劉正高，何偉杰，李夢琪

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司 中山供電局，廣東 中山 528400）

0 引 言

新一代智能變電站以SV、GOOSE共同組網(wǎng)為顯著特點(diǎn)，其光纖組網(wǎng)簡潔、二次系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化且信息充分共享，與IEC-61850提出的智能變電站理念相吻合。將現(xiàn)有成熟應(yīng)用的功能、設(shè)備進(jìn)行深度集成，可以使智能變電站的前期施工建設(shè)和后續(xù)的運(yùn)行維護(hù)更加高效和方便[1]。

在過程層網(wǎng)絡(luò)采樣采用交換機(jī)延時(shí)累加技術(shù)可以解決智能變電站繼電保護(hù)采用網(wǎng)絡(luò)采樣的同步難題，打破跨間隔保護(hù)對(duì)外部時(shí)鐘的依賴性。但是，SV/GOOSE共同組網(wǎng)也給日常的定檢、維護(hù)以及擴(kuò)建工作帶來一定困難。

1 當(dāng)前檢修方法及存在問題

目前，在SV/GOOSE共同組網(wǎng)的智能變電站進(jìn)行保護(hù)測控裝置的功能校驗(yàn)、出口傳動(dòng)等試驗(yàn)過程中，需要利用常規(guī)繼保測試儀對(duì)保護(hù)測控裝置發(fā)送SV、GOOSE數(shù)據(jù)報(bào)文，以便測試保護(hù)裝置在模擬的各種故障狀態(tài)下是否能正確可靠進(jìn)行動(dòng)作或校驗(yàn)測控裝置是否能正確上送模擬量、開入量等數(shù)據(jù)信息到后臺(tái)機(jī)、遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)[2]。在實(shí)際工作中，需要利用繼保測試儀在檢修間隔智能匯控柜的合并單元試驗(yàn)端子排進(jìn)行模擬量加量，合并單元通過光纖上送SV數(shù)據(jù)報(bào)文至保護(hù)測控裝置，實(shí)現(xiàn)保護(hù)測控裝置的各種功能校驗(yàn)、出口傳動(dòng)試驗(yàn)，如圖1所示。此外，現(xiàn)有的檢修調(diào)試方法存在以下問題。

圖1 當(dāng)前檢修調(diào)試方法示意圖

（1）存在安全隱患。檢修間隔智能匯控柜中電流繞組較多（包括母線保護(hù)等運(yùn)行設(shè)備的繞組），在調(diào)試檢修過程中，容易將模擬量接入至運(yùn)行設(shè)備的繞組中，從而發(fā)生保護(hù)裝置誤動(dòng)或測控裝置誤上送突變量遙測等問題，加大調(diào)試檢修工作風(fēng)險(xiǎn)。

（2）工作效率低。常規(guī)站檢修工作的邏輯試驗(yàn)可在繼保室完成，通常只需要兩名作業(yè)人員。而SV/GOOSE共同組網(wǎng)的智能站調(diào)試檢修過程中，為滿足作業(yè)及安全需求，在高壓場及保護(hù)測控裝置所在繼保室至少各需配置兩名人員。對(duì)比可知，一是作業(yè)人數(shù)需求增大，二是需要攜帶沉重的模擬繼保測試儀往返繼保室和高壓場地，檢修效率低下，違背智能變電站節(jié)省人力資源、提高工作效率的理念。

2 解決方案分析

2.1 數(shù)字繼保測試儀對(duì)過程層交換機(jī)輸入數(shù)據(jù)報(bào)文

此方案是數(shù)字繼保測試儀通過尾纖接入至SV/GOOSE組網(wǎng)過程層交換機(jī)，將數(shù)據(jù)報(bào)文發(fā)送至整個(gè)SV/GOOSE組網(wǎng)中，保護(hù)測控裝置從SV/GOOSE組網(wǎng)過程層交換機(jī)取得數(shù)據(jù)報(bào)文信息，實(shí)現(xiàn)保護(hù)測控裝置的各種功能校驗(yàn)、出口傳動(dòng)試驗(yàn)，如圖2所示。

圖2 解決方案1方法示意圖

在SV/GOOSE組網(wǎng)過程層交換機(jī)中直接加入數(shù)據(jù)報(bào)文容易發(fā)送SV數(shù)據(jù)報(bào)文至運(yùn)行間隔，導(dǎo)致運(yùn)行間隔的保護(hù)裝置誤動(dòng)或遙測數(shù)據(jù)跳變，引發(fā)嚴(yán)重的電力事故。此外，在過程層交換機(jī)屏插拔光纖過程中，如果誤觸碰運(yùn)行間隔光纖導(dǎo)致光纖松動(dòng)或脫落，易造成運(yùn)行間隔裝置誤動(dòng)、拒動(dòng)或上送錯(cuò)誤信息，從而引發(fā)運(yùn)行間隔失去遠(yuǎn)方監(jiān)控功能。綜上，該方案在運(yùn)行的智能變電站不具備實(shí)施意義。

