基于GOOSE實現變電站備用電源自投自復功能

李軍學 趙 海 朱帥華

（廣州中浩控制技術有限公司,廣東 廣州 510070）

基于GOOSE實現變電站備用電源自投自復功能

李軍學 趙 海 朱帥華

（廣州中浩控制技術有限公司,廣東 廣州 510070）

綜合自動化變電站備用電源自投裝置，使用大量的二次電纜來完成邏輯，接線復雜，成本較高，維護及檢修不方便。隨著IEC61850標準的發布及應用，采用IEC61850標準面向通用對象的變電站事件（GOOSE）報文，保護裝置之間的信息傳遞不再依賴二次電纜，采用GOOSE報文進行數據交換，大大降低二次電纜的使用量，在變電站取代常規硬接線備自投裝置。基于訂購者/發布者的通信模型，GOOSE可利用多播多以太網VLAN劃分，適用于實時性要求高、可靠性高、接線方式復雜的電源自動投入及自動恢復功能的變電站。

IEC61850;GOOSE;備自投裝置;智能電網;綜合自動化變電站

1．引言

在電力生產和傳輸過程中，為確保供電可靠性，最大限度地減少用戶停電時間，變電站和重要用戶一般采用雙電源或多電源互為備用的供電方式，其安全可靠運行是保證電源備投成功的關鍵。

2．綜合自動化變電站備自投實現方式

備自投裝置由于要面對系統運行方式的多種變化，造成備自投裝置邏輯關系復雜，接線方式也復雜。如圖1所示：

圖1 常規變電站自投配置圖

“三進線兩母聯”接線方式具有多種的備自投方式，這就要求備自投裝置能自動識別系統運行方式，自動選擇相應的備自電源自動投入、備自投自復方案。綜合自動化變電站的備自投裝置需要采用大量的二次電纜，采集開關量、電氣量、保護動作信號再進行邏輯編程，從而實現備用電源自投自復功能，但大量的二次電纜容易造成接線錯誤，導致裝置誤動作或拒動。

3．基于GOOSE變電站備自投實現方式

對于“三進線兩母聯”接線方式，實現自投自復功能，利用分散安裝的間隔層保護完成，三條進線兩個母聯分別配置支持GOOSE功能的微機保護裝置，并配置一臺具有VLAN優先級控制功能的交換機，實現間隔層微機保護之間的數據交換。

如圖2所示：

圖2 61850變電站自投配置圖

邏輯實現：各分散安裝的微機保護裝置只需采集本間隔的信息(無壓、無流、位置信號、備投投入等)，將獲得的信息利用GOOSE發布給各分散保護裝置，各保護裝置收到GOOSE信息后完成邏輯運算及動作輸出，保護裝置之間沒有任何二次電纜的連接，全部通過間隔層GOOSE網絡交換機來實現數據交換，備投動作執行功能。

4．GOOSE實現備投詳細介紹

電氣主接線為三電源單母線分段，其中兩路主供，一路備供，呈“三進兩聯”結構。正常運行時，母線分段運行，兩臺分段斷路器斷開，兩段母線分別由兩路主供電源供電、備供電源熱備用，其自投、自復功能由進線微機保護裝置及分段微機保護裝置通過GOOSE信號邏輯編程共同實現，先對下面所用符號說明如表1：

表1 符號說明表

備投充電條件：保護裝置之間的數據交換采用GOOSE報文。

I段進線、II段進線、III段進線，有壓；I段進線、II段進線、III段進線，在合位；I/III分段開關、II/III分段開關，在分位且無流；KK備投投入開關在投入位置；滿足上述條件，經延時充電成功。

以I段進線舉例備投動作自復邏輯如下（備自投在充電成功后，正常供電失壓下動作，任何電流保護動作跳閘后閉鎖備投下面不再介紹）：

(1)自投：U1〈Ud，即I段進線失電；延時后發送失壓、開關分位位置GOOSE信號到所有關聯間隔保護，U2〉Uy、U3〉Uy，即II、III段進線電壓正常，發送II、III段進線有壓、開關合位位置GOOSE信號到所有關聯間隔保護，I段進線保護收到II、III段進線、I/III分段開關、II/III分段開關保護裝置的GOOSE信號，裝置將延時Td（自投動作延時定值）后動作，發送合閘GOOSE信號到I/III分段保護裝置合上I/III分段開關。

