智能變電站斷鏈表驗收

錢海寬，徐宗川

（國網北京市電力公司檢修分公司，北京 豐臺 100073）

隨著電網技術的逐步發展，智能變電站成為智能電網的關鍵組成。在北京，每年都會有新的智能變電站拔地而起，這些新的智能變電站的誕生，對電網的維護人員提出了更高的技術要求，也讓電網人肩負了更大的責任和使命。

1 GOOSE 斷鏈表產生的背景

智能變電站，表現在高度集中的站端控制、站內設備的全方位監視、對站內設備強大的保護能力等等。不過究其本質，智能變電站與常規變電站最大的區別，在于是否有過程層設備-智能終端與合并單元。加上站內間隔層的設備（保護裝置、測控裝置、交換機等），這些獨立的二次設備通過光纖以及網線實現互聯，實現智能變電站信息流的傳送。作為繼電保護自動化的運行維護工作人員，在驗收或調試新的智能站時，就須要對尾纖進行驗證，以期實現正確的功能。對于自動化人員來說，驗證GOOSE 斷鏈表以及GOOSE、SV 相關信號的正確表達，既是從功能上驗證尾纖的正確性，又能夠驗證后臺對二次設備監視的全面及準確性。

1.1 網絡結構

GOOSE、SV 鏈路及其收發端的二次設備共同構成了“三層兩網”智能變電站網絡結構中的間隔層及過程層網絡，GOOSE、SV 鏈路傳送的內容并不一致，且在具備A、B 雙網的變電站，信息流的傳送是相互獨立、互不干涉的，保證了電網數據傳輸的可靠性。GOOSE 鏈路通常傳輸的是開關量數據，如開關刀閘位置、跳合閘指令、重合閘指令、遙控指令、告警信號以及聯閉鎖信息等；SV 鏈路則傳輸的是數字化采樣值，包括電流、電壓量。

圖1 傳統變電站與智能變電站結構對比

1.2 斷鏈表

在智能變電站的監控后臺，能夠找到 GOOSE斷鏈表圖。該圖以某一間隔為單位，通過監視設備對GOOSE 收、發的情況，來觀察被監視設備的鏈路是否正常。若是存在某一裝置的某一根尾纖接觸不良、斷纖、未插入等情況，光字牌會閃爍變紅，并在告警窗提示某裝置A 的GOOSE 總報警、A 裝置接收B 裝置GOOSE 斷鏈。須要注意的是，有的廠家的保護裝置某些功能未投入，在對應的尾纖未插入的情況下不判斷鏈。

2 實例佐證GOOSE 斷鏈表的使用方法

如圖2 所示為 110 kV 智能變電站 GOOSE 斷鏈表實例。我們以一路220 kV 的一套保護裝置為例，以下用調度號2212 保護裝置一代替。斷鏈的判據是接收端的裝置接收不到GOOSE 數據集，一段時間后會上送該數據集所在的鏈路中斷，且會報裝置的鏈路中斷總報警與此同時裝置異常信號同樣會上送后臺監控系統及遠動裝置。如圖3 所示，有以下幾種斷鏈的情況。

圖2 GOOSE 斷鏈表實例

圖3 SCD 文件中線路保護裝置虛端子實例

2.1 線路保護裝置SV 采樣實例

2212 保護裝置一通過光纖點對點的方式從該間隔合并單元一采集線路電流以及電壓（采集母線電壓還是線路電壓取決于線路是否有TV），通過計算去判斷線路是否有故障，進而去判斷是否采取保護動作來切除故障線路。當這一段數據集沒有接收到時，2212 保護裝置一便會發SV 鏈路的告警。注意， 國家電網公司“九統一”標準里明確規定保護裝置的電流電壓量是直接采樣的，即保護裝置與合并單元之間不經過交換機而以點對點光纖連接方式直接進行采樣值傳輸，與此同時2212 保護裝置一與智能終端一之間同樣不經過交換機而以點對點的光纖連接方式直接進行跳合閘信號的傳輸。這種采樣及數據傳輸方式，通常稱其為保護裝置的“直采直跳”，其優點在于采樣值及開關量在傳送過程中無中間環節、簡單、直接、可靠，使得各間隔保護功能在采樣環節獨立實現，保護功能的可靠性在數據傳輸環節得以最大程度地保證。

2.2 線路保護裝置GOOSE 采樣實例

2212 保護裝置一須要采集斷路器的位置，由2212 智能終端一采集斷路器的實時位置給 2212 保護裝置一。當這一段數據集沒有接收到時，2212 保護裝置一便會發GOOSE 鏈路的告警，其描述通常為“2212 保護裝置一接收智能終端一 GOOSE中斷”，并會發出 2212 保護裝置一 GOOSE 總告警同時伴隨裝置異常信號上送后臺監控系統及遠動裝置。

當220 kV 母線保護裝置一判別出母線上有故障須要切除2212 線路時，會發出跳閘命令至2212智能終端一（這里闡述一下，母線保護裝置與線路保護裝置一樣，同樣是采用的“直采直跳”模式），在跳開2212 開關的同時發送“閉鎖重合閘”這一GOOSE 信息量通過過程層交換機給2212 保護裝置。當這一段數據集沒有接收到時，2212 保護裝置一便會發GOOSE 鏈路的告警，其描述通常為“2212 保護裝置一接收220 kV 母線保護一GOOSE中斷”，并會發出2212 保護裝置一GOOSE 總告警同時伴隨裝置異常信號上送后臺監控系統及遠動裝置。

