國內(nèi)智能變電站測控裝置雙重化配置方案的比較與探討

郭廣云

（江蘇省電力公司檢修分公司徐州分部，江蘇徐州 221005）

國內(nèi)智能變電站測控裝置雙重化配置方案的比較與探討

郭廣云

（江蘇省電力公司檢修分公司徐州分部，江蘇徐州 221005）

智能變電站是堅強智能電網(wǎng)的重要基礎(chǔ)和支撐。隨著我國智能變電站的推廣建設(shè)，站內(nèi)一次設(shè)備信號的采集、測量、控制和監(jiān)測的可靠性要求越來越高。作為變電站內(nèi)信息監(jiān)視和控制的主要實現(xiàn)環(huán)節(jié)，測控裝置的配置方案對監(jiān)控系統(tǒng)可靠性起著關(guān)鍵性的作用。智能化變電站測控裝置雙重化配置以后，監(jiān)控信息冗余的同時帶來了異源數(shù)據(jù)的辨識選擇和遙控對象惟一性的問題，本文對雙測控的實施方案進行了闡述，提出了一種間隔層測控裝置不停電檢修的運維方式，適合智能變電站無人值守的趨勢。

智能變電站 測控裝置 雙重化配置 主備機切換

1　智能變電站測控裝置雙重化配置配置結(jié)構(gòu)

按照國網(wǎng)公司Q/GDW 161—2013的設(shè)計規(guī)范，220kV及以上的智能變電站中主要的保護裝置雙重化配置，相應(yīng)地過程層和間隔層設(shè)備均需要雙套配置。具體到智能變電站內(nèi)三層兩網(wǎng)的架構(gòu)體系來說，過程層和站控層網(wǎng)絡(luò)分為A、B雙網(wǎng)；過程層的合并單元、智能終端分別雙套采集一次設(shè)備的信息，間隔層的保護、測控裝置雙重化配置對下接入過程層A、B網(wǎng)，對上接入監(jiān)控系統(tǒng)雙MMS 網(wǎng)。因此雙測控配置實際上對應(yīng)的是智能變電站內(nèi)整個三層兩網(wǎng)的雙重化結(jié)構(gòu)。

但是測控雙重化配置帶來的很多問題，鑒于IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的GOOSE和SV服務(wù)協(xié)議，數(shù)字化變電站中采用光纖傳輸突破了常規(guī)站內(nèi)電纜和節(jié)點的限制，信號的傳輸呈現(xiàn)幾何級的增長。據(jù)統(tǒng)計智能變電站內(nèi)一個110kV間隔測控裝置所采集的過程層開關(guān)量信號、告警信息、模擬量信號等多達三四百個，雙重化配置之后上送到站控層的監(jiān)視信號翻倍，全站所有的信號總計將達到數(shù)萬個之多。如此之多的信號勢必會增加監(jiān)控系統(tǒng)處理信息的復(fù)雜度，給運維人員也帶來困惑。

同時對于同一個監(jiān)視對象而言，采用雙重化配置帶來了信息識別和篩選的困難。數(shù)字化站內(nèi)A、B兩套過程層設(shè)備如果上送的信息（如開關(guān)位置）不一致或者品質(zhì)有差異，對于監(jiān)控系統(tǒng)而言必須在兩個異源信號之間進行辨識，增加了數(shù)據(jù)處理的復(fù)雜度和出錯的概率。對于異源數(shù)據(jù)的選擇切換，目前沒有一種簡單可靠的切換機制來保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，且無論對測控裝置或者監(jiān)控后臺而言都將耗費非常多的軟硬件資源。

對于站內(nèi)調(diào)度或者監(jiān)控系統(tǒng)下發(fā)遙控命令而言，雙重化的配置導(dǎo)致需要選定惟一的控制源。當(dāng)測控裝置的運行狀態(tài)發(fā)生改變后，控制源的切換也給系統(tǒng)的穩(wěn)定性帶來挑戰(zhàn)，控制源的不惟一性降低了遙控的成功率。

2　測控雙重化配置方案討探及優(yōu)化

雙重化配置的兩套測控裝置，采取對下雙主、對上主備的工作方式。對下雙主是指兩個測控裝置在功能上（測量、控制、聯(lián)閉鎖）上完全獨立；測控裝置不作主備機邏輯判斷，之間無任何信息交互。對上主備是指站控層設(shè)備（遠動和后臺）通過特定的規(guī)則自動選擇主測控裝置，實現(xiàn)測控功能的熱備用。

