智能變電站斷鏈表驗收

錢海寬，徐宗川

（國網(wǎng)北京市電力公司檢修分公司，北京 豐臺 100073）

隨著電網(wǎng)技術(shù)的逐步發(fā)展，智能變電站成為智能電網(wǎng)的關(guān)鍵組成。在北京，每年都會有新的智能變電站拔地而起，這些新的智能變電站的誕生，對電網(wǎng)的維護(hù)人員提出了更高的技術(shù)要求，也讓電網(wǎng)人肩負(fù)了更大的責(zé)任和使命。

1 GOOSE 斷鏈表產(chǎn)生的背景

智能變電站，表現(xiàn)在高度集中的站端控制、站內(nèi)設(shè)備的全方位監(jiān)視、對站內(nèi)設(shè)備強(qiáng)大的保護(hù)能力等等。不過究其本質(zhì)，智能變電站與常規(guī)變電站最大的區(qū)別，在于是否有過程層設(shè)備-智能終端與合并單元。加上站內(nèi)間隔層的設(shè)備（保護(hù)裝置、測控裝置、交換機(jī)等），這些獨(dú)立的二次設(shè)備通過光纖以及網(wǎng)線實現(xiàn)互聯(lián)，實現(xiàn)智能變電站信息流的傳送。作為繼電保護(hù)自動化的運(yùn)行維護(hù)工作人員，在驗收或調(diào)試新的智能站時，就須要對尾纖進(jìn)行驗證，以期實現(xiàn)正確的功能。對于自動化人員來說，驗證GOOSE 斷鏈表以及GOOSE、SV 相關(guān)信號的正確表達(dá)，既是從功能上驗證尾纖的正確性，又能夠驗證后臺對二次設(shè)備監(jiān)視的全面及準(zhǔn)確性。

1.1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

GOOSE、SV 鏈路及其收發(fā)端的二次設(shè)備共同構(gòu)成了“三層兩網(wǎng)”智能變電站網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的間隔層及過程層網(wǎng)絡(luò)，GOOSE、SV 鏈路傳送的內(nèi)容并不一致，且在具備A、B 雙網(wǎng)的變電站，信息流的傳送是相互獨(dú)立、互不干涉的，保證了電網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。GOOSE 鏈路通常傳輸?shù)氖情_關(guān)量數(shù)據(jù)，如開關(guān)刀閘位置、跳合閘指令、重合閘指令、遙控指令、告警信號以及聯(lián)閉鎖信息等；SV 鏈路則傳輸?shù)氖菙?shù)字化采樣值，包括電流、電壓量。

圖1 傳統(tǒng)變電站與智能變電站結(jié)構(gòu)對比

1.2 斷鏈表

在智能變電站的監(jiān)控后臺，能夠找到 GOOSE斷鏈表圖。該圖以某一間隔為單位，通過監(jiān)視設(shè)備對GOOSE 收、發(fā)的情況，來觀察被監(jiān)視設(shè)備的鏈路是否正常。若是存在某一裝置的某一根尾纖接觸不良、斷纖、未插入等情況，光字牌會閃爍變紅，并在告警窗提示某裝置A 的GOOSE 總報警、A 裝置接收B 裝置GOOSE 斷鏈。須要注意的是，有的廠家的保護(hù)裝置某些功能未投入，在對應(yīng)的尾纖未插入的情況下不判斷鏈。

2 實例佐證GOOSE 斷鏈表的使用方法

如圖2 所示為 110 kV 智能變電站 GOOSE 斷鏈表實例。我們以一路220 kV 的一套保護(hù)裝置為例，以下用調(diào)度號2212 保護(hù)裝置一代替。斷鏈的判據(jù)是接收端的裝置接收不到GOOSE 數(shù)據(jù)集，一段時間后會上送該數(shù)據(jù)集所在的鏈路中斷，且會報裝置的鏈路中斷總報警與此同時裝置異常信號同樣會上送后臺監(jiān)控系統(tǒng)及遠(yuǎn)動裝置。如圖3 所示，有以下幾種斷鏈的情況。

