220kV智能變電站GOOSE斷鏈故障分析

劉友明

（國網湖南省電力公司星沙培訓分中心 湖南長沙 410007）

220kV智能變電站GOOSE斷鏈故障分析

劉友明

（國網湖南省電力公司星沙培訓分中心 湖南長沙 410007）

本文以某220kV智能變電站發生的GOOSE斷鏈缺陷為分析對象，具體描述了缺陷消除的過程；通過該智能變電站典型缺陷的分析，對智能變電站日常運行過程中常見的缺陷分析思路進行了歸納總結；引出了“共性查找法”的思想，即通過對缺陷共性的分析對故障點進行定位，為后續智能變電站典型缺陷的消除提供了一定的參考和借鑒。

智能變電站；GOOSE斷鏈；典型缺陷；共性查找法

1 引言

隨著通信網絡技術的日漸成熟，智能變電站已經成為了電網發展的主要方向。一次設備的智能化和二次設備的網絡化是智能變電站的關鍵技術，同時以IEC61850通信規約為基礎，讓站內智能化電氣設備實現信息的共享和互操作功能[1～2]。與傳統變電站相比，智能變電站用光纜代替了傳統變電站中的銅芯電纜，將電量信息轉化為了光信號供站內智能二次設備應用，使得二次回路的設計得到了簡化，然而這也使得二次回路變得虛擬化和模糊化，這給智能變電站的消缺工作帶來了一定的難度。

事實證明，智能變電站帶來各種優勢的同時，也帶來了一定的不便。由于智能變電站技術的不夠成熟，導致智能變電站的缺陷率較大[3～4]。智能變電站二次系統的虛擬化和模糊化，使得消缺的難度增加，分析缺陷必須首先對站內二次智能設備、網絡結構、網絡配置等具有一定的熟悉程度，這給消缺人員帶來了極大的不便，因此，有必要對智能變電站的常見缺陷的消除方法進行總結，以為后續的智能變電站缺陷消除奠定基礎。

本文以某220kV智能變電站出現的GOOSE斷鏈缺陷為分析對象，對智能變電站的缺陷消除的具體分析過程進行了描述，并歸納總結了智能變電站典型缺陷消除的一般思路，為后續智能變電站的消缺工作提供了一定的參考和借鑒。

2 智能變電站GOOSE斷鏈故障描述

該220kV智能變電站220kV部分的主要保護配置為：

（1）220kV線路A套采用南瑞繼保的PCS931型線路保護測控一體裝置，B套采用國電南自的PSL603U線路保護測控一體化裝置；

（2）主變保護A、B套都采用南瑞繼保的RCS-978型保護測控一體化裝置；

（3）220kV母線保護A套采用南瑞繼保的RCS-915型母線保護裝置，B套采用國電南瑞的SGB-750型母線保護裝置。

2014年8月12日，220kV林海智能變電站220kV部分出現GOOSE通信中斷現象，缺陷異常現象的具體描述如下：

①220kV側所有線路間隔的第二套保護裝置（國電南自）出現運行異常現象，并頻發報文“GOOSE的B網中斷，智能操作箱訂閱GOOSE（PM220BPI/LLN0$GO$gocb1）通信中斷，訂閱序號：‘3’網絡號：‘1’”；

②220kV第二套母差保護裝置（國電南自）出現告警信號，并有類似報文“GOOSEB網接收中斷 [動作]，智能操作箱訂閱 GOOSE（PE2212BGOLD/LLN0$GO$gocb0）通信中斷”；

③#1、#2主變保護B套保護測控裝置同樣出現運行異常現象，并出現異常事件報文“失靈聯跳接收B網中斷”；

④在220kV設備區，各220kV間隔的B套智能終端的“GOOSE接收”告警燈全亮。

a.B套母差保護異常報文

[裝置告警]2014年08月12日 10：05：39.592

〔保護CPU〕

GOOSE的B網接收中斷

智能操作箱訂閱GOOSE（PM2200BPI/LLN0$gocb1）通信超時，訂閱序號：‘3’.網絡號‘1’！

[裝置告警]2014年08月12日 10：05：47.926

〔保護CPU〕

b.B套線路保護異常報文

[告警]2014年08月12日 10：05：34.596

〔CPU〕〔動作〕

GOOSE的B網接收中斷[動作]

智能操作箱訂閱

GOOSE（PE2212BGOLD/LLN0$gocb0）通信中斷，訂閱序號：‘1’.網絡號‘1’！

[告警]2014年 08月12日 10：05：35.641

〔CPU〕〔動作〕

GOOSE的B網接收中斷[動作]

智能操作箱訂閱GOOSE（PT2201BPI_PROT/LLN0$GO$gocb0）通信中斷，訂閱序號：‘10’.網絡號‘1’！

[告警]2014年08月12日 10：05：35.864

〔CPU〕〔動作〕

GOOSE的B網接收中斷〔動作〕

3 缺陷特點分析及消除

3.1 220kV部分組網圖

為了有助于對缺陷特點的分析，首先需了解220kV智能變電站的網絡結構圖，以清楚該智能變電站中重要回路的實現方式。圖1即為220kV該220kV側的網絡結構圖，從圖中可以看出，該中的GOOSE信號有兩種傳輸方式，即直接傳輸和網絡傳輸。①供保護切換用的刀閘位置及斷路器位置GOOSE信號都是通過光纖直采至保護裝置的；另外，保護跳本間隔斷路器的跳閘命令也是通過光纖直跳的方式直接下送至智能終端的，所謂的“直采直跳”方式。②供測控用的GOOSE信號以及間隔層中跨間隔之間的啟動失靈、遠跳等GOOSE信號的傳輸都是通過“網絡傳輸”的方式實現的。