2.2 數(shù)字繼保測試儀對(duì)保護(hù)測控裝置輸入數(shù)據(jù)報(bào)文

此方案是斷開保護(hù)測控裝置至SV/GOOSE組網(wǎng)交換機(jī)的接收光纖，利用尾纖將數(shù)字化繼保測試儀接入至保護(hù)測控裝置，數(shù)字化繼保測試儀通過光纖發(fā)送SV數(shù)據(jù)報(bào)文給保護(hù)測控裝置，實(shí)現(xiàn)保護(hù)測控裝置的各種功能校驗(yàn)、出口傳動(dòng)試驗(yàn)，如圖3所示。

圖3 解決方案2方法示意圖

在SV/GOOSE組網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)下，保護(hù)測控裝置通過同一根光纖從SV/GOOSE組網(wǎng)交換機(jī)中采集合并單元和智能終端的SV、GOOSE數(shù)據(jù)報(bào)文。在主控室斷開保護(hù)測控裝置的接收光纖，利用數(shù)字式繼保測試儀進(jìn)行數(shù)字量加量，由于智能終端與保護(hù)測控裝置的數(shù)據(jù)鏈路斷開，因此保護(hù)測控裝置僅能收到數(shù)字式繼保測試儀模擬的開關(guān)變位信息，無法收到智能終端上送的開關(guān)實(shí)時(shí)分合位置的變位信息[3]。此時(shí)進(jìn)行開關(guān)傳動(dòng)等需要現(xiàn)場實(shí)時(shí)分合位置的變位信息配合的試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果將與正常預(yù)期結(jié)果不符，故不建議使用該方案。

2.3 使用SV/GOOSE共同組網(wǎng)的智能變電站繼電保護(hù)安全檢修隔離系統(tǒng)

在仔細(xì)分析研究智能變電站SV/GOOSE共同組網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和調(diào)試檢修工作的各類試驗(yàn)要求后，設(shè)計(jì)一種基于SV/GOOSE共同組網(wǎng)智能變電站的繼電保護(hù)安全檢修隔離系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)檢修間隔數(shù)據(jù)與運(yùn)行間隔數(shù)據(jù)的隔離，同時(shí)解決了如何安全高效地在繼保室直接對(duì)保護(hù)測控裝置輸出SV數(shù)據(jù)報(bào)文進(jìn)行各類試驗(yàn)的難題。

此方案在SV/GOOSE組網(wǎng)過程層交換機(jī)屏中，將檢修間隔的智能終端、手持式數(shù)字繼保測試儀以及保護(hù)測控裝置接入便攜式SV/GOOSE共網(wǎng)繼電保護(hù)安全檢修隔離裝置，如圖4所示。

圖4 解決方案3方法示意圖

對(duì)比前兩種方案，該方案具備以下優(yōu)點(diǎn)。

（1）安全隔離。將檢修間隔的智能終端與保護(hù)裝置接入便攜式隔離裝置后，保護(hù)裝置接收數(shù)字化繼保測試儀模擬的SV采樣報(bào)文，經(jīng)過邏輯判斷后輸出GOOSE跳閘報(bào)文，通過檢修隔離裝置發(fā)送至智能終端，最后實(shí)現(xiàn)開關(guān)傳動(dòng)。由于待傳動(dòng)的間隔與運(yùn)行的過程層網(wǎng)絡(luò)完全隔離，因此降低了試驗(yàn)過程中影響運(yùn)行間隔的風(fēng)險(xiǎn)，可完全隔離運(yùn)行間隔，且顯著降低調(diào)試風(fēng)險(xiǎn)。

（2）聯(lián)跳出口矩陣校驗(yàn)。現(xiàn)有運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)下，在主變保護(hù)調(diào)試過程中進(jìn)行保護(hù)傳動(dòng)時(shí)，由于聯(lián)跳運(yùn)行設(shè)備的GOOSE出口軟壓板必須退出,故無法直接進(jìn)行聯(lián)跳運(yùn)行設(shè)備的出口矩陣校驗(yàn)來判斷GOOSE發(fā)送數(shù)據(jù)集中的出口是否生效。而運(yùn)用便攜式SV/GOOSE共網(wǎng)繼電保護(hù)安全檢修隔離裝置后，可利用手持式數(shù)字繼保測試儀輸出SV采樣報(bào)文至保護(hù)裝置，保護(hù)裝置動(dòng)作后發(fā)送GOOSE數(shù)據(jù)報(bào)文至檢修隔離裝置。手持式數(shù)字繼保測試儀從隔離裝置接收GOOSE數(shù)據(jù)報(bào)文，調(diào)試人員從手持式數(shù)字繼保測試儀讀取結(jié)果，判斷保護(hù)裝置動(dòng)作是否正確，從而實(shí)現(xiàn)聯(lián)跳出口矩陣校驗(yàn)，且不會(huì)誤出口聯(lián)跳運(yùn)行間隔[4]。