(2)自復：U1〉Uy，即I段進線失電后有壓；發送有壓、開關分位位置GOOSE信號到所有關聯間隔保護，U2〉Uy、U3〉Uy，即II、III段進線電壓正常在合位，且I/III分段開關合閘，發送II、III段進線有壓、開關合位位置GOOSE信號，I/III分段開關合位位置GOOSE信號到所有關聯間隔保護，I段進線保護收到II、III段進線、I/III分段開關、II/III分段開關保護裝置的GOOSE信號，裝置將延時Tf（自復動作延時定值）后動作，發送跳閘GOOSE信號到I/III分段保護裝置，跳開I/III分段開關，收到I/III分段保護裝置反饋的開關分閘位置GOOSE信號后再合上I段進線開關。

(3)自投：U1〉Uy，即I段進線電壓正常；發送有壓、開關合位位置GOOSE信號到所有關聯間隔保護，U2〈Ud、U3〈 Ud，即II、III段進線失壓，發送II、III段進線有失壓、開關分位位置GOOSE信號，I/III分段開關分位位置、II/III分段開關分位位置GOOSE信號到所有關聯間隔保護，I段進線保護收到上述GOOSE信號，裝置將延時Td（自投動作延時定值）后動作，發送合閘GOOSE信號到I/III分段保護、II/III分段開關保護，合上I/III分段保護、II/III分段開關。

5．GOOSE對設計人員要求

保護裝置采用GOOSE信號后，裝置之間的聯絡信號采用報文形式實現，設計人員除畫出保護本間隔的開入開出信號及端子排，還要畫出保護裝置與保護裝置之間的GOOSE連接信號，我們也通常把GOOSE信號稱為“虛端子”，虛端子的正確性非常重要，調試人員將根據此圖進行GOOSE的配置，如有偏差，會導致一系列的錯誤，給調試、運行、檢修人員帶來困擾，因此要求設計人員對整個二次系統的邏輯、原理、閉鎖有著更深層的理解。

6．結束語

本文介紹了基于GOOSE實現備投自投自復的應用，此方式利用分散安裝的間隔保護采集本間隔的數據，通過GOOSE報文在保護裝置之間進行數據交換，利用保護裝置邏輯編程實現復雜的備投自投自復功能，大大降低了二次電纜的使用量，也避免了由于二次電纜的故障、接線錯誤導致保護裝置誤動作，此方式對維護人員提出了更高的要求，故障的處理方法不但檢查二次線，更重要的是利用裝置配置軟件了解GOOSE報文及保護裝置的邏輯編程。

[1]DL/T 860.72-2004/IEC 61850-7-2：2003變電站通信網絡和系統[S]．

[2]DL/T 860.72-2004/IEC 61850-7-2：2003變電站通信網絡和系統[S]．

[3]郭玉亮．李明．李勝男．基于GOOSE方式的網絡化備自投應用[J]．云南電力技術,2011(05)：50-54．

[4]李海星．王政濤．王銳．曹麗璐．基于IEC61850標準的網絡化備自投功能[J]．電力系統保護與控制，2009．7．

[5]高翔．數字化變電站應用展望[J]．華東電力，2006，34(8)．

Automatic Switching and Recovery of Spare Power Supply in Substations Based on GOOSE

Li JunXue Zhao HaiZhu ShuaiHua
(Guangzhou C?H Control Technology Co.,Ltd,Guangzhou 510070,Guangdong)

tract】Secondary cable,which is frequently used in automatic switching device of spare power supply in integrated automatic substations,needs complicated wiring,high costs and inconvenient maintenance and overhaul.Since the declaration and application of IEC61850,information transmission among protective devices need not rely on secondary cable only;instead,it can be accomplished by GOOSE message too,thus largely reducing the application of secondary cable.Based on the subscriber’s/publisher’s communication model,GOOSE can be applied to substations with demanding,highly-reliable and complicated-wiring power supply with automatic switching and automatic recovery functions.

words】IEC61850;GOOSE;automatic switching device;smart power grids;integrated automatic substation

李軍學，男，山東人，研究生，工程師，研究方向：工業電氣自動化技術，監控系統。

廣東省戰略性新興產業核心技術攻關專項，項目編號：2012A090100005。