3.2 GOOSE斷鏈缺陷特點分析及消除

根據技術標準要求，220kV該智能變電站220kV側GOOSE網絡采用A、B網雙重配置，雙網之間沒有任何聯系，可以分別獨立運行，當一套網絡故障時不影響另一套網絡正常運行，現場缺陷特點可做如下分析：

（1）所有故障報文現象表明GOOSE斷鏈故障發生在B套網絡中，因此可以將分析對象限定在B套網絡，對B套網絡中的GOOSE鏈路進行具體分析。

圖1 智能變220kV側組網圖

（2）所涉及到的B網GOOSE鏈路簡圖如圖2所示，具體的分析過程：首先從所有220kV匯控柜內B套智能終端告警燈都亮以及所有220kV第二套線路保護裝置頻發“GOOSE斷鏈告警”信號可以看出，由于所有間隔GOOSE鏈路被切斷的可能性幾乎為零，因此可以排除①、③號GOOSE鏈路出現故障。

圖2 缺陷GOOSE鏈路簡圖

（3）#1、#2主變B套保護出現異常事件報文“失靈聯跳接收B網中斷”，由此可以斷定失靈聯跳GOOSE鏈路發生故障。通過分析林海智能變的主變高壓側網絡發現，母差啟動失靈聯跳功能是通過“母線保護裝置——中心交換機——主變保護裝置”的GOOSE鏈路來實現的，因此可以得出結論GOOSE斷鏈故障出現在上述鏈路中。

（4）再結合所有間隔B套智能終端的告警燈亮，以及所有B套保護裝置都發“GOOSE斷鏈”告警信號，本文引入一種“共性查找法”，即通過將存在缺陷的二次網絡結構圖進行對比分析，如圖3所示，不難發現各裝置及設備出現的缺陷特點中存在一個共同點，能夠與所有間隔智能終端、保護裝置存在GOOSE信號傳輸聯系的只有母差保護裝置，因此可以推斷故障限定在母差保護裝置。

圖3 缺陷共性對比圖

（5）通過缺陷特點的共性分析可以將缺陷點定位在母差裝置處，然后以母差保護裝置為分析對象，母差保護裝置內部的具體GOOSE鏈路如圖4所示：①SV采樣回路未報異常告警信號，可以斷定CPU板——SV級聯尾纖——CC板1各間隔合并單元的鏈路無故障；②母差失靈聯跳回路、直采直跳回路以及母差啟動遠跳回路三者同時出現了GOOSE斷鏈異常報文，因此可以斷定缺陷點出現在CPU板——GOOSE級聯尾纖——CC板2鏈路中。

（6）經過上述分析，最后對母差保護進行了排查，發現第二套母差保護裝置背板的GOOSE級聯尾纖松動（如圖5所示），導致母差保護裝置CPU板與CC板2之間出現了GOOSE斷鏈，缺陷得以排除。

圖4 母差保護裝置具體鏈路圖

圖5 缺陷點示意圖

4 智能變電站缺陷消除的幾點建議

通過本次的缺陷分析，不難發現，對于智能變電站，微小缺陷可能引起整站二次系統的異常，因此，如何降低智能變電站的缺陷率以及如何及時有效的消除智能變電站的缺陷，這是急待解決的技術難題。本節主要就智能變電站常見缺陷的消除方法進行總結，并提出幾點建議：

（1）首先，對智能變電站的整體結構必須清楚，包括一次接線形式、智能設備配置、保護功能配置、網絡配置等基本情況。

（2）針對二次系統，需要對智能變電站中的網絡結構圖進行分析，清楚重要二次回路在系統中的實現方式，理清二次系統中各種SV、GOOSE鏈路的功能和走向。

（3）盡可能收集能反應故障特點的現場異常情況、報文信息，包括：合并單元、智能終端、保護裝置、網絡分析儀、故障錄波以及后臺報文等信息。

（4）根據所收集的異常信息，通過報文對比分析，利用本文中所引入的“共性查找法”找出報文所反應的缺陷共同點并排除無故障裝置和二次回路，將缺陷范圍逐步縮小，最終定位在某臺智能電子設備或者某二次虛回路。

（5）以所定位的缺陷裝置或回路進行逐段排查，包括故障回路所經的智能電子設備測試、尾纖檢測以及接口檢查，最終確定缺陷點。

5 總結

本文主要對220kV智能變電站現場出現的GOOSE斷鏈缺陷進行了分析并加以消除，詳細描述了缺陷消除的具體過程，通過分析二次網絡結構圖，結合現場缺陷的特點，引入了“共性查找法”對相關的GOOSE鏈路進行了分析，并最終確定的故障鏈路，消除缺陷。通過本文的分析，對后續智能變電站類似缺陷的消除積累了一定的經驗，并具有一定的參考價值。

[1]Q/GDW383-2009智能變電站技術導則[S].北京：國家電網公司，2009.

[2]李孟超，王允平，李獻偉，等.智能變電站及技術特點分析[J].電力系統保護與控制，2010，38（18）：59～62.

[3]石吉銀，唐志軍，等.智能變電站星形GOOSE網異常事件分析[J].電力信息與通信技術，2014，2（12）：120～124.

[4]Q/GDW-2010智能變電站繼電保護規范[S].北京：國家電網公司，2010.

TM76

A

1004-7344（2016）09-0054-02

2016-1-20

劉友明（1961-），男，工程師，主要從事繼電保護工作。