220kV智能變電站GOOSE斷鏈故障分析

劉友明

（國網(wǎng)湖南省電力公司星沙培訓(xùn)分中心 湖南長沙 410007）

220kV智能變電站GOOSE斷鏈故障分析

劉友明

（國網(wǎng)湖南省電力公司星沙培訓(xùn)分中心 湖南長沙 410007）

本文以某220kV智能變電站發(fā)生的GOOSE斷鏈缺陷為分析對象，具體描述了缺陷消除的過程；通過該智能變電站典型缺陷的分析，對智能變電站日常運行過程中常見的缺陷分析思路進(jìn)行了歸納總結(jié)；引出了“共性查找法”的思想，即通過對缺陷共性的分析對故障點進(jìn)行定位，為后續(xù)智能變電站典型缺陷的消除提供了一定的參考和借鑒。

智能變電站；GOOSE斷鏈；典型缺陷；共性查找法

1 引言

隨著通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的日漸成熟，智能變電站已經(jīng)成為了電網(wǎng)發(fā)展的主要方向。一次設(shè)備的智能化和二次設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)化是智能變電站的關(guān)鍵技術(shù)，同時以IEC61850通信規(guī)約為基礎(chǔ)，讓站內(nèi)智能化電氣設(shè)備實現(xiàn)信息的共享和互操作功能[1～2]。與傳統(tǒng)變電站相比，智能變電站用光纜代替了傳統(tǒng)變電站中的銅芯電纜，將電量信息轉(zhuǎn)化為了光信號供站內(nèi)智能二次設(shè)備應(yīng)用，使得二次回路的設(shè)計得到了簡化，然而這也使得二次回路變得虛擬化和模糊化，這給智能變電站的消缺工作帶來了一定的難度。

事實證明，智能變電站帶來各種優(yōu)勢的同時，也帶來了一定的不便。由于智能變電站技術(shù)的不夠成熟，導(dǎo)致智能變電站的缺陷率較大[3～4]。智能變電站二次系統(tǒng)的虛擬化和模糊化，使得消缺的難度增加，分析缺陷必須首先對站內(nèi)二次智能設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)配置等具有一定的熟悉程度，這給消缺人員帶來了極大的不便，因此，有必要對智能變電站的常見缺陷的消除方法進(jìn)行總結(jié)，以為后續(xù)的智能變電站缺陷消除奠定基礎(chǔ)。

本文以某220kV智能變電站出現(xiàn)的GOOSE斷鏈缺陷為分析對象，對智能變電站的缺陷消除的具體分析過程進(jìn)行了描述，并歸納總結(jié)了智能變電站典型缺陷消除的一般思路，為后續(xù)智能變電站的消缺工作提供了一定的參考和借鑒。

2 智能變電站GOOSE斷鏈故障描述

該220kV智能變電站220kV部分的主要保護(hù)配置為：

（1）220kV線路A套采用南瑞繼保的PCS931型線路保護(hù)測控一體裝置，B套采用國電南自的PSL603U線路保護(hù)測控一體化裝置；

（2）主變保護(hù)A、B套都采用南瑞繼保的RCS-978型保護(hù)測控一體化裝置；

（3）220kV母線保護(hù)A套采用南瑞繼保的RCS-915型母線保護(hù)裝置，B套采用國電南瑞的SGB-750型母線保護(hù)裝置。

2014年8月12日，220kV林海智能變電站220kV部分出現(xiàn)GOOSE通信中斷現(xiàn)象，缺陷異?，F(xiàn)象的具體描述如下：

①220kV側(cè)所有線路間隔的第二套保護(hù)裝置（國電南自）出現(xiàn)運行異?，F(xiàn)象，并頻發(fā)報文“GOOSE的B網(wǎng)中斷，智能操作箱訂閱GOOSE（PM220BPI/LLN0$GO$gocb1）通信中斷，訂閱序號：‘3’網(wǎng)絡(luò)號：‘1’”；

②220kV第二套母差保護(hù)裝置（國電南自）出現(xiàn)告警信號，并有類似報文“GOOSEB網(wǎng)接收中斷 [動作]，智能操作箱訂閱 GOOSE（PE2212BGOLD/LLN0$GO$gocb0）通信中斷”；

③#1、#2主變保護(hù)B套保護(hù)測控裝置同樣出現(xiàn)運行異?，F(xiàn)象，并出現(xiàn)異常事件報文“失靈聯(lián)跳接收B網(wǎng)中斷”；

