSE數(shù)據(jù)無效，其處理方式分為3類，需要根據(jù)具體的應用邏輯來進行選擇，如圖1所示。

圖1　GOOSE數(shù)據(jù)無效時保護的處理

2　SV品質(zhì)因素的處理

2.1SV檢修和無效位的處理

目前國內(nèi)的合并單元一般按照IEC 61850-9-2的報文格式輸出，且一般僅支持檢修和無效的品質(zhì)。合并單元的檢修壓板投入時，認為合并單元處于檢修態(tài)，發(fā)送的SV報文攜帶檢修位。當合并單元出現(xiàn)一些硬件錯誤如AD錯誤時需要置無效品質(zhì)位，并對相應通道置無效品質(zhì)。SV檢修一致時，保護接收數(shù)據(jù)有效，檢修不一致時認為SV數(shù)據(jù)無效[2]，其處理和SV攜帶無效位的處理完全相同，因此兩者可以合并進行分析，下面僅討論SV無效的處理情況。

SV數(shù)據(jù)無效時，其一般的處理規(guī)則是正常顯示采樣值，同時也需要根據(jù)不同保護應用來閉鎖相關(guān)保護功能，這里僅對常見的220kV的線路保護、母差保護及主變保護進行分析說明。

1）線路保護：電流數(shù)據(jù)無效，閉鎖全部保護；電壓數(shù)據(jù)無效，處理同PT斷線，閉鎖與電壓相關(guān)的保護（如距離保護），退出方向元件（如零序過流自動退出方向），自動投入TV斷線過流等；同期電壓無效，處理同同期TV斷線，此時不閉鎖保護，當重合閘檢定方式與同期電壓無關(guān)時（如不檢重合），不報同期電壓數(shù)據(jù)無效。當同期電壓數(shù)據(jù)無效時，閉鎖與同期電壓相關(guān)的重合檢定方式（如檢同期）[3]。

2）母差保護：支路間隔電流數(shù)據(jù)無效，閉鎖差動保護和該支路的失靈保護，其他支路的失靈保護不受影響；母線電壓數(shù)據(jù)無效，此時為了避免母差保護誤閉鎖，應該不閉鎖保護并開放該段的母線電壓；母聯(lián)數(shù)據(jù)無效，此時小差無法正確計算，應該閉鎖母聯(lián)保護，母線自動置互聯(lián)。因此母差保護在間隔檢修的情況下，要求退出該間隔的SV接收壓板再投入檢修壓板[4]。

3）主變保護：任意側(cè)的相電流數(shù)據(jù)無效，閉鎖差動保護,該側(cè)過流保護，采用本側(cè)電流的和流保護，及該側(cè)采用自產(chǎn)方式的零序過流保護；任意側(cè)零序電流數(shù)據(jù)無效，閉鎖該側(cè)的外接零序保護過流保護；任意側(cè)間隙零序電流數(shù)據(jù)無效，閉鎖該側(cè)的間隙零序保護過流保護；任意側(cè)電壓數(shù)據(jù)無效，閉鎖該側(cè)的采用自產(chǎn)方式零序過壓保護，所有與電壓相關(guān)的判決自動不滿足條件，即方向元件和復壓元件不滿足條件，復壓元件可以通過其他側(cè)起動，方向過流保護自動退[5]。

2.2SV同步位的處理

合并單元具有同步性能，當合并單元同步成功后，應置同步標記，當合并單元處于失步狀態(tài)時，不應該置同步標記。在采用組網(wǎng)SV接收方式時需要考慮合并單元失步情況下的處理方式。

失步主要帶來三個影響：①差動保護無法對不同的合并單元進行同步計算，進而無法計算差流；②采用和電流計算的元件因為兩者不同步無法計算；③電壓電流組合計算元件，如方向元件，距離保護等在電壓電流相對失步（兩者任一個失步或者都失步）時無法計算。這里僅對常見的220kV的線路保護，母差保護，主變保護進行分析說明。

1）線路保護：電流失步，閉鎖差動保護；電壓電流相對失步，處理同PT斷線，閉鎖與電壓相關(guān)的保護（如距離保護），退出方向元件（如零序過流自動退出方向），自動投入TV斷線過流等；同期電壓失步時，處理同同期TV斷線，此時不閉鎖保護，當重合閘檢定方式與同期電壓無關(guān)時（如不檢重合），不報同期電壓數(shù)據(jù)無效。當同期電壓數(shù)據(jù)無效時，閉鎖與同期電壓相關(guān)的重合檢定方式（如檢同期）[3]。

2）母差保護：支路間隔電流數(shù)據(jù)失步，僅閉鎖差動保護；母線電壓數(shù)據(jù)失步，對裝置無影響；母聯(lián)數(shù)據(jù)失步，此時小差無法同步計算，母線自動置互聯(lián)[4]。

