智能變電站繼電保護GOOSE回路安全措施研究

摘 要：隨著國家經濟的發展，電力網絡建設規模越來越大，質量要求也越來越高。現代化的電力網絡，逐步擺脫過去的僵化模式，朝著智能化和數字化方向發展。在電力網絡中，變電站的繼電保護工作一直是個難題，因為保護不當造成的電力網絡中斷和損壞也成為電力行業的巨大難題。因此，該文立足于目前智能化變電站的發展狀況，對日益廣泛應用的GOOSE應用作進一步探討，就目前GOOSE回路中的難題和不足進行總結，研究其安全措施的實施。

關鍵詞：繼電保護 GOOSE回路 智能變電站 安全措施

中圖分類號：TM77 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）04（b）-0024-02

1 智能變電站繼電保護工作的背景介紹

1.1 智能變電站繼電保護工作概況

所謂智能化變電站就是依托于一次設備和網絡二次設備分層構建的，建立在IEC61850通信規范基礎上，實現變電站內智能電氣設備間信息共享和互操作的現代化變電站。隨著電力行業的發展，智能變電站以其保護的自動化、信息的共享性和通信的標準化逐漸替代了常規變電站。與常規變電站相比，智能變電站主要有以下優勢。

狀態檢修的全面化。常規變電站多是計劃檢修，即根據電網系統要求，有計劃的對變電站進行檢查和維修，而在普通情況下則沒有日常的檢查工作。而智能變電站則是隨時對變電站運行狀態進行檢查。

判斷的準確化。智能變電站的智能防誤更加精確，較之過去的傳統防誤，更能對故障處做出準確的判斷。

操作的靈活性。傳統變電站繼電保護多是單步操作，不同操作流程間存在延誤，造成了保護工作的缺失。但是智能變電站的保護工作使用順序控制，更加方便靈活。

操控的全面化。智能變電站繼電保護工作不再是局部或單一的保護，而是基于全站信息共享的實施自動功能，及時對系統中的各類問題進行自動化的保護作業。

功能性的完整。智能變電站實現了對功能的整合，后臺、測控、電源燈都是一體化的，各個組成部分協調統一為一個整體。

1.2 智能變電站GOOSE回路的安全保障應用

GOOSE回路通過把復雜的二次回路轉變為簡單的網絡形式，通過智能控制實現斷路器保護的自動啟動，并傳輸跳閘命令和聯鎖命令，從而進行高速斷路控制、切換定值等關聯操作，保護變電站系統內的應用安全。

智能變電站GOOSE回路因其較強的邏輯性和便捷性，逐步成為主要的繼電保護應用方式。與此同時，保護、測控和計量設備運行維護方式的改變，一些問題也隨之出現，影響了保護工作最終目標的實現。

2 智能變電站繼電保護GOOSE回路安全保障的難點和重點分析

2.1 智能變電站網絡結構與繼電保護的目標

通過圖1可以看出，在整個智能變電站網絡結構中，由站控層總線將變電站網絡劃分成了站控層和間隔層、過程層幾個部分。在站控層主要是整個變電站的監控部分，通過監控主站、工程師站和路由器對于基站進行整體的控制。在這種整體性控制下，針對不同的智能單元有測控、保護工序，并可能實現智能單元內合并器的保護結合，從而對整個網絡內出現的問題進行繼電保護。

因此我們認為，智能變電站繼電保護GOOSE回路安全保護工作主要有兩個方面的目標：一是故障信息的傳遞，二是保護工作的自動實施，以此共同實現對整個變電站網絡內各元件的保護，防止因線路故障造成的工作間斷和設備癱瘓。

2.2 繼電保護GOOSE回路的重點和難點分析

GOOSE回路信號設計與信號輸出。在繼電保護工作中，智能化的保護工作大部分依賴于GOOSE信號的表達和傳輸。但是反觀GOOSE信號的設計和傳輸工作還有很多的難點，首先信號種類的設計和輸出難點在于在不同的故障狀態下，如何傳輸不同信號，并根據信號進行相關線路的應急處理。例如GOOSE信號有聯閉鎖信號、保護配合信號和跳閘信號，線路就要相應做出保護跳閘、重合閘以及遠跳、失靈啟動等反應。所以，要確保繼電保護GOOSE回路的安全一定要把好信號關。

GOOSE回路設計的集約化和數字化。GOOSE回路的設計是整個GOOSE保護的核心。通過定義GOOSE發送數據集和控制模塊，才能進行數據的發送和保護工作。在日常工作中，GOOSE的應用引起了傳統二次設計和實施過程的改變，首先對模塊進行劃分，并對要傳輸的數據集進行定義，然后輸入相關命令，進行裝置虛擬GOOSE輸入輸出虛擬端子的模型構建，然后將其圖紙化，最終整合成為能夠實際應用的GOOSE回路設計圖，進行GOOSE連線的配置。因此，該過程如何進行回路設計是要討論的重難點。

GOOSE回路調試和檢修工作的提升。在繼電保護GOOSE回路中，要進行回路的調試和日常的檢修工作，防止回路內設備、電子元器件等出現問題，造成保護工作的失效。但是在GOOSE應用于保護后，如何進入到檢修狀態位，進行全面的檢查并進行信息反饋，判斷出問題點是我們工作的要點也是難點。