2.1測控裝置

兩套測控裝置分別對下接入過程層A、B網(wǎng)，其中第一套測控裝置接入第一套合并單元、智能終端，用于采集A套合并單元的模擬量，A套智能終端的開關(guān)量；第二套測控對稱接入第二套過程層設(shè)備信息。

測試裝置具體實施方案如下：

（1）兩套測控裝置在功能（測量、控制、聯(lián)閉鎖等）上完全獨立，不作主備機邏輯判斷。

（2）兩臺測控均可響應(yīng)手控操作，測控屏上設(shè)置兩個手合、手分把手，緊急情況下可以選擇任何一臺裝置去手動操作。

（3）對于聯(lián)閉鎖信息，兩臺測控裝置分別進行聯(lián)鎖計算，并將各自的聯(lián)鎖狀態(tài)通過GOOSE發(fā)送給A、B兩套智能終端。短語獨立的控制回路，閉鎖接點接入各自的回路中互不影響；對于公用的控制回路則將兩個閉鎖接點并聯(lián)，以保證控制的成功率。當(dāng)智能終端和測控裝置通信中斷時，智能終端的聯(lián)閉鎖接點應(yīng)自動復(fù)位。

2.2監(jiān)控后臺

（1）監(jiān)視方向：主備測控裝置均和后臺通信。對于公共信息，由監(jiān)控后臺對相應(yīng)的點進行配置，取主測控的公共信息進行顯示；對于私有信息，由監(jiān)控后臺二取二進行顯示。

對于公共信息中出現(xiàn)兩套采集的信息不一致的情況，由監(jiān)控后臺進行不一致告警，提示運行人員對一次設(shè)備和二次設(shè)備進行檢查。

（2）控制方向：監(jiān)控后臺默認將遙控命令下發(fā)到主測控裝置上。當(dāng)現(xiàn)場運維需要特殊處理時（如主機運行正常，但聯(lián)鎖不滿足或者需要操作備機），允許運行人員在遙控界面使用備機進行遙控。

2.3遠動裝置

（1）監(jiān)視方向：主備測控裝置均和遠動通信。對于公共信息，由遠動裝置對相應(yīng)的點進行配置，取主測控的公共信息上送主站；對于私有信息，由遠動裝置二取二進行顯示。

（2）控制方向：監(jiān)控后臺默認將遙控命令下發(fā)到主測控裝置上。

3　測控裝置雙重化配置主備機切換方案

智能變電站未來的趨勢是無人值守，因此雙測控配置方案中對于主備機的選擇和切換關(guān)系到運行和維護的準(zhǔn)確性和安全性。本方案中主備機的選擇和切換實現(xiàn)規(guī)則如下。

3.1主備機選擇

監(jiān)控后臺或者遠動裝置基于以下規(guī)則自動選擇主測控裝置：（1）非檢修狀態(tài)、通信正常的測控裝置選擇為主機。

（2）如果A、B兩套測控裝置上述兩個條件都滿足或者都不滿足，默認選擇A套裝置作為主機。

上述規(guī)則中，雙測控裝置的A、B套定義由現(xiàn)場工程組態(tài)時決定，如可以按照IP地址大小的原則實施。

3.2主備機切換

本方案中主備機的選取以及切換主動權(quán)均由監(jiān)控后臺或者遠動裝置根據(jù)測控裝置實際的運行狀態(tài)判定，測控裝置本身不需要進行邏輯處理。雙機之間獨立運行，沒有任何電氣上的連接。實際運行過程中監(jiān)控系統(tǒng)只需取主機監(jiān)測信息作為一次設(shè)備相關(guān)信息的展示，當(dāng)雙機采集的信息不一致時由監(jiān)控后臺產(chǎn)生信息不一致告警，提示運行人員進行故障排查。監(jiān)視方向上實現(xiàn)了信息的冗余配置，監(jiān)控系統(tǒng)切換選擇主備機邏輯簡單可靠。控制方向上始終保持將遙控命令下發(fā)到主機測控上，保證操作對象的嚴格惟一性，也可以通過備機測控實現(xiàn)緊急操作，提高了遙控的成功率。

4　結(jié)語

本文提出的雙測控優(yōu)化方案即充分發(fā)揮了冗余配置的優(yōu)勢，又解決了異源數(shù)據(jù)辨識選擇和控制對象的惟一性；同時提供了一種間隔層測控裝置不停電檢修的模式，適合智能變電站無人值守的運維趨勢。本方案已經(jīng)在南方電網(wǎng)220kV多個變電站成功實施，具有良好的推廣意義。

郭廣云（1971—），女，江蘇徐州人，工程師，從事變電站自動化系統(tǒng)、數(shù)字化變電站系統(tǒng)檢修工作。