3）主變保護：任意側(cè)相電流失步，閉鎖差動保護，如果本側(cè)采用和電流作為后備保護電流時同時閉鎖后備保護；后備保護中電流電壓相對失步，方向元件不滿足，方向過流保護自動退出；任意側(cè)的外接零序電流，對保護沒有影響；任意側(cè)的間隙零序電流失步，對保護沒有影響[5]。

2.3SV衍生的其他內(nèi)部品質(zhì)因素的處理

SV的品質(zhì)中目前僅支持檢修、無效、失步邏輯，其他品質(zhì)目前尚沒有支持，但是裝置在判斷接收SV報文可衍生出其他相關(guān)的品質(zhì)信息，如SV斷鏈、數(shù)據(jù)退出、延時變化等。SV斷鏈是指在一定的時間內(nèi)沒有接收到有效的SV數(shù)據(jù)（具體的等待時間目前尚無規(guī)定）；SV數(shù)據(jù)退出是指采樣數(shù)據(jù)相應的SV鏈路壓板沒有投入，SV數(shù)據(jù)退出為優(yōu)先級最高的品質(zhì)位，當SV退出后，裝置應不再處理其他品質(zhì)位；通道延時變化，僅對點對點方式而言，是指在SV鏈路正常通訊后記錄的通道延時發(fā)生變化的情況，由于通道延時直接影響了差動計算結(jié)果，對于通道延時變化時也應當謹慎處理。

SV斷鏈：采樣數(shù)據(jù)接收中斷，裝置應該顯示為0，并閉鎖差動保護及SV斷鏈所影響的后備保護。

SV數(shù)據(jù)退出：對于多數(shù)保護和元件而言由于鏈路壓板沒有投入，所以對數(shù)據(jù)僅作顯示處理，不進行邏輯計算，基本與無效位的處理方式相同，但是對于以下兩種情況與無效位不同：①差動計算，當某側(cè)SV接收軟壓板退出后，差動保護不應該閉鎖，而是應該不計算該側(cè)電流；②和流計算，當采用和流計算的保護，某側(cè)SV接收壓板退出后，和流保護應該不再計算本側(cè)電流，而應該只計入其他側(cè)的電流。

SV通道延時變化：雖然面向的點對點方式，但是其本質(zhì)的原理同組網(wǎng)情況下失步的概念是一樣的，也主要影響了3個方面：①差動保護無法對不同的合并單元進行同步計算，進而無法計算差流；②采用和電流計算的元件因為兩者不同步無法計算；③電壓電流組合計算元件，如方向元件，距離保護等在電壓電流相對失步（兩者任一個失步或者都失步）時無法計算。因此，對于通道延時變化可以合并失步處理邏輯遵循統(tǒng)一的處理原則。

3　結(jié)論

隨著智能化變電站的推廣，過程層的品質(zhì)因素處理是一個不容忽視的問題，其處理方式直接影響了保護的運行，甚至對于保護裝置的正確動作行為起到了非常重要的作用，本篇較為詳細的討論了GOOSE、SV各種品質(zhì)因素的處理方式，并有針對性的歸納分析了PCS系列線路保護、母差保護、主變保護的處理方式，但是需要注意的是行業(yè)內(nèi)對過程層品質(zhì)因素的處理存在多種的處理方式，誰優(yōu)誰劣尚無定論，所以也期待更詳細的行業(yè)規(guī)范出臺進行說明。

參考文獻

[1] 曹津平, 李偉, 秦應力, 等. 數(shù)字化變電站過程層通信技術(shù)研究[J]. 電力系統(tǒng)保護與控制, 2008, 36(12): 60-61.

[2] 國家電網(wǎng). Q/GDW1396 IEC 61850工程繼電保護應用模型[S]. 2012.

[3] 南京南瑞繼保電氣有限公司. PCS931系列線路保護說明書[Z]. 2012.

[4] 南京南瑞繼保電氣有限公司. PCS978系列主變保護說明書[Z]. 2012.

[5] 南京南瑞繼保電氣有限公司. PCS915系列主變保護說明書[Z]. 2012.

秦國強（1973-），男，本科，繼電保護高級工程師，國網(wǎng)翼北電力公司張家口供電公司，從事繼電保護檢修工作。

The Influence of Process Layer Quality Factors for Protection

Qin Guoqiang (State Grid Zhangjiakou Power Supply Company, Zhangjiakou, Hebei075000)

Abstract For GOOSE and SV signals transfered on process layer, this paper analyzes quality factors support by current GOOSE and SV, including maintenance, broken links, data disablement for GOOSE quality and invalid, synchronization, broken links, data disablement, channel delay changes, etc for SV quality, illustrates the causes and the judgment method, analyzes the influence of various GOOSE and SV quality factors for protection device detailed, and it proposes the process method of each type of protection device.

Keywords：process layer; GOOSE; SV; quality; protection

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