郭飛 曹坤 楊凡

（國(guó)網(wǎng)冀北電力有限公司檢修分公司）

智能變電站雙套智能終端切換方案的研究

郭飛 曹坤 楊凡

（國(guó)網(wǎng)冀北電力有限公司檢修分公司）

本文對(duì)目前部分在建智能變電站中智能終端與測(cè)控之間的上送原則及雙套智能終端切換所存在的問題進(jìn)行了闡述，并對(duì)兩種不同的切換方案進(jìn)行了測(cè)試、分析及對(duì)比。兩種方案的實(shí)現(xiàn)分別基于過(guò)程層的智能終端和間隔層的測(cè)控裝置，并陳述了兩種方案的具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程，而且在遙信電源故障、一次設(shè)備輔助接點(diǎn)卡死及更極端的故障條件下，對(duì)兩種切換方案進(jìn)行測(cè)試。最后簡(jiǎn)單分析了兩種方案對(duì)監(jiān)控自動(dòng)化系統(tǒng)產(chǎn)生的影響及兩者的優(yōu)缺點(diǎn)。

智能變電站；智能終端

0 引言

隨著智能變電站技術(shù)的快速發(fā)展，智能化二次設(shè)備的應(yīng)用也日漸成熟。目前，智能終端作為過(guò)程層設(shè)備與一次設(shè)備采用電纜連接，與保護(hù)、測(cè)控等二次設(shè)備采用光纖連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)一次設(shè)備的測(cè)量、控制等功能[1]。在部分智能變電站的過(guò)程層設(shè)計(jì)方案中，智能終端采用雙套設(shè)計(jì)，以提高對(duì)一次設(shè)備狀態(tài)、位置等信息的準(zhǔn)確反映能力及遙控等功能的可靠性，雙套智能終端均與測(cè)控裝置相連接。在正常運(yùn)行時(shí)，不同的上送原則并不影響“四遙”功能的實(shí)現(xiàn)，而當(dāng)其中一套智能終端出現(xiàn)故障時(shí)，在不同的上送原則下則需要不同的切換方案或方法，以保證數(shù)據(jù)、信號(hào)及命令的正常傳輸和執(zhí)行。本文所研究的內(nèi)容是依據(jù)實(shí)際在建工程中所發(fā)現(xiàn)的問題，經(jīng)過(guò)初步實(shí)驗(yàn)及分析，提出不同的切換方案，并對(duì)不同的切換方案涉及的改動(dòng)及影響進(jìn)行了簡(jiǎn)單的對(duì)比分析。

1 上送原則及存在的問題分析

測(cè)控裝置接收智能終端信號(hào)的原則可以分為單套上送原則、雙套上送原則、主備原則、變化量上送原則[2-5]四類。

1.1 單套上送原則

在單套上送原則下，雙套智能終端只對(duì)應(yīng)雙套保護(hù)裝置，測(cè)控裝置只接收A套智能終端的信號(hào)。這種運(yùn)行方案的可靠性不高，當(dāng)A套智能終端或鏈路發(fā)生任何故障或異常時(shí)，沒有可替代的設(shè)備維持相關(guān)信號(hào)及設(shè)備的正常上送與運(yùn)行。

1.2 雙套上送原則

在雙套上送原則下，測(cè)控裝置接收兩套智能終端的信號(hào)并轉(zhuǎn)發(fā)至站控層，并在系統(tǒng)后臺(tái)間隔畫面中分別顯示A、B兩套智能終端相關(guān)信號(hào)的畫面。在這種運(yùn)行模式下，可以保證兩套智能終端的相關(guān)信號(hào)都反映在運(yùn)行人員面前，且當(dāng)其中一套智能終端異常、故障或鏈路異常甚至斷鏈時(shí)，并不影響對(duì)相關(guān)一次設(shè)備的監(jiān)控。在雙套上送原則下的智能終端應(yīng)具備某些特定告警信號(hào)的互發(fā)功能，例如，A套遙信失電等故障應(yīng)能由B套將信號(hào)上送至測(cè)控裝置，另外，測(cè)控或后臺(tái)應(yīng)能發(fā)現(xiàn)A、B套智能終端不一致的變位信號(hào)，并給出“雙通道不一致”的告警信號(hào)，以方便對(duì)相關(guān)故障點(diǎn)進(jìn)行檢查。但這種運(yùn)行模式無(wú)疑會(huì)額外增加一定量的數(shù)據(jù)傳輸，特別是發(fā)生事故時(shí)，會(huì)對(duì)網(wǎng)絡(luò)通信造成一定的負(fù)擔(dān)，運(yùn)行人員及遠(yuǎn)方監(jiān)控人員也需要處理更多的信號(hào)，增大了運(yùn)行維護(hù)的工作量。