圖2 GOOSE 斷鏈表實例

圖3 SCD 文件中線路保護(hù)裝置虛端子實例

2.1 線路保護(hù)裝置SV 采樣實例

2212 保護(hù)裝置一通過光纖點(diǎn)對點(diǎn)的方式從該間隔合并單元一采集線路電流以及電壓（采集母線電壓還是線路電壓取決于線路是否有TV），通過計算去判斷線路是否有故障，進(jìn)而去判斷是否采取保護(hù)動作來切除故障線路。當(dāng)這一段數(shù)據(jù)集沒有接收到時，2212 保護(hù)裝置一便會發(fā)SV 鏈路的告警。注意， 國家電網(wǎng)公司“九統(tǒng)一”標(biāo)準(zhǔn)里明確規(guī)定保護(hù)裝置的電流電壓量是直接采樣的，即保護(hù)裝置與合并單元之間不經(jīng)過交換機(jī)而以點(diǎn)對點(diǎn)光纖連接方式直接進(jìn)行采樣值傳輸，與此同時2212 保護(hù)裝置一與智能終端一之間同樣不經(jīng)過交換機(jī)而以點(diǎn)對點(diǎn)的光纖連接方式直接進(jìn)行跳合閘信號的傳輸。這種采樣及數(shù)據(jù)傳輸方式，通常稱其為保護(hù)裝置的“直采直跳”，其優(yōu)點(diǎn)在于采樣值及開關(guān)量在傳送過程中無中間環(huán)節(jié)、簡單、直接、可靠，使得各間隔保護(hù)功能在采樣環(huán)節(jié)獨(dú)立實現(xiàn)，保護(hù)功能的可靠性在數(shù)據(jù)傳輸環(huán)節(jié)得以最大程度地保證。

2.2 線路保護(hù)裝置GOOSE 采樣實例

2212 保護(hù)裝置一須要采集斷路器的位置，由2212 智能終端一采集斷路器的實時位置給 2212 保護(hù)裝置一。當(dāng)這一段數(shù)據(jù)集沒有接收到時，2212 保護(hù)裝置一便會發(fā)GOOSE 鏈路的告警，其描述通常為“2212 保護(hù)裝置一接收智能終端一 GOOSE中斷”，并會發(fā)出 2212 保護(hù)裝置一 GOOSE 總告警同時伴隨裝置異常信號上送后臺監(jiān)控系統(tǒng)及遠(yuǎn)動裝置。

當(dāng)220 kV 母線保護(hù)裝置一判別出母線上有故障須要切除2212 線路時，會發(fā)出跳閘命令至2212智能終端一（這里闡述一下，母線保護(hù)裝置與線路保護(hù)裝置一樣，同樣是采用的“直采直跳”模式），在跳開2212 開關(guān)的同時發(fā)送“閉鎖重合閘”這一GOOSE 信息量通過過程層交換機(jī)給2212 保護(hù)裝置。當(dāng)這一段數(shù)據(jù)集沒有接收到時，2212 保護(hù)裝置一便會發(fā)GOOSE 鏈路的告警，其描述通常為“2212 保護(hù)裝置一接收220 kV 母線保護(hù)一GOOSE中斷”，并會發(fā)出2212 保護(hù)裝置一GOOSE 總告警同時伴隨裝置異常信號上送后臺監(jiān)控系統(tǒng)及遠(yuǎn)動裝置。

2.3 備用開入采集實例

有時會有備用開入給2212 保護(hù)裝置一。

包括保護(hù)裝置間的閉鎖重合閘信號、啟動失靈信號同樣通過鏈路在保護(hù)裝置間進(jìn)行數(shù)據(jù)集的傳輸。

我們以2212 間隔另一關(guān)鍵設(shè)備測控裝置為例繼續(xù)進(jìn)行闡述。

2.4 線路測控裝置SV 采樣實例

2212 測控裝置需要采集電壓電流等采樣值通過以太網(wǎng)線經(jīng)間隔層及站控層交換機(jī)上送至后臺以及遠(yuǎn)動裝置。對于測控裝置而言其與保護(hù)裝置最大的不同在于信息流的傳輸方式-組網(wǎng)傳輸，即在采樣回路增加了交換機(jī)的有源環(huán)節(jié)。因此2212 合并單元一先將電壓電流等數(shù)字量通過光纖經(jīng)SV 網(wǎng)絡(luò)傳輸至本間隔過程層交換機(jī)，從交換機(jī)另引出一條光纖至測控裝置進(jìn)行測量級電壓電流值的采樣。在設(shè)備運(yùn)行過程中，一旦測控裝置沒有接收到經(jīng)SV 網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)碾妷弘娏鲾?shù)據(jù)集便會報這一鏈路的SV 鏈路中斷告警并且伴隨著裝置異常信號上送后臺監(jiān)控系統(tǒng)及遠(yuǎn)動裝置。

