智能变电站GOOSE出口回路双重化安全措施分析

张熙刚

【摘 要】本文分析了典型的智能变电站的GOOSE回路的隔离措施，包括检修硬压板、GOOSE发送软压板和接收软压板、光纤、跳闸压板四种不同措施，对四种措施的优缺点进行了分析。提出了GOOSE出口回路双重化安全措施的原则以及常规的双重化安全措施。

【关键词】智能变电站；GOOSE出口回路；安全措施

0 引言

基于IEC61850的智能变电站是未来电力系统的主流，智能变电站的二次回路部分跟传统变电站有着较大区别，信息网络化是其主要特征，其中GOOSE直采直跳回路是智能变电站中继电保护跳闸方式[1]。所谓GOOSE直采直跳是指通过智能终端采集到的电压电流信息直接以GOOSE报文“点对点”传输给保护装置，实现保护功能的快速动作。在对二次回路进行隔离时，GOOSE出口回路可以有多种隔离措施，这些隔离措施相比传统变电站有着明显不同，因此有必要对智能变电站的GOOSE出口回路安全措施进行分析。

1 智能变电站的GOOSE回路隔离措施

典型的智能变电站均是基于IEC61850标准，由站控层、间隔层与过程层三层通过站控层网络与过程层网络连接形成[2]，其中站控层网络是站控层与间隔层之间进行信息交换的网络，对间隔层各种装置的信息数据进行分析判断，输出保护跳闸、闭锁等逻辑信号，实现全站的保护控制功能。过程层网络是智能终端、合并单元采集到的数据与间隔层设备之间交互的网络。智能变电站带来的主要特征是数据采集智能化、系统结构紧凑化、系统分层分布化、系统模型标准化、系统模型标准化、信息应用集成化、信息交互网络化、设备操作智能化、设备检修状态化。

典型智能变电站的二次回路主要涉及信息的采样与保护跳闸，目前的采样方式有常规互感器与电子式互感器采样，跳闸方式为通过GOOSE回路进行直采直跳。保护采用的GOOSE有效信息条件是，GOOSE接收信息、发送端和接收端检修压板一致、对应接收总投入软压板投入、对应的接收软压板投入、对应的通信链路正常（即一般的失灵、重合闸闭锁、远方跳闸、跳闸开入应该置为0），以上各个条件之间是与的关系，即缺少任一条件保护均不采用GOOSE信息。

不同于传统变电站的二次回路以保护出口压板、失灵压板等硬压板为隔离措施，在智能变电站的继电保护检修过程中，则拥有四种不同的隔离措施[3]：一是，靠智能终端和保护装置上的检修硬压板，其投入时装置的GOOSE报文中所有对象的q的Test位在装置中都会置为true，GOOSE接收装置将接收的GOOSE报文中的test位与其自身的检修压板状态比较，两者一致时信号作为有效进行处理或动作；二是，靠保护装置本体上的GOOSE发送软压板和接收软压板，220kV线路一般有GOOSE跳闸出口、母线差动保护启动失灵、智能终端重合闸出口三种发送软压板，软压板可以置为1或0，置为1则表示信号的实际状态，为0则保护始终不动作。智能终端上一般不会有接收软压板，而只有母差保护启动失灵接收软压板，软压板的投入信号和开关量信号是“与”的逻辑，即只有当软压板投入并有相关开关量信号的时候，母差保护装置才会接收到实际的GOOSE报文；三是，靠物理化的隔离措施，智能变电站里不同的控制保护装置之间是依靠光纤传输信号的，因此依靠插拔光纤接口可直接影响GOOSE数据链路的完整性，从而可靠地阻断信號传输。四是，依靠传统的硬压板来影响开关跳闸，在智能终端和开关之间的控制回路中有一个跟传统变电站保护类似的硬压板，这个压板可以作为一个直观的电气断点，运行检修人员可操作此硬压板来控制保护跳闸功能。

2 各种隔离措施的优缺点比较

对于以上的四种安全措施，每种各有不同的优缺点。就投入检修压板来说，其优点是仅需投入被检修设备的检修压板，缺点在于装置异常时可能会存在失效的风险；退出发送软压板的优点与投入检修压板相同，缺点在于软件异常时可能仍会发送GOOSE报文；退出接收软压板的优点在于可对GOOSE报文可靠隔离，缺点在于需要再运行设备上操作，安全措施较为复杂且容易漏掉，而且很多智能终端上也并没有此软压板；断开光纤回路优点在于有明显断点、可实现物理上的可靠隔离，此种措施可靠性最高，但是缺点在于多次插拔光纤会造成对接口的造成一定损坏风险，运行时存在安全风险；退出跳闸出口压板优点也是具有明显电气断点。但不足之处在于会影响其它保护的跳闸功能。

3 GOOSE出口回路双重化安全措施

跟保护需要双重化配置一样，GOOSE出口回路也要拥有双重化的安全措施来保证其不误发报文事件。GOOSE出口回路双重化安全措施配置一般要遵循以下原则：1）要具有明显的电气断点，即退出投入检修状态压板或跳闸出口硬压板；2）GOOSE回路要设置两重或以上的安全措施；3）退出纵联保护的跳闸功能，更改为信号状态；4）为保证光纤回路的完整，应尽量少插拔光纤接口，从而防止插拔造成的损伤或破坏。根据以上4个原则，可有两种常规的双重化安全措施：一是，投入检修状态压板、退出GOOSE发送软压板，此种方式较为方便，所有操作在待检修设备上即可全部完成，不需要涉及其他设备；二是，投入检修状态压板、退出GOOSE接收软压板，这种方式涉及到待检修设备和与接收此设备发出GOOSE报文的其他设备，因此操作起来较为麻烦，也并不是所有设备上都有GOOSE接收软压板，可能需要对智能终端进行技术改进，不过这也带来了可靠性的提高。

4 总结

智能变电站与传统变电站在结构和运维检修方式上都有着较大区别，对于智能变电站某一间隔进行检修时，检修设备与运行设备之间的隔离措施涉及到检修设备GOOSE回路的安全措施，为不影响其他设备运行且操作方便，配置投入检修状态压板、退出GOOSE发送软压板的双重化安全措施操作方便，配置投入检修状态压板、退出GOOSE接收软压板，涉及到运行设备，可靠性得到提高，但同时增加了操作的复杂性。

【参考文献】

[1]范建忠，马千里.GOOSE通信与应用[J].电力系统自动化，2007，31（19）：85-90.

[2]高翔.智能化变电站应用展望化[J].华东电力，2006（8）：47-53.

[3]宋述勇，郝伟，李瑞.智能变电站检修机制探讨[J].山西电力，2013（4）：37-39.

[责任编辑：朱丽娜]