1.3 主備原則

在主備原則下，測(cè)控裝置在正常運(yùn)行時(shí)只接收A套智能終端的信號(hào)或報(bào)文，只有在A套智能終端發(fā)生斷鏈、程序跑死、設(shè)備故障、報(bào)文質(zhì)量位異?；蚺c測(cè)控裝置檢修不一致等情況下，測(cè)控裝置才采用B套智能終端的信號(hào)。采用此種運(yùn)行模式，可以避免單套運(yùn)行可靠性低的問題，且對(duì)網(wǎng)絡(luò)通信不會(huì)造成太大壓力，但需要解決何時(shí)切換至B套智能終端的問題，不僅需要通過(guò)A套智能終端對(duì)自身的運(yùn)行情況進(jìn)行檢查、也需要與B套智能終端進(jìn)行配合，以實(shí)現(xiàn)硬結(jié)點(diǎn)方式或邏輯方式的判斷及對(duì)鏈路通信狀態(tài)的判斷，這就對(duì)裝置的軟件方面提出了更高的要求。

1.4 變化量上送原則

在變化量上送原則下，A、B套智能終端將相關(guān)變位信息都上送至測(cè)控裝置，測(cè)控裝置則以最后接收到的變位也就是最新的變位上送至后臺(tái)，當(dāng)兩套智能終端的變位信息不一致時(shí)，提示為雙通道不一致。這種運(yùn)行模式可以保證相關(guān)的變位信息能夠正確上送的可靠性，而缺陷在于當(dāng)其中一套智能終端由于異?；蚬收习l(fā)生異常變位信息時(shí)，系統(tǒng)不能進(jìn)行有效的判別。

以A套智能終端失電時(shí)的開關(guān)位置雙點(diǎn)信號(hào)為例，位置信號(hào)由“01”或“10”突變?yōu)椤?0”，此時(shí)測(cè)控裝置及后臺(tái)會(huì)顯示開關(guān)位置為不確定態(tài)，不能反映實(shí)際位置，直到一次設(shè)備有真正變位時(shí)，由正常的B套智能終端將新的變位信息上送至測(cè)控裝置。此時(shí)，雙套智能終端其實(shí)是相互獨(dú)立的兩套設(shè)備，并不能起到互為備用，導(dǎo)致其中一套遙信開入電源失電的情況下上送了錯(cuò)誤的遙信信息。本文便是以解決這個(gè)問題為目的展開研究和測(cè)試。

2 解決方案

為實(shí)現(xiàn)智能終端遙信電源失電告警，分別在兩套遙信電源空開上加裝輔助常閉接點(diǎn)，并互相開出到對(duì)方的其中一個(gè)二次告警信息開入通道中，以實(shí)現(xiàn)遙信電源失電的互相告警功能。

2.1 基于智能終端的過(guò)程層解決方案

基于智能終端的過(guò)程層解決方案需要智能終端具備調(diào)整消抖時(shí)間的功能，是通過(guò)設(shè)定智能終端特定開入的消抖時(shí)間，使遙信失電告警GOOSE快于其他GOOSE達(dá)到測(cè)控裝置，時(shí)間差一般為15～20ms，由測(cè)控閉鎖并屏蔽出現(xiàn)故障的一套智能終端所有變位信息。

以A套智能終端遙信電源失電為例，在A套智能終端電源消失時(shí)，首先通過(guò)B套智能終端上送“A套智能終端遙信失電”告警GOOSE給測(cè)控裝置，測(cè)控裝置收到該GOOSE后隨即閉鎖對(duì)A智能終端的GOOSE處理，這樣A套智能終端電源消失后誤發(fā)的GOOSE變位會(huì)被測(cè)控閉鎖不處理。過(guò)程如圖1所示。

圖1 GOOSE上送示意圖

當(dāng)A套智能終端遙信電源恢復(fù)后，測(cè)控通過(guò)判斷檢測(cè)后，延時(shí)1s解除對(duì)A套的閉鎖，并接受之后A套的遙信變位信息。

2.2 基于測(cè)控裝置的間隔層解決方案

在不修改智能終端消抖時(shí)間的前提下，可以在測(cè)控裝置上對(duì)GOOSE報(bào)文的緩存及讀取時(shí)間進(jìn)行程序上的設(shè)置。在滿足正常運(yùn)行要求的前提下，使測(cè)控裝置對(duì)特定的告警GOOSE信號(hào)進(jìn)行優(yōu)先處理，并通過(guò)邏輯判斷實(shí)現(xiàn)當(dāng)其中一套智能終端遙信失電告警時(shí)，能立刻屏蔽掉此套智能終端的遙信信號(hào)；當(dāng)測(cè)控裝置檢測(cè)到智能終端遙信電源恢復(fù)時(shí)，能瞬時(shí)解除閉鎖，而在故障過(guò)程中所發(fā)生的變位信息由另一套正常的智能終端進(jìn)行上送。過(guò)程如圖2所示。

