智能變電站的繼電保護跳閘方式

智能變電站保護跳閘方式的實現(xiàn)主要有兩種：一種是GOOSE點對點跳閘；另一種是GOOSE網(wǎng)絡(luò)跳閘。通過這兩種跳閘方式的對比分析，探討合適的安全可靠的保護跳閘方式。

【關(guān)鍵詞】智能變電站 繼電保護 GOOSE點對點跳閘 GOOSE網(wǎng)絡(luò)跳閘

相對于傳統(tǒng)的微機保護，數(shù)字化保護的跳閘路徑由傳統(tǒng)的二次電纜轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)在的光纖，而基于光纖的智能變電站保護跳閘方式主要有GOOSE點對點跳閘和GOOSE網(wǎng)絡(luò)跳閘兩種方式。這兩種保護跳閘方式在目前實際的工程應(yīng)用中也體現(xiàn)出各自不同的優(yōu)缺點，針對這兩種跳閘方式進行分析，以便找出合適的安全可靠的保護跳閘方式。

1 兩種保護跳閘方式的實現(xiàn)

1.1 GOOSE點對點跳閘方式

保護裝置與智能終端之間具有獨立光纖連接，保護跳閘信號直接通過該光纖傳輸，其余信號接至過程層交換機通過網(wǎng)絡(luò)傳輸。

1.2 GOOSE網(wǎng)絡(luò)跳閘方式

保護裝置與智能終端均通過光纖接至過程層交換機，保護跳閘等所有GOOSE信號均通過網(wǎng)絡(luò)傳輸。

兩種方式的主要區(qū)別在于：

（1）接線形式上，GOOSE點對點跳閘方式比GOOSE網(wǎng)絡(luò)跳閘方式增加了單獨的跳閘光纜；

（2）跳閘模式上，GOOSE點對點跳閘方式的跳閘命令通過光纜直達智能終端，無中間環(huán)節(jié)，而GOOSE網(wǎng)絡(luò)跳閘命令需要通過中間環(huán)節(jié)——過程層交換機轉(zhuǎn)接。

2 兩種跳閘方式優(yōu)缺點的對比

在兩種保護跳閘方式提出以后，對于其如何應(yīng)用一直存有較大爭議。結(jié)合現(xiàn)階段智能變電站驗收調(diào)試及投運后的現(xiàn)狀，對于這兩種方式的優(yōu)缺點綜合分析如下：

GOOSE點對點跳閘：

優(yōu)點：

（1）跳閘命令的傳輸不依賴于網(wǎng)絡(luò)，不需要經(jīng)過交換機，不存在交換延時；

（2）跳閘命令能被可靠傳輸，減小了數(shù)據(jù)丟包造成的斷路器拒動風(fēng)險；

（3）（針對單間隔保護）光纖熔點少，相應(yīng)減少了故障接點。

缺點：

（1）保護裝置光口多，CPU的發(fā)熱量增加，裝置的故障幾率稍有增加；

（2）增加了獨立跳閘光纜，現(xiàn)場施工量增加；

（3）（針對多間隔保護，例如母線保護）光纖熔點多，相應(yīng)故障接點多；

（4）不便于故障分析；

（5）裝置、通道維護工作量增加；

（6）全壽命周期造價高。

GOOSE網(wǎng)絡(luò)跳閘：

優(yōu)點：

（1）光纖敷設(shè)量少，工程量??；

（2）（針對多間隔保護，例如母線保護）光纖熔點少，相應(yīng)故障接點少；

（3）方便故障分析；

（4）全壽命周期造價低。

缺點：

（1）跳閘命令傳輸有中間環(huán)節(jié)；

（2）存在數(shù)據(jù)丟包造成斷路器拒動風(fēng)險；

（3）（針對單間隔保護）光纖熔點多，相應(yīng)故障接點多；

（4）過程層交換機故障會導(dǎo)致多間隔斷路器拒動。

從上面對比可以看出在經(jīng)濟性和建設(shè)、維護的工作量方面GOOSE網(wǎng)絡(luò)跳閘方式有相對優(yōu)勢，而在關(guān)鍵性的指標：跳閘命令的可靠傳輸方面GOOSE點對點跳閘方式無疑具有很大優(yōu)勢。電力系統(tǒng)對繼電保護有可靠性、速動性、選擇性和靈敏性四個要求，尤以可靠性最為重要，而可靠性恰恰是GOOSE點對點跳閘方式的優(yōu)點。