2.5 線路測控裝置GOOSE 采樣實例

測控裝置另外須要采集開關(guān)刀閘位置、變壓器檔位等開關(guān)量信號以及一次設(shè)備機(jī)構(gòu)告警信號上送后臺及遠(yuǎn)動裝置。智能終端一通過采集位置信號并轉(zhuǎn)換為數(shù)字量信息通過光纖經(jīng)GOOSE 組網(wǎng)上送該間隔過程層交換機(jī)，并另接一條光纖至測控裝置完成數(shù)據(jù)集的上送。對于遙控功能的實現(xiàn)，后臺監(jiān)控系統(tǒng)通過站控層及間隔層交換機(jī)將遙控指令傳送到測控裝置，測控裝置通過光纖經(jīng)過程層交換機(jī)將分合閘（開關(guān)）等指令傳送到智能終端一，從而實現(xiàn)對于一次設(shè)備的遙控。一旦測控裝置沒有接收到GOOSE 數(shù)據(jù)集，便會報出GOOSE 鏈路的告警并伴隨裝置異常信號上送后臺監(jiān)控系統(tǒng)及遠(yuǎn)動裝置。

2.6 母差保護(hù)裝置GOOSE 采樣實例

由于220 kV 變電站中母差保護(hù)配置的特殊性，其尾纖連接方式的設(shè)計往往同時兼具“直采直跳”以及“網(wǎng)采”2 種不同的模式。

為更好地理解母差保護(hù)組網(wǎng)信息，首先簡單闡述220 kV 母差保護(hù)直采直跳信息流。

如圖4 所示，220 kV 第一套母差保護(hù)直接通過光纖，從220 kV 母線壓變第一套合并單元獲得母線電壓，從220 kV 線路第一套合并單元獲得支路電流。

圖4 母差保護(hù)信息流動方向

須要注意的是，母線閘刀位置并非通過交換機(jī)，組網(wǎng)傳遞至 220 kV 第一套母差保護(hù)。而是220 kV線路第一套智能終端直接通過光纖，在接收母差保護(hù)跳閘信息的同時，發(fā)送母線閘刀位置。啟動失靈、遠(yuǎn)跳信息流通過交換機(jī)組網(wǎng)傳輸。

啟動失靈信息由220 kV 線路第一套保護(hù)發(fā)出，首先經(jīng) 220 kV 線路過程層A 網(wǎng)交換機(jī)，再連接至220 kV 第一套母差保護(hù)過程層A 網(wǎng)中心交換機(jī)，最終抵達(dá)220 kV 第一套母差保護(hù)組網(wǎng)端口，如圖5所示。

圖5 啟動失靈信息流動方向

遠(yuǎn)跳信息傳輸方向正好相反。由 220 kV 第一套母差保護(hù)發(fā)出，首先經(jīng)220 kV 第一套母差保護(hù)過程層A 網(wǎng)中心交換機(jī)，再連接至220 kV 線路過程層A 網(wǎng)交換機(jī)，最終抵達(dá)220 kV 線路第一套保護(hù)組網(wǎng)端口。

同時兼具2 種光纖連接方式的特點(diǎn)，也為母差保護(hù)裝置GOOSE 斷鏈的驗收增加了難度。這就須要驗收及調(diào)試人員熟悉母差保護(hù)裝置的工作原理以及信息流的走向，才能在驗收過程中做到不漏纖、不錯纖，使母差保護(hù)裝置投運(yùn)后可以正常穩(wěn)定地運(yùn)行。

3 GOOSE 斷鏈表對于智能變電站的意義以及未來發(fā)展的展望

以上結(jié)合220 kV 線路保護(hù)裝置、測控裝置以及母線保護(hù)裝置三類典型的智能站間隔層設(shè)備分別進(jìn)行了GOOSE 以及SV 信息流走向的分析，并且闡述了GOOSE 斷鏈表驗收的方法。驗收的方法可以通過插拔光纖簡單體現(xiàn)，但其背后所蘊(yùn)含的對于智能站信息流走向及準(zhǔn)確性的驗證才是真正的意義所在。如圖6 所示，所展示的是智能變電站網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的實例，GOOSE 斷鏈表的存在可以很好地將抽象的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)直觀呈現(xiàn)在后臺監(jiān)控畫面，使得智能變電站便于維護(hù)。

圖6 智能變電站網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)實例

隨著IEC 61850 標(biāo)準(zhǔn)的頒布實施、以太網(wǎng)光纖通信技術(shù)的應(yīng)用、電子式互感器的產(chǎn)生以及智能斷路器的發(fā)展，使得智能變電站在全國范圍內(nèi)大面積推廣。這就要求變電站調(diào)試檢修運(yùn)維人員從傳統(tǒng)的常規(guī)站運(yùn)維檢修模式中做出總結(jié)并且區(qū)分開來。橫向?qū)Ρ瘸Ｒ?guī)站二次接線回路、端子排端子以及智能站二次虛回路、虛端子，掌握智能變電站的核心技術(shù)，通過利用后臺監(jiān)控系統(tǒng)畫面中的 GOOSE 斷鏈表，準(zhǔn)確找到缺陷所在并且及時排除，可以更加有利于智能變電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行。