圖2 基于測(cè)控裝置的切換方案示意圖

3 方案測(cè)試及結(jié)果對(duì)比

3.1 方案測(cè)試及結(jié)果

針對(duì)兩套解決方案進(jìn)行了兩種相關(guān)的測(cè)試：模擬只有A套智能終端遙信電源失電的情況；模擬A套智能終端遙信電源失電，同時(shí)，與B套智能終端相連接的一次設(shè)備輔助接點(diǎn)卡死的情況。

當(dāng)A套智能終端遙信電源失電時(shí)，測(cè)控及后臺(tái)仍然保持智能終端發(fā)生故障前的位置信息，在A套智能終端故障復(fù)歸之前的所有變位均能通過(guò)正常的B套智能終端上送至測(cè)控裝置及后臺(tái)。所以，在此種故障情況下，兩套解決方案均能使變位信息如實(shí)地上送，起到切換的作用。

當(dāng)A套智能終端遙信電源失電，同時(shí)，與B套智能終端相連接的一次設(shè)備輔助接點(diǎn)卡死的情況下，此時(shí)遙信變位信息亦不能通過(guò)B套智能終端正確地上送給測(cè)控。基于智能終端的解決方案在A套智能終端遙信電源故障復(fù)歸后，由于測(cè)控取消對(duì)A套智能終端的屏蔽需要一定的時(shí)間，所以在此情況下并不能反映正確的遙信變位信息；而基于測(cè)控裝置的解決方案在A套智能終端恢復(fù)后，能夠立刻取消其對(duì)A套智能終端裝置的屏蔽，此時(shí)的遙信變位信息在故障恢復(fù)后能夠及時(shí)地上送至測(cè)控和后臺(tái)，反映一次設(shè)備位置及其他信號(hào)的實(shí)時(shí)信息。具體過(guò)程如圖3所示。

圖3 故障及切換示意圖

3.2 方案對(duì)比

方案一的優(yōu)點(diǎn)在于簡(jiǎn)單易于實(shí)現(xiàn)，只需要對(duì)智能終端特定告警信號(hào)的消抖時(shí)間進(jìn)行修改，使其滿足時(shí)間差的要求，就可以實(shí)現(xiàn)測(cè)控對(duì)故障智能終端的閉鎖。同時(shí)，在測(cè)控裝置上做出的程序改動(dòng)也較小。而不足之處是目前部分廠商的部分型號(hào)的智能終端消抖時(shí)間等參數(shù)是不能更改的，無(wú)法滿足特定告警信號(hào)優(yōu)先上送以實(shí)現(xiàn)閉鎖等功能。

方案二的優(yōu)點(diǎn)在于不用在智能終端上做出改動(dòng)，只需要在測(cè)控裝置中對(duì)程序作出修改，以確保對(duì)特定的告警信號(hào)優(yōu)先進(jìn)行判斷來(lái)實(shí)現(xiàn)屏蔽故障設(shè)備的功能。任何型號(hào)的智能終端均適用于此套方案；缺點(diǎn)在于對(duì)測(cè)控裝置內(nèi)部所改動(dòng)的設(shè)置或程序是否會(huì)對(duì)運(yùn)行產(chǎn)生潛在的影響還有待進(jìn)一步驗(yàn)證。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)實(shí)際工程問題的研究和分析，針對(duì)變化量上送原則下雙套智能終端的切換問題，以遙信電源失電為例提出了兩種雙套智能終端切換方案，并對(duì)兩種方案做了初步的試驗(yàn)和比較，闡述了兩種方案的實(shí)現(xiàn)方式及其優(yōu)缺點(diǎn)。由于這是目前部分在建智能變電站所面臨的實(shí)際工程問題，所以本文所做的研究能為實(shí)際工程中智能終端、測(cè)控裝置的設(shè)計(jì)、軟件的開發(fā)及實(shí)施過(guò)程中所存在的涉及切換的問題提供一定的參考。

[1] 高翔.智能變電站技術(shù)[M].北京：中國(guó)電力出版社，2012.

[2]倪益民，楊宇，樊陳，等．智能變電站二次設(shè)備集成方案討論[J]．電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2014，38(3)：194—199.

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2017-05-16）