智能變電站繼電保護GOOSE回路安全措施研究

李會杰

（許繼集團，河南 許昌 461000）

1 智能變電站繼電保護GOOSE回路概述

1.1 智能變電站

智能變電站是通過集成一些先進、環保的智能設備來完成信息的采集、測量、監測等一系列功能的數字化網絡平臺，其能實現對電力網絡的實時監控與調節，保證電力網絡正常工作。與傳統變電站相比，智能變電站進行了很多改進，其是以IEC61850的通信標準為基礎，將傳統的電纜連線改成光纖通信來進行設備間的信息傳輸，在一定程度上提高了傳輸效率，實現了變電站內部設備之間的信息傳輸，實現了信息共享。智能變電站與傳統變電站對比情況如表1所示[1]。

從表1可以看出，智能變電站與傳統變電站相比更加智能化和集成化，提高了變電站的工作效率和安全保障。

繼電保護系統是當電力系統出現故障時能通過最短的時間將故障解除，保證供電系統不受影響。表2是智能變電站繼電保護系統的相關情況。

從表2可以看出，每種繼電保護類型都離不開GOOSE回路，GOOSE回路在智能變電站繼電保護系統中具有非常重要的作用。因此，需對智能變電站的繼電保護GOOSE回路進行安全保障，以保證繼電保護系統正常工作[2]。

1.2 智能變電站GOOSE回路

智能變電站GOOOSE回路是通過把二次回路轉化為網絡形式來進行斷路器保護的啟動，并同時傳輸跳閘信號，從而實現斷路控制，保證變電站系統安全。GOOSE軟壓板是智能變電站安全隔離技術之一，主要包括出口軟壓板、重合閘軟壓板以及啟動失靈軟壓板3種類型。出口軟壓板和重合閘軟壓板都能對相關數據進行保護，并且能根據數據位來反映跳閘信號的實時狀態，而啟動失靈軟壓板可以通過數據位反映出啟動失靈信號的實時狀態。

表1 智能變電站與傳統變電站的對比情況

表2 繼電保護系統

1.2.1 智能變電站GOOSE軟壓板

當智能變電站投入使用遠方投退壓板后，裝置才能對GOOSE軟壓板的修改命令進行響應。首先遠方投退壓板中的管理板需要與后臺進行通信，然后對后臺的修改信息進行接收，接收到修改GOOSE軟壓板信息后，管理板將修改信息下發給通信子板，通過通信子板標記后，管理板才會恢復后臺修改成果報文。裝置在對GOOSE軟壓板進行校驗時，需要對GOOSE軟壓板的正反碼進行校驗。然后對軟壓板CRC進行校驗，當GOOSE軟壓板信息更改之后，裝置需要對軟壓板進行再次校驗[3]。

1.2.2 智能變電站GOOSE出口軟壓板

GOOSE出口軟壓板信號主要包括跳閘、合閘、啟動失靈以及閉鎖重合等信號。GOOSE的輸出信號主要由信號輸入的保護動作信號和出口壓板信號做“與”運算來進行信號輸出。因此，當出口軟壓板的輸出信號設置為1時，信號輸出就會按照實際保護動作信號進行輸出；當出口軟壓板的輸出信號為0時，保護動作信號數據位也為0，需要對保護動作的信號進行數據采集，再通過GOOSE控制模塊進行處理后生成GOOSE報文。可見，出GOOSE輸出信號由保護動作輸入信號和出口壓板數據信號共同決定，因此可以通過改變出口壓板的信號來實現軟壓板的通斷功能。

1.2.3 智能變電站GOOSE接收軟壓板

當形成GOOSE報文后，需要通過遠方投退壓板裝置進行接收，然后經過GOOSE報文解碼等處理后形成相關開關量輸入信號，相關開關量輸入信號與GOOSE接收軟壓板信號進行“與”邏輯運算，從而決定輸出信號。可見，GOOSE輸出信號是由相關開關量輸入信號與GOOSE接收軟壓板信號共同決定的，所以可通過改變接收軟壓板數據信號來實現軟壓板的隔離功能。

智能變電站的隔離措施除了上述的出口軟壓板和接收軟壓板之外，還有檢修壓板、光纖鏈路以及跳合閘出口硬壓板，其優缺點如表3所示。可以看出，這幾種智能變電站隔離技術各有優勢，但為了實現更好的繼電保護還需要繼續進行探索。

1.3 智能變電站繼電保護GOOSE回路安全保障分析

在智能變電站繼電保護工作中，GOOSE技術是主要的保護技術。但是，GOOSE信號的設計和傳輸工作還存在難點。例如，如何通過不同信號來對不同故障進行信號傳輸；在數據傳輸過程中如何實現數據集合控制；當GOOSE回路被保護時，如何才能進行檢修等。GOOSE回路具有集成化和數字化特點，在進行數據發送和保護工作時，通過定義GOOSE對數據集的發送和控制模塊來實現。因此，在進行GOOSE回答改進時需要利用先進的網絡技術和通信技術來實現智能變電站繼電保護GOOSE回路的安全保障[4]。