④在220kV設(shè)備區(qū)，各220kV間隔的B套智能終端的“GOOSE接收”告警燈全亮。

a.B套母差保護(hù)異常報文

[裝置告警]2014年08月12日 10：05：39.592

〔保護(hù)CPU〕

GOOSE的B網(wǎng)接收中斷

智能操作箱訂閱GOOSE（PM2200BPI/LLN0$gocb1）通信超時，訂閱序號：‘3’.網(wǎng)絡(luò)號‘1’！

[裝置告警]2014年08月12日 10：05：47.926

〔保護(hù)CPU〕

b.B套線路保護(hù)異常報文

[告警]2014年08月12日 10：05：34.596

〔CPU〕〔動作〕

GOOSE的B網(wǎng)接收中斷[動作]

智能操作箱訂閱

GOOSE（PE2212BGOLD/LLN0$gocb0）通信中斷，訂閱序號：‘1’.網(wǎng)絡(luò)號‘1’！

[告警]2014年 08月12日 10：05：35.641

〔CPU〕〔動作〕

GOOSE的B網(wǎng)接收中斷[動作]

智能操作箱訂閱GOOSE（PT2201BPI_PROT/LLN0$GO$gocb0）通信中斷，訂閱序號：‘10’.網(wǎng)絡(luò)號‘1’！

[告警]2014年08月12日 10：05：35.864

〔CPU〕〔動作〕

GOOSE的B網(wǎng)接收中斷〔動作〕

3 缺陷特點分析及消除

3.1 220kV部分組網(wǎng)圖

為了有助于對缺陷特點的分析，首先需了解220kV智能變電站的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖，以清楚該智能變電站中重要回路的實現(xiàn)方式。圖1即為220kV該220kV側(cè)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖，從圖中可以看出，該中的GOOSE信號有兩種傳輸方式，即直接傳輸和網(wǎng)絡(luò)傳輸。①供保護(hù)切換用的刀閘位置及斷路器位置GOOSE信號都是通過光纖直采至保護(hù)裝置的；另外，保護(hù)跳本間隔斷路器的跳閘命令也是通過光纖直跳的方式直接下送至智能終端的，所謂的“直采直跳”方式。②供測控用的GOOSE信號以及間隔層中跨間隔之間的啟動失靈、遠(yuǎn)跳等GOOSE信號的傳輸都是通過“網(wǎng)絡(luò)傳輸”的方式實現(xiàn)的。

3.2 GOOSE斷鏈缺陷特點分析及消除

根據(jù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求，220kV該智能變電站220kV側(cè)GOOSE網(wǎng)絡(luò)采用A、B網(wǎng)雙重配置，雙網(wǎng)之間沒有任何聯(lián)系，可以分別獨立運行，當(dāng)一套網(wǎng)絡(luò)故障時不影響另一套網(wǎng)絡(luò)正常運行，現(xiàn)場缺陷特點可做如下分析：

（1）所有故障報文現(xiàn)象表明GOOSE斷鏈故障發(fā)生在B套網(wǎng)絡(luò)中，因此可以將分析對象限定在B套網(wǎng)絡(luò)，對B套網(wǎng)絡(luò)中的GOOSE鏈路進(jìn)行具體分析。

圖1 智能變220kV側(cè)組網(wǎng)圖

（2）所涉及到的B網(wǎng)GOOSE鏈路簡圖如圖2所示，具體的分析過程：首先從所有220kV匯控柜內(nèi)B套智能終端告警燈都亮以及所有220kV第二套線路保護(hù)裝置頻發(fā)“GOOSE斷鏈告警”信號可以看出，由于所有間隔GOOSE鏈路被切斷的可能性幾乎為零，因此可以排除①、③號GOOSE鏈路出現(xiàn)故障。

圖2 缺陷GOOSE鏈路簡圖

（3）#1、#2主變B套保護(hù)出現(xiàn)異常事件報文“失靈聯(lián)跳接收B網(wǎng)中斷”，由此可以斷定失靈聯(lián)跳GOOSE鏈路發(fā)生故障。通過分析林海智能變的主變高壓側(cè)網(wǎng)絡(luò)發(fā)現(xiàn)，母差啟動失靈聯(lián)跳功能是通過“母線保護(hù)裝置——中心交換機(jī)——主變保護(hù)裝置”的GOOSE鏈路來實現(xiàn)的，因此可以得出結(jié)論GOOSE斷鏈故障出現(xiàn)在上述鏈路中。