2.3 備用開入采集實例

有時會有備用開入給2212 保護裝置一。

包括保護裝置間的閉鎖重合閘信號、啟動失靈信號同樣通過鏈路在保護裝置間進行數據集的傳輸。

我們以2212 間隔另一關鍵設備測控裝置為例繼續進行闡述。

2.4 線路測控裝置SV 采樣實例

2212 測控裝置需要采集電壓電流等采樣值通過以太網線經間隔層及站控層交換機上送至后臺以及遠動裝置。對于測控裝置而言其與保護裝置最大的不同在于信息流的傳輸方式-組網傳輸，即在采樣回路增加了交換機的有源環節。因此2212 合并單元一先將電壓電流等數字量通過光纖經SV 網絡傳輸至本間隔過程層交換機，從交換機另引出一條光纖至測控裝置進行測量級電壓電流值的采樣。在設備運行過程中，一旦測控裝置沒有接收到經SV 網絡傳輸的電壓電流數據集便會報這一鏈路的SV 鏈路中斷告警并且伴隨著裝置異常信號上送后臺監控系統及遠動裝置。

2.5 線路測控裝置GOOSE 采樣實例

測控裝置另外須要采集開關刀閘位置、變壓器檔位等開關量信號以及一次設備機構告警信號上送后臺及遠動裝置。智能終端一通過采集位置信號并轉換為數字量信息通過光纖經GOOSE 組網上送該間隔過程層交換機，并另接一條光纖至測控裝置完成數據集的上送。對于遙控功能的實現，后臺監控系統通過站控層及間隔層交換機將遙控指令傳送到測控裝置，測控裝置通過光纖經過程層交換機將分合閘（開關）等指令傳送到智能終端一，從而實現對于一次設備的遙控。一旦測控裝置沒有接收到GOOSE 數據集，便會報出GOOSE 鏈路的告警并伴隨裝置異常信號上送后臺監控系統及遠動裝置。

2.6 母差保護裝置GOOSE 采樣實例

由于220 kV 變電站中母差保護配置的特殊性，其尾纖連接方式的設計往往同時兼具“直采直跳”以及“網采”2 種不同的模式。

為更好地理解母差保護組網信息，首先簡單闡述220 kV 母差保護直采直跳信息流。

如圖4 所示，220 kV 第一套母差保護直接通過光纖，從220 kV 母線壓變第一套合并單元獲得母線電壓，從220 kV 線路第一套合并單元獲得支路電流。

圖4 母差保護信息流動方向

須要注意的是，母線閘刀位置并非通過交換機，組網傳遞至 220 kV 第一套母差保護。而是220 kV線路第一套智能終端直接通過光纖，在接收母差保護跳閘信息的同時，發送母線閘刀位置。啟動失靈、遠跳信息流通過交換機組網傳輸。

啟動失靈信息由220 kV 線路第一套保護發出，首先經 220 kV 線路過程層A 網交換機，再連接至220 kV 第一套母差保護過程層A 網中心交換機，最終抵達220 kV 第一套母差保護組網端口，如圖5所示。

圖5 啟動失靈信息流動方向

遠跳信息傳輸方向正好相反。由 220 kV 第一套母差保護發出，首先經220 kV 第一套母差保護過程層A 網中心交換機，再連接至220 kV 線路過程層A 網交換機，最終抵達220 kV 線路第一套保護組網端口。

同時兼具2 種光纖連接方式的特點，也為母差保護裝置GOOSE 斷鏈的驗收增加了難度。這就須要驗收及調試人員熟悉母差保護裝置的工作原理以及信息流的走向，才能在驗收過程中做到不漏纖、不錯纖，使母差保護裝置投運后可以正常穩定地運行。

3 GOOSE 斷鏈表對于智能變電站的意義以及未來發展的展望

以上結合220 kV 線路保護裝置、測控裝置以及母線保護裝置三類典型的智能站間隔層設備分別進行了GOOSE 以及SV 信息流走向的分析，并且闡述了GOOSE 斷鏈表驗收的方法。驗收的方法可以通過插拔光纖簡單體現，但其背后所蘊含的對于智能站信息流走向及準確性的驗證才是真正的意義所在。如圖6 所示，所展示的是智能變電站網絡系統結構的實例，GOOSE 斷鏈表的存在可以很好地將抽象的網絡系統直觀呈現在后臺監控畫面，使得智能變電站便于維護。

圖6 智能變電站網絡結構實例

隨著IEC 61850 標準的頒布實施、以太網光纖通信技術的應用、電子式互感器的產生以及智能斷路器的發展，使得智能變電站在全國范圍內大面積推廣。這就要求變電站調試檢修運維人員從傳統的常規站運維檢修模式中做出總結并且區分開來。橫向對比常規站二次接線回路、端子排端子以及智能站二次虛回路、虛端子，掌握智能變電站的核心技術，通過利用后臺監控系統畫面中的 GOOSE 斷鏈表，準確找到缺陷所在并且及時排除，可以更加有利于智能變電站的安全穩定運行。