GOOSE網絡通信設計和先進技術的應用。在智能變電站繼電保護工作中，GOOSE回路不是萬能的，可能因為網絡內通信狀態的惡劣或是故障，造成GOOSE中斷和失靈，無法進行網絡內信號傳遞和問題傳輸。通過對GOOSE回路不同隔離技術的實現機理和優缺點比較，并結合現有的技術水準，未來實現智能變電站GOOSE回路的安全也要從隔離技術角度入手，進行突破創新。

3 智能變電站繼電保護GOOSE回路安全措施探討

雖然智能變電站繼電保護GOOSE回路安全措施日益完善，但是通過對重難點的分析，未來我們還要從以下四個方面入手，作進一步的研究和發展。

確保GOOSE回路信號設計的合理化和信號傳輸的準確性。信號是整個回路運作的載體。因此，在規劃設計時一定要從整體出發，對于回路信號設計要考慮周密，不能夠脫離主體，謀求片面的科學性。例如在信號類型選擇和相關智能調節功能選擇時，一定要根據元器件和設備的狀況，選擇最佳適應于整個網絡的邏輯信號。與此同時，信號設定可以不是單一的，可以選擇多種信號的聯合輸入，并借助計算機技術和互聯網技術，實現不同信號類型間的交流，方便操作人員和系統更好對故障發出指令進行判斷。

實現智能變電站繼電保護GOOSE回路的虛擬化系統建設。GOOSE回路設計的集約化和數字化，對于整個繼電保護工作至關重要。基于目前網絡信息技術的發展和資源的日益共享性，我們應該樹立整體性的回路體系建設。根據目前應用標準進行回路設計，建立相關的模型，然后就對應的系統集成、調試配置、運行檢修等系列環節作為信息的來源，應用自動化軟件工具，進行模擬實現，就能夠進一步降低回路設計中的問題和不足。在進行設計試驗時，按照以下流程做好每一步工作：首先做好GOOSE發送數據集和GOOSE控制模塊的定義工作，確保發送數據的準確定義；然后定義IMPUTS以此來定義GOOSE的輸入；然后建立虛擬的端子，防止出現各個邏輯節點內外部輸入信號含義和要求的模糊性，確保外部輸入來源可靠，并能夠實現對于輸入信號的監視和訪問功能。通過虛擬端子的設計，較之過去傳統的二次回路，能夠使得包含信息更加規范，并能供計算機直接處理，這無疑是智能變電站工作效率和水平的巨大提高。完成以上工作后，要將虛擬端子圖紙化，作為設計的依據，并采用SCD配置工具進行GOOSE聯系的配置工作。通過以上努力，GOOSE回路設計更加科學合理，后續隱患也會降低。

GOOSE回路調試和檢修工作的優化。通過GOOSE報文的應用，能夠直接到達裝置檢修狀態位，當接收方收到的報文信息與檢修壓板狀態一致時就會動作，如果不一致，則不會自動采取動作，這就是運行狀態的自動化全程監控，并且實現了運行和檢修的相互獨立。在工作的同時做到了狀態的檢查和維護。同時在該過程中，采用GOOSE的數字化變電站提供GOOSE軟壓板來解決信號選擇性發送問題，有利于保持原有操作慣性，防止隨機性操作故障的出現。對于發送方，GOOSE原件會將數據值與壓板狀態相遇，然后再檢測數據是否發生變化，從而開始新一輪的發送和檢修工作。這種智能化和數字化的調試與檢修工作，大大釋放了人力，并能夠提升繼電保護工作的準確性。

做好通信狀態的檢測，提高先進技術應用率。對于整個GOOSE回路，通信網絡的運行狀態是決定回路能否發揮作用的關鍵。因為一旦GOOSE中斷，各項機能都會喪失，繼電保護工作就無從談起。因此，要加強對通信網絡狀態的監控，有專人對通信狀況進行登記和備案，一旦發現問題，要及時進行處理。與此同時，未來的繼電保護工作也要加大GOOSE回路中先進技術的應用。我們認為目前現有的隔離技術可靠性越來越強，為確保回路的安全性，應該至少采用兩種不同原理的隔離技術到GOOSE回路安全措施中來。通過不同模塊間的整合，實現技術的創新應用，降低人為因素和設備、裝置故障等帶來的潛在危害。

4 結語

總之，未來的電力網絡系統必將是更加智能化、信息化的，我們應該立足于技術的創新和提升，從各個組成部分出發，逐一解決內部問題，并從總體進行安全措施的研究。我們相信，只要做好信號設計、回路設計、狀態檢測和檢修工作，并輔之以必要的協助措施，未來的繼電保護工作會越做越好。

參考文獻

[1]李強，竇曉波，吳在軍，等.數字化變電站通信網絡規劃與實時特性改進[J].電力自動化設備，2007（5）：73-77.

[2]張志鵬，邵華，湯漢松.數字化變電站GOOSE網絡設計研究[J].河北電力技術，2013（3）：26-29.