2 智能變電站繼電保護GOOSE回路安全措施

2.1 智能變電站繼電保護GOOSE回路安全保障策略

2.1.1 落實雙重安全措施

在對智能變電站的繼電回路實施雙重安全措施的過程中，需要從兩方面開展工作。一是安裝發送軟壓板的安全措施。在這一環節中，需要對繼電回路中的發送軟壓板進行全面檢查，確保其處于正常運行狀態。在成功安裝后，需要將繼電回路中的檢查設施、軟壓板撤離系統。二是安裝接收軟壓板的安全措施。此環節與發送軟壓板的相關流程大體相同，只是將發送軟壓板改為接收。此種方式具有可行性高、穩定性強等特征。但是，在實際落實中，需要思考當前的GOOSE回路的接收軟壓板的相應處理系統有待完善這一問題。因此，在實際操作中，應事先對接收軟壓板的技術進行處理，提高可操作性。

表3 智能變電站各自隔離措施對比

2.1.2 安裝調試繼電保護通道

GOOSE的網絡調試在繼電保護技術的應用中發揮重要影響。為了確保網絡傳輸的成效，應現場開展調試工作，可以配置12個發送壓板，一直到GOOSE模塊清零。通過GOOSE的調試，可以拓展繼電保護這一技術在智能變電站中的服務功能，形成發送、接接收功能。繼電保護通道是保證智能變電站安全運行的基本要素。通道在調試過程中會辨別繼電保護的相應設施在變電站中的情況，并以此為重要基礎，判定光纖通道的連接情況，以有效排除繼電保護中的異常警告。在通道調試過程中，指示燈變亮說明正處于不穩定的狀態。此外，在調試通道時也要關注其清潔情況，尤其是接口處，其清潔情況直接影響運行狀態。

2.1.3 實現隔離系統的安裝

當前，智能變電站繼電回路中的隔離技術主要作用在出口及接收軟壓板這兩方面。繼電回路中的數據在經過出口的軟壓板時，隔離系統中的相應保護動作信號會對傳輸的數據進行精準分析。若是保護動作信號認為其危險，系統就會自動跳閘。但是，如果輸入信號的安全性達到一定標準，保護信號會將其傳輸到GOOSE的控制板中，再將信號傳送到GOOSE回路的報文系統，最后實現對出口軟壓板的信號處理。利用隔離技術對接收軟壓板的處理流程為，應先將數據利用GOOSE報文系統傳送到裝置的接收緩存區域，再將已經處理好的信號傳輸給GOOSE報文解碼系統，通過解碼，將數據送至保護動作信號接收器中。最后，利用隔離技術對傳輸的信號進行安全性判定，若是安全就傳送至信息控制系統，否則對信號進行有效隔離。

2.2 智能變電站繼電保護GOOSE回路檢修機制

智能變電站繼電器保護系統主要由保護裝置、智能終端、合并單元、接口、過程層交換機以及電纜二次回路等部分構成。與傳統變電站相比，智能變電站繼電器保護增加了較多智能設備。智能變電站與傳統變電站保護裝置安全回路的實現方式不同，保護裝置和其他設備之間采用光纖進行連接，一般通過GOOSE軟壓板的發送、接收和檢修等技術來保證繼電安全。為實現繼電安全，需要對繼電保護回路GOOSE進行檢修。

2.2.1 檢修機制流程

在檢修過程中，先用裝置光耦插件對檢修壓板進行檢測工作，盡可能地避免錯誤投退的情況出現，也要對防抖的時間進行有效設置，進而保證正常穩定工作。同時，還需要裝置CPU與I/O模件進行通信，獲取裝置的檢修狀態等信息，并信息保存到儲存器中，再利用通信系統發送報文。在發送報文的過程中，根據當前檢修壓板狀態全面分析，對發送的報文TEST位進行置位。報文位置分為True和False兩種狀態，當檢修壓板處于運行狀態時，GOOSE報文為True，當檢修壓板的狀態呈現為退出時，其GOOSE報文會變為False。之后，傳送到FPGA裝置，并發出報文。在裝置接收報文的過程中，需要對檢修板的情況進行檢測，當檢修板為運行狀態時報文位置為True，當檢修板為退出狀態時報文的位置為False[5]。

2.2.2 檢修試驗安全措施

在智能變電站中，繼電保護裝置相互之間是利用光纖通信進行連接的。在對單個繼電保護裝置進行檢修試驗時，不允許母線TV合并單元通入試驗電壓，這樣會導致保護裝置不正確使用。因此，在落實檢修試驗的過程中，一定要對繼電保護裝置實現安全隔離。以插拔光纖為例，可運用其對運行設備相關聯的母差、失靈等情況開展整組試驗。在繼電保護裝置中，插拔光纖不會對運行設備的保護作用功效形成影響。所以，在檢修中，插拔光纖不影響設施的運行情況。

3 結 論

隨著國家的社會經濟發展及智能技術的不斷強化，智能變電站已經被全面應用于國家電力網絡。而在智能變電站的全面應用中，繼電保護已成為人們關注的重點問題。為了有效解決智能變電站的繼電保護GOOSE回路存在的問題，有關工作人員一定要加大對繼電回路的檢查，安裝隔離系統，對危險信號進行全面隔離，以真正達成提高GOOSE安全性的目標，確保智能變電站平穩安全運行。