3 現(xiàn)階段的工程應(yīng)用

基于兩種跳閘方式優(yōu)缺點的對比，國家電網(wǎng)公司在《智能變電站繼電保護技術(shù)規(guī)范》中明確要求繼電保護設(shè)備與本間隔智能終端之間通信應(yīng)采用GOOSE點對點通訊方式即單間隔保護應(yīng)直接跳閘；對于涉及多間隔的保護（母線保護）宜直接跳閘，如確有必要采用其他跳閘方式，相關(guān)設(shè)備應(yīng)滿足保護對可靠性和快速性的要求。所以國家電網(wǎng)公司的智能變電站一般均采用GOOSE點對點跳閘方式，而南方電網(wǎng)公司多采用GOOSE網(wǎng)絡(luò)跳閘方式。

4 GOOSE網(wǎng)絡(luò)跳閘可靠性分析

影響GOOSE網(wǎng)絡(luò)跳閘方式可靠性的主要因素是交換機丟包，導(dǎo)致交換機丟包的情況有三種：

（1）電磁干擾；

（2）網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴；

（3）交換機處理能力差。

隨著過程層交換機技術(shù)的不斷發(fā)展進步，影響交換機寄丟包的問題逐步得到解決：

4.1 抗電磁干擾能力

過程層交換機均通過KEMA認證，按照IEC的標準要求，通過抗電磁干擾、抗電磁輻射等各項測試，能夠保證在變電站的惡劣環(huán)境下穩(wěn)定運行。

4.2 抑制網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴能力

如果有非法裝置接入網(wǎng)絡(luò)，交換機的“未知單播地址抑制”功能可以起到很好的防御作用；如果網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)大量異常廣播，交換機的“端口速率限制”功能可以有效防御。

4.3 高負載處理能力

現(xiàn)在的過程層工業(yè)交換機采用存儲/轉(zhuǎn)發(fā)機制，并采用完全雙工的連接，即使數(shù)據(jù)流量增加，延時也不會明顯增加。

由此可見隨著技術(shù)的逐步發(fā)展，GOOSE網(wǎng)絡(luò)跳閘方式可靠性：關(guān)鍵在于保證跳閘命令傳輸?shù)目煽啃院蛯崟r性已能保證，滿足電力系統(tǒng)對繼電保護跳閘方式的要求。

5 結(jié)語

智能變電站網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的發(fā)展對于保護跳閘方式的選擇有很大的影響，對于單個過程層網(wǎng)絡(luò)的110kV及以下系統(tǒng)的智能變電站，基于可靠性的原因應(yīng)采用GOOSE點對點跳閘方式；而對于220kV及以上電壓等級智能變電站，雙重化配置的兩個相互獨立的過程層網(wǎng)絡(luò)，其采用高可靠性的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，并采用VLAN及GMPR等技術(shù)對過程層網(wǎng)絡(luò)的流量進行合理控制的前提下，可采用GOOSE網(wǎng)絡(luò)跳閘方式，以便最大程度上實現(xiàn)過程層的信息共享、節(jié)約資源。

參考文獻

[1]曹團結(jié)，黃國方.智能變電站繼電保護技術(shù)與應(yīng)用[M].北京：中國電力出版社，2013（06）.

作者簡介

山江濤（1981-），男，陜西省戶縣人。大學(xué)本科學(xué)歷。現(xiàn)為國網(wǎng)陜西省電力公司安康供電公司工程師。主要研究方向為電力系統(tǒng)繼電保護。

作者單位

國網(wǎng)陜西省電力公司安康供電公司 陜西省安康市 725000