智能變電站GOOSE出口回路雙重化安全措施分析

張熙剛

【摘 要】本文分析了典型的智能變電站的GOOSE回路的隔離措施，包括檢修硬壓板、GOOSE發送軟壓板和接收軟壓板、光纖、跳閘壓板四種不同措施，對四種措施的優缺點進行了分析。提出了GOOSE出口回路雙重化安全措施的原則以及常規的雙重化安全措施。

【關鍵詞】智能變電站；GOOSE出口回路；安全措施

0 引言

基于IEC61850的智能變電站是未來電力系統的主流，智能變電站的二次回路部分跟傳統變電站有著較大區別，信息網絡化是其主要特征，其中GOOSE直采直跳回路是智能變電站中繼電保護跳閘方式[1]。所謂GOOSE直采直跳是指通過智能終端采集到的電壓電流信息直接以GOOSE報文“點對點”傳輸給保護裝置，實現保護功能的快速動作。在對二次回路進行隔離時，GOOSE出口回路可以有多種隔離措施，這些隔離措施相比傳統變電站有著明顯不同，因此有必要對智能變電站的GOOSE出口回路安全措施進行分析。

1 智能變電站的GOOSE回路隔離措施

典型的智能變電站均是基于IEC61850標準，由站控層、間隔層與過程層三層通過站控層網絡與過程層網絡連接形成[2]，其中站控層網絡是站控層與間隔層之間進行信息交換的網絡，對間隔層各種裝置的信息數據進行分析判斷，輸出保護跳閘、閉鎖等邏輯信號，實現全站的保護控制功能。過程層網絡是智能終端、合并單元采集到的數據與間隔層設備之間交互的網絡。智能變電站帶來的主要特征是數據采集智能化、系統結構緊湊化、系統分層分布化、系統模型標準化、系統模型標準化、信息應用集成化、信息交互網絡化、設備操作智能化、設備檢修狀態化。

典型智能變電站的二次回路主要涉及信息的采樣與保護跳閘，目前的采樣方式有常規互感器與電子式互感器采樣，跳閘方式為通過GOOSE回路進行直采直跳。保護采用的GOOSE有效信息條件是，GOOSE接收信息、發送端和接收端檢修壓板一致、對應接收總投入軟壓板投入、對應的接收軟壓板投入、對應的通信鏈路正常（即一般的失靈、重合閘閉鎖、遠方跳閘、跳閘開入應該置為0），以上各個條件之間是與的關系，即缺少任一條件保護均不采用GOOSE信息。

不同于傳統變電站的二次回路以保護出口壓板、失靈壓板等硬壓板為隔離措施，在智能變電站的繼電保護檢修過程中，則擁有四種不同的隔離措施[3]：一是，靠智能終端和保護裝置上的檢修硬壓板，其投入時裝置的GOOSE報文中所有對象的q的Test位在裝置中都會置為true，GOOSE接收裝置將接收的GOOSE報文中的test位與其自身的檢修壓板狀態比較，兩者一致時信號作為有效進行處理或動作；二是，靠保護裝置本體上的GOOSE發送軟壓板和接收軟壓板，220kV線路一般有GOOSE跳閘出口、母線差動保護啟動失靈、智能終端重合閘出口三種發送軟壓板，軟壓板可以置為1或0，置為1則表示信號的實際狀態，為0則保護始終不動作。智能終端上一般不會有接收軟壓板，而只有母差保護啟動失靈接收軟壓板，軟壓板的投入信號和開關量信號是“與”的邏輯，即只有當軟壓板投入并有相關開關量信號的時候，母差保護裝置才會接收到實際的GOOSE報文；三是，靠物理化的隔離措施，智能變電站里不同的控制保護裝置之間是依靠光纖傳輸信號的，因此依靠插拔光纖接口可直接影響GOOSE數據鏈路的完整性，從而可靠地阻斷信號傳輸。四是，依靠傳統的硬壓板來影響開關跳閘，在智能終端和開關之間的控制回路中有一個跟傳統變電站保護類似的硬壓板，這個壓板可以作為一個直觀的電氣斷點，運行檢修人員可操作此硬壓板來控制保護跳閘功能。

2 各種隔離措施的優缺點比較

對于以上的四種安全措施，每種各有不同的優缺點。就投入檢修壓板來說，其優點是僅需投入被檢修設備的檢修壓板，缺點在于裝置異常時可能會存在失效的風險；退出發送軟壓板的優點與投入檢修壓板相同，缺點在于軟件異常時可能仍會發送GOOSE報文；退出接收軟壓板的優點在于可對GOOSE報文可靠隔離，缺點在于需要再運行設備上操作，安全措施較為復雜且容易漏掉，而且很多智能終端上也并沒有此軟壓板；斷開光纖回路優點在于有明顯斷點、可實現物理上的可靠隔離，此種措施可靠性最高，但是缺點在于多次插拔光纖會造成對接口的造成一定損壞風險，運行時存在安全風險；退出跳閘出口壓板優點也是具有明顯電氣斷點。但不足之處在于會影響其它保護的跳閘功能。

3 GOOSE出口回路雙重化安全措施

跟保護需要雙重化配置一樣，GOOSE出口回路也要擁有雙重化的安全措施來保證其不誤發報文事件。GOOSE出口回路雙重化安全措施配置一般要遵循以下原則：1）要具有明顯的電氣斷點，即退出投入檢修狀態壓板或跳閘出口硬壓板；2）GOOSE回路要設置兩重或以上的安全措施；3）退出縱聯保護的跳閘功能，更改為信號狀態；4）為保證光纖回路的完整，應盡量少插拔光纖接口，從而防止插拔造成的損傷或破壞。根據以上4個原則，可有兩種常規的雙重化安全措施：一是，投入檢修狀態壓板、退出GOOSE發送軟壓板，此種方式較為方便，所有操作在待檢修設備上即可全部完成，不需要涉及其他設備；二是，投入檢修狀態壓板、退出GOOSE接收軟壓板，這種方式涉及到待檢修設備和與接收此設備發出GOOSE報文的其他設備，因此操作起來較為麻煩，也并不是所有設備上都有GOOSE接收軟壓板，可能需要對智能終端進行技術改進，不過這也帶來了可靠性的提高。

4 總結

智能變電站與傳統變電站在結構和運維檢修方式上都有著較大區別，對于智能變電站某一間隔進行檢修時，檢修設備與運行設備之間的隔離措施涉及到檢修設備GOOSE回路的安全措施，為不影響其他設備運行且操作方便，配置投入檢修狀態壓板、退出GOOSE發送軟壓板的雙重化安全措施操作方便，配置投入檢修狀態壓板、退出GOOSE接收軟壓板，涉及到運行設備，可靠性得到提高，但同時增加了操作的復雜性。

【參考文獻】

[1]范建忠，馬千里.GOOSE通信與應用[J].電力系統自動化，2007，31（19）：85-90.

[2]高翔.智能化變電站應用展望化[J].華東電力，2006（8）：47-53.

[3]宋述勇，郝偉，李瑞.智能變電站檢修機制探討[J].山西電力，2013（4）：37-39.

[責任編輯：朱麗娜]