國內智能變電站測控裝置雙重化配置方案的比較與探討

郭廣云

（江蘇省電力公司檢修分公司徐州分部，江蘇徐州 221005）

國內智能變電站測控裝置雙重化配置方案的比較與探討

郭廣云

（江蘇省電力公司檢修分公司徐州分部，江蘇徐州 221005）

智能變電站是堅強智能電網(wǎng)的重要基礎和支撐。隨著我國智能變電站的推廣建設，站內一次設備信號的采集、測量、控制和監(jiān)測的可靠性要求越來越高。作為變電站內信息監(jiān)視和控制的主要實現(xiàn)環(huán)節(jié)，測控裝置的配置方案對監(jiān)控系統(tǒng)可靠性起著關鍵性的作用。智能化變電站測控裝置雙重化配置以后，監(jiān)控信息冗余的同時帶來了異源數(shù)據(jù)的辨識選擇和遙控對象惟一性的問題，本文對雙測控的實施方案進行了闡述，提出了一種間隔層測控裝置不停電檢修的運維方式，適合智能變電站無人值守的趨勢。

智能變電站 測控裝置 雙重化配置 主備機切換

1　智能變電站測控裝置雙重化配置配置結構

按照國網(wǎng)公司Q/GDW 161—2013的設計規(guī)范，220kV及以上的智能變電站中主要的保護裝置雙重化配置，相應地過程層和間隔層設備均需要雙套配置。具體到智能變電站內三層兩網(wǎng)的架構體系來說，過程層和站控層網(wǎng)絡分為A、B雙網(wǎng)；過程層的合并單元、智能終端分別雙套采集一次設備的信息，間隔層的保護、測控裝置雙重化配置對下接入過程層A、B網(wǎng)，對上接入監(jiān)控系統(tǒng)雙MMS 網(wǎng)。因此雙測控配置實際上對應的是智能變電站內整個三層兩網(wǎng)的雙重化結構。

但是測控雙重化配置帶來的很多問題，鑒于IEC 61850標準中規(guī)定的GOOSE和SV服務協(xié)議，數(shù)字化變電站中采用光纖傳輸突破了常規(guī)站內電纜和節(jié)點的限制，信號的傳輸呈現(xiàn)幾何級的增長。據(jù)統(tǒng)計智能變電站內一個110kV間隔測控裝置所采集的過程層開關量信號、告警信息、模擬量信號等多達三四百個，雙重化配置之后上送到站控層的監(jiān)視信號翻倍，全站所有的信號總計將達到數(shù)萬個之多。如此之多的信號勢必會增加監(jiān)控系統(tǒng)處理信息的復雜度，給運維人員也帶來困惑。

同時對于同一個監(jiān)視對象而言，采用雙重化配置帶來了信息識別和篩選的困難。數(shù)字化站內A、B兩套過程層設備如果上送的信息（如開關位置）不一致或者品質有差異，對于監(jiān)控系統(tǒng)而言必須在兩個異源信號之間進行辨識，增加了數(shù)據(jù)處理的復雜度和出錯的概率。對于異源數(shù)據(jù)的選擇切換，目前沒有一種簡單可靠的切換機制來保證數(shù)據(jù)的準確性，且無論對測控裝置或者監(jiān)控后臺而言都將耗費非常多的軟硬件資源。

對于站內調度或者監(jiān)控系統(tǒng)下發(fā)遙控命令而言，雙重化的配置導致需要選定惟一的控制源。當測控裝置的運行狀態(tài)發(fā)生改變后，控制源的切換也給系統(tǒng)的穩(wěn)定性帶來挑戰(zhàn)，控制源的不惟一性降低了遙控的成功率。

2　測控雙重化配置方案討探及優(yōu)化

雙重化配置的兩套測控裝置，采取對下雙主、對上主備的工作方式。對下雙主是指兩個測控裝置在功能上（測量、控制、聯(lián)閉鎖）上完全獨立；測控裝置不作主備機邏輯判斷，之間無任何信息交互。對上主備是指站控層設備（遠動和后臺）通過特定的規(guī)則自動選擇主測控裝置，實現(xiàn)測控功能的熱備用。

2.1測控裝置

兩套測控裝置分別對下接入過程層A、B網(wǎng)，其中第一套測控裝置接入第一套合并單元、智能終端，用于采集A套合并單元的模擬量，A套智能終端的開關量；第二套測控對稱接入第二套過程層設備信息。