（3）減少人員需求。采用檢修隔離裝置后，只需一組人員即可在繼保室利用手持式數(shù)字測試儀完成保護(hù)調(diào)試，減少一半的人員需求，提升了調(diào)試檢修的效率。

綜上所述，建議使用該方案。

3 技術(shù)原理

設(shè)計(jì)一種便攜式SV/GOOSE共網(wǎng)繼電保護(hù)安全檢修隔離裝置，裝置支持IEC-61850協(xié)議，主要由低功耗通信芯片組、支持100M/1000M傳輸速率的SFP光口、管理單元以及內(nèi)置鋰電池組成。裝置具有8個(gè)光纖接口，光纖接口使用LC接口類型，百兆光口為SFP插槽，和智能變電站的智能裝置接口類型相匹配，支持熱插拔。

隔離裝置體積約為普通交換機(jī)的1/4，方便檢修人員攜帶和使用，具有體積小、易攜帶的優(yōu)點(diǎn)。內(nèi)置可充電鋰電池，具備續(xù)航能力顯示。外置電池電量顯示燈，額定功率下可連續(xù)使用至少12 h，無需外接電源、接線簡單且即插即用。

本文研制的便攜式繼電保護(hù)安全檢修隔離裝置能夠適應(yīng)多場景，在采用新一代試點(diǎn)智能變電站（“網(wǎng)采網(wǎng)跳”）標(biāo)準(zhǔn)的智能變電站調(diào)試檢修工作中具備明顯優(yōu)勢，同時(shí)在基于南網(wǎng)V2.1標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)（“模采網(wǎng)跳”）的智能變電站中也具有可推廣性。此外，也可作為學(xué)習(xí)智能變電站GOOSE、SV報(bào)文傳輸機(jī)制的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。便攜式隔離裝置示意如圖5所示。

圖5 便攜式隔離裝置示意

4 應(yīng)用前景

本系統(tǒng)自主研制的便攜式SV/GOOSE共網(wǎng)繼電保護(hù)安全檢修隔離裝置，針對(duì)“網(wǎng)絡(luò)跳閘”模式下智能站設(shè)備檢修中無明顯斷開點(diǎn)給日后檢修、改擴(kuò)建的調(diào)試傳動(dòng)工作帶來風(fēng)險(xiǎn)以及對(duì)于采用“網(wǎng)采網(wǎng)跳”、“SV/GOOSE共網(wǎng)”模式的新一代智能變電站繼電保護(hù)裝置檢修調(diào)試時(shí)無法在保護(hù)屏加數(shù)字量進(jìn)行調(diào)試的情況，將涉及檢修設(shè)備的光纖轉(zhuǎn)接至本隔離裝置，可實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)行設(shè)備的有效隔離，無需攜帶繼保測試儀往返繼保室和高壓場地，可直接在保護(hù)屏進(jìn)行單機(jī)和傳動(dòng)試驗(yàn)，節(jié)省了人力資源，提升了檢修效率。

該裝置易于攜帶、使用便捷，經(jīng)成果轉(zhuǎn)化后可以在所有的智能變電站推廣應(yīng)用，具有較好的市場推廣價(jià)值。

5 結(jié) 論

本文探討了基于SV/GOOSE共網(wǎng)模式的智能變電站保護(hù)測控裝置調(diào)試檢修的現(xiàn)狀，針對(duì)調(diào)試檢修的難點(diǎn)提出幾種可實(shí)現(xiàn)的解決方案，并分析了這幾種解決方案的優(yōu)缺點(diǎn)，得出使用SV/GOOSE共同組網(wǎng)的智能變電站繼電保護(hù)安全檢修隔離系統(tǒng)是最優(yōu)解決辦法的結(jié)論。使用本系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試檢修可以實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)行間隔的有效安全隔離，防止輸出故障量SV數(shù)據(jù)報(bào)文到其他間隔，解決了直接對(duì)保護(hù)測控裝置輸出數(shù)據(jù)報(bào)文導(dǎo)致無法接受智能終端GOOSE數(shù)據(jù)報(bào)文的問題，提高了調(diào)試檢修結(jié)果的準(zhǔn)確性，同時(shí)大大降低了SV/GOOSE共網(wǎng)智能變電站調(diào)試檢修的人員需求，為其他智能變電站的作業(yè)提供了一定參考。