220kV智能变电站组网保护信号分析与验收

220kV智能变电站组网保护信号分析与验收

张仪

国网江苏省电力有限公司扬州供电分公司，江苏扬州225009

摘要:智能变电站有两种信息通信方式,一种是直采直跳(“直接采样”､“直接跳闸”)方式,另一种是组网(GOOSE网络传输)方式｡不同电压等级变电站保护配置､信息类型､信息量等不同,本文以220kV智能变电站为研究对象,对组网保护信号进行了梳理分析,提出了组网保护信号的验收方法,以母线保护启动远跳线路纵差保护为例,对提出的验收方法进行了现场实践｡

关键词:智能变电站,组网保护信号,验收试验

1组网保护信号分析

1.1智能变电站信息通信原则

1)“保护应直接采样,对于单间隔的保护应直接跳闸”;交流采样信息从合并单元到保护装置之间以直连光纤方式(不经过过程层网络交换机)进行物理连接,以SV点对点方式进行采样数据传输,即直采(“直接采样”)方式实现交流采样｡保护动作开出跳闸信号从保护装置到本间隔智能终端之间以直连光纤方式(不经过过程层网络交换机)进行物理连接,以GOOSE点对点方式进行开出(包括开入)信号传输,即直跳(“直接跳闸”)方式实现跳闸｡

2)“继电保护之间的联闭锁信息､失灵启动等信息宜采用GOOSE网络传输方式”[5],即采用组网方式(经过过程层交换机)进行信号传输｡

1.2智能变电站保护信号的类型

智能变电站有两种信息通信模式，一种是直采直跳模式主要是(直接采样、直接跳闸)，而另一种是组网模式主要是以（GOOSE网络传输）进行传输,在智能变电站信号保护中不同电压等级、信息类型、信息等需要使用不同等级的电压进行配置的保护。

2合并单元特殊信号分析及预判处理

(1)同步异常信号｡当GPS对时失败就会出现同步异常告警信号,出现这种信号运维人员要及时做好对时光纤检测,检查是否出现损坏,反之则需要检查对时装置是否正常运作｡

(2)采样异常信号｡如果AD模数转换板以及合并单元CPU无法正常通信,则会发出采样异常信号,甚至会影响保护装置的正常采样,导致保护装置闭锁,严重影响电力系统安全运行｡出现这种信号要求运维人员及时检查背板插件是否接触不良,反之则需要练习设备厂家检测装置｡

(3)硬件自检以及配置文件出错信号｡这种特殊信号诱因较多,如合并单元CPU板自检､DSP硬件自检等｡配置文件出错信号通常会发生在变电站投入运行一段时间之后,如果擅自更改运行装置则很容易出错｡硬件自检信号处理要求设备厂家完成;配置文件出错则需要将装置配置归位｡

(4)GOOSE异常信号｡过程层合并单元作业过程中,需要通过GOOSE网接收母线闸刀位置信号,母线电压信号接收则是由级联FT3完成,任何一个信号接收异常都会引起GOOSE异常信号｡这种异常信号的处理需要对GOOSE网接收口以及发送口进行仔细检查,看是否接反,如若正常则需要检查FT3级联光纤是否被损坏｡

(5)操作箱不一致和PT失压告警信号｡合并单元间隔母线侧闸刀位置信号接收需要经过GOOSE网,过程中该间隔智能终端即为此位置的上送装置,如果仅仅检修智能终端,忽视合并单元检修,则会产生异常告警信号,此异常信号处理只需要检查该间隔智能终端是否检修｡合并单元在切换电压阶段如果两个闸刀处于分位则会出现PT失压信号｡

3组网保护信号验收方法

第一步梳理所要验收变电站涉及组网数据走向的保护功能配置,包括类型和数量组网走向保护信号是指一般情况下220kV智能变电站所包含的组网走向数据类型和数量,但在有些变电站不包含某些功能配置,只需要预留接口｡