測試裝置具體實施方案如下：

（1）兩套測控裝置在功能（測量、控制、聯(lián)閉鎖等）上完全獨立，不作主備機邏輯判斷。

（2）兩臺測控均可響應手控操作，測控屏上設置兩個手合、手分把手，緊急情況下可以選擇任何一臺裝置去手動操作。

（3）對于聯(lián)閉鎖信息，兩臺測控裝置分別進行聯(lián)鎖計算，并將各自的聯(lián)鎖狀態(tài)通過GOOSE發(fā)送給A、B兩套智能終端。短語獨立的控制回路，閉鎖接點接入各自的回路中互不影響；對于公用的控制回路則將兩個閉鎖接點并聯(lián)，以保證控制的成功率。當智能終端和測控裝置通信中斷時，智能終端的聯(lián)閉鎖接點應自動復位。

2.2監(jiān)控后臺

（1）監(jiān)視方向：主備測控裝置均和后臺通信。對于公共信息，由監(jiān)控后臺對相應的點進行配置，取主測控的公共信息進行顯示；對于私有信息，由監(jiān)控后臺二取二進行顯示。

對于公共信息中出現(xiàn)兩套采集的信息不一致的情況，由監(jiān)控后臺進行不一致告警，提示運行人員對一次設備和二次設備進行檢查。

（2）控制方向：監(jiān)控后臺默認將遙控命令下發(fā)到主測控裝置上。當現(xiàn)場運維需要特殊處理時（如主機運行正常，但聯(lián)鎖不滿足或者需要操作備機），允許運行人員在遙控界面使用備機進行遙控。

2.3遠動裝置

（1）監(jiān)視方向：主備測控裝置均和遠動通信。對于公共信息，由遠動裝置對相應的點進行配置，取主測控的公共信息上送主站；對于私有信息，由遠動裝置二取二進行顯示。

（2）控制方向：監(jiān)控后臺默認將遙控命令下發(fā)到主測控裝置上。

3　測控裝置雙重化配置主備機切換方案

智能變電站未來的趨勢是無人值守，因此雙測控配置方案中對于主備機的選擇和切換關系到運行和維護的準確性和安全性。本方案中主備機的選擇和切換實現(xiàn)規(guī)則如下。

3.1主備機選擇

監(jiān)控后臺或者遠動裝置基于以下規(guī)則自動選擇主測控裝置：（1）非檢修狀態(tài)、通信正常的測控裝置選擇為主機。

（2）如果A、B兩套測控裝置上述兩個條件都滿足或者都不滿足，默認選擇A套裝置作為主機。

上述規(guī)則中，雙測控裝置的A、B套定義由現(xiàn)場工程組態(tài)時決定，如可以按照IP地址大小的原則實施。

3.2主備機切換

本方案中主備機的選取以及切換主動權均由監(jiān)控后臺或者遠動裝置根據(jù)測控裝置實際的運行狀態(tài)判定，測控裝置本身不需要進行邏輯處理。雙機之間獨立運行，沒有任何電氣上的連接。實際運行過程中監(jiān)控系統(tǒng)只需取主機監(jiān)測信息作為一次設備相關信息的展示，當雙機采集的信息不一致時由監(jiān)控后臺產(chǎn)生信息不一致告警，提示運行人員進行故障排查。監(jiān)視方向上實現(xiàn)了信息的冗余配置，監(jiān)控系統(tǒng)切換選擇主備機邏輯簡單可靠?？刂品较蛏鲜冀K保持將遙控命令下發(fā)到主機測控上，保證操作對象的嚴格惟一性，也可以通過備機測控實現(xiàn)緊急操作，提高了遙控的成功率。

4　結語

本文提出的雙測控優(yōu)化方案即充分發(fā)揮了冗余配置的優(yōu)勢，又解決了異源數(shù)據(jù)辨識選擇和控制對象的惟一性；同時提供了一種間隔層測控裝置不停電檢修的模式，適合智能變電站無人值守的運維趨勢。本方案已經(jīng)在南方電網(wǎng)220kV多個變電站成功實施，具有良好的推廣意義。

郭廣云（1971—），女，江蘇徐州人，工程師，從事變電站自動化系統(tǒng)、數(shù)字化變電站系統(tǒng)檢修工作。