（4）再結(jié)合所有間隔B套智能終端的告警燈亮，以及所有B套保護(hù)裝置都發(fā)“GOOSE斷鏈”告警信號，本文引入一種“共性查找法”，即通過將存在缺陷的二次網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖進(jìn)行對比分析，如圖3所示，不難發(fā)現(xiàn)各裝置及設(shè)備出現(xiàn)的缺陷特點中存在一個共同點，能夠與所有間隔智能終端、保護(hù)裝置存在GOOSE信號傳輸聯(lián)系的只有母差保護(hù)裝置，因此可以推斷故障限定在母差保護(hù)裝置。

圖3 缺陷共性對比圖

（5）通過缺陷特點的共性分析可以將缺陷點定位在母差裝置處，然后以母差保護(hù)裝置為分析對象，母差保護(hù)裝置內(nèi)部的具體GOOSE鏈路如圖4所示：①SV采樣回路未報異常告警信號，可以斷定CPU板——SV級聯(lián)尾纖——CC板1各間隔合并單元的鏈路無故障；②母差失靈聯(lián)跳回路、直采直跳回路以及母差啟動遠(yuǎn)跳回路三者同時出現(xiàn)了GOOSE斷鏈異常報文，因此可以斷定缺陷點出現(xiàn)在CPU板——GOOSE級聯(lián)尾纖——CC板2鏈路中。

（6）經(jīng)過上述分析，最后對母差保護(hù)進(jìn)行了排查，發(fā)現(xiàn)第二套母差保護(hù)裝置背板的GOOSE級聯(lián)尾纖松動（如圖5所示），導(dǎo)致母差保護(hù)裝置CPU板與CC板2之間出現(xiàn)了GOOSE斷鏈，缺陷得以排除。

圖4 母差保護(hù)裝置具體鏈路圖

圖5 缺陷點示意圖

4 智能變電站缺陷消除的幾點建議

通過本次的缺陷分析，不難發(fā)現(xiàn)，對于智能變電站，微小缺陷可能引起整站二次系統(tǒng)的異常，因此，如何降低智能變電站的缺陷率以及如何及時有效的消除智能變電站的缺陷，這是急待解決的技術(shù)難題。本節(jié)主要就智能變電站常見缺陷的消除方法進(jìn)行總結(jié)，并提出幾點建議：

（1）首先，對智能變電站的整體結(jié)構(gòu)必須清楚，包括一次接線形式、智能設(shè)備配置、保護(hù)功能配置、網(wǎng)絡(luò)配置等基本情況。

（2）針對二次系統(tǒng)，需要對智能變電站中的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖進(jìn)行分析，清楚重要二次回路在系統(tǒng)中的實現(xiàn)方式，理清二次系統(tǒng)中各種SV、GOOSE鏈路的功能和走向。

（3）盡可能收集能反應(yīng)故障特點的現(xiàn)場異常情況、報文信息，包括：合并單元、智能終端、保護(hù)裝置、網(wǎng)絡(luò)分析儀、故障錄波以及后臺報文等信息。

（4）根據(jù)所收集的異常信息，通過報文對比分析，利用本文中所引入的“共性查找法”找出報文所反應(yīng)的缺陷共同點并排除無故障裝置和二次回路，將缺陷范圍逐步縮小，最終定位在某臺智能電子設(shè)備或者某二次虛回路。

（5）以所定位的缺陷裝置或回路進(jìn)行逐段排查，包括故障回路所經(jīng)的智能電子設(shè)備測試、尾纖檢測以及接口檢查，最終確定缺陷點。

5 總結(jié)

本文主要對220kV智能變電站現(xiàn)場出現(xiàn)的GOOSE斷鏈缺陷進(jìn)行了分析并加以消除，詳細(xì)描述了缺陷消除的具體過程，通過分析二次網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖，結(jié)合現(xiàn)場缺陷的特點，引入了“共性查找法”對相關(guān)的GOOSE鏈路進(jìn)行了分析，并最終確定的故障鏈路，消除缺陷。通過本文的分析，對后續(xù)智能變電站類似缺陷的消除積累了一定的經(jīng)驗，并具有一定的參考價值。

[1]Q/GDW383-2009智能變電站技術(shù)導(dǎo)則[S].北京：國家電網(wǎng)公司，2009.

[2]李孟超，王允平，李獻(xiàn)偉，等.智能變電站及技術(shù)特點分析[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2010，38（18）：59～62.

[3]石吉銀，唐志軍，等.智能變電站星形GOOSE網(wǎng)異常事件分析[J].電力信息與通信技術(shù)，2014，2（12）：120～124.

[4]Q/GDW-2010智能變電站繼電保護(hù)規(guī)范[S].北京：國家電網(wǎng)公司，2010.

TM76

A

1004-7344（2016）09-0054-02

2016-1-20

劉友明（1961-），男，工程師，主要從事繼電保護(hù)工作。