例如保护跳闸GOOSE类型的主变保护跳母联(分段)断路器信号在220kV电网运行是环网运行条件下,220kV主变保护跳220kV母联断路器的功能不予实现,因为跳母联断路器可能会破坏220kV环网运行状态,但是要预留220kV主变保护跳220kV母联断路器的物理接口,以备将来随着电网的发展逐渐形成500kV电网的环网运行状态,此时220kV电网开环运行;此时需要配置220kV主变保护跳220kV母联断路器的保护功能配置｡又如保护逻辑功能配合GOOSE类型的母线保护启动远跳线路纵差保护信号在220kV线路只带终端用户负荷的情况可不予实现,因为此220kV线路的对侧无电源,不会发生在本侧的电流互感器和断路器之间发生故障时,母线保护跳开本线路断路器而对侧仍然能提供故障电流的情况｡

第二步,根据第一步确定的变电站涉及组网数据走向的保护功能配置(类型和数量)检查变电站的SCD(SubstationConfig-urationDescription,全站系统配置文件)文件,如与变电站的保护配置不符,则需要联系系统集成商重新配置SCD文件｡

第三步,进行现场试验验证｡若有问题,首先利用通信数据抓包工具对相关联路进行抓包检查,查看通信报文是否正确;抓包工作所采集到报文段是某段时间内的动态通信交互数据,若正确,则证明物理链路和逻辑链路正确,则需要检查试验条件和试验方法是否得当,然后再次进行试验｡若报文数据不正确或无报文数据,则需要进一步检查物理链路和逻辑链路｡检查物理链路是指检查从发送端到接收端的光纤接口､光纤损耗､光交换机是否符合要求｡检查逻辑链路是指检查虚端子､虚连线､MAC地址､交换机的VLAN划分等是否正确｡如物理链路和逻辑链路不正确,则需要重新设置物理链路,重新配置逻辑链路,然后重新进行现场试验验证,直至现场验收试验正确,验收结束｡

4线路保护装置告警信号分析和处理

(1)过程层A网GCBO号GOOSE信号接收中断｡以220kV电压等级智能变电站为例,该智能变电站使用A､B双网配置｡保护装置通过GOOSE网所接收的位置信号､闭锁重合站信号并不是来自于同一个GCB上送的,所以一旦控制块出现断链现象,就会出现GOOSE信号接收中断｡同时智能终端主要是利用同一根光纤发送控制块数据信号,所以一旦控制块出现断链现象,其他的控制块同样也会出现断线问题｡因此,这种线路保护装置告警信号的处理需要在后台完成｡

(2)复采异常信号｡智能变电站与常规变电站很大区别在于,其保护装置能够自检,同时会产生很多软信号,而由于设备构造或者是设备厂家的差异导致信号之间存在一定的差别,所以在复采过程中,如果和主采样存在差异,而且不能满足电力系统百分比要求的情况下,线路保护装置就会发出告警信号,同时也会启动闭锁保护功能｡对于这种异常信号的处理,由于问题出自于设备方面,所以必须由设备供应商派专业技术人员对变电站合并单元复采输出做详细检查,看是否出现异常作业状况｡

(3)GOOSE网络风暴报警信号｡如果线路保护装置在接收信号的过程中,连续收到两帧相同的GOOSE报文,则会发出网络风暴报警信号,当线路保护装置发出这种告警信号,运维人员需要根据GOOSE工作原理以及线路保护装置构造,重点的检测GOOSE交换网络是否出现异常情况,如果交换网络正常运行,则需要查看网络对端装置信号发送是否有异常情况｡

5结语

以母线保护启动远跳线路纵差保护为例,对提出的验收方法进行了现场实践,结果证明所提出的验收方法简单､有效,并且本验收方法已经成功应用于多个220kV智能变电站的验收中,取得良好效果｡

参考文献

[1]倪兆瑞,王延安.智能变电站合并单元延时特性现场测试仪的设计[J].电力系统保护与控制,2014,5(10):119-124

［2］DL／T5149－2001220～500kV变电所计算机监控系统设计技术规程［S］．北京：中国电力出版社，2001