湯雪鵬，高 強，張 駿，王 偉

(國網(wǎng)合肥供電公司，安徽 合肥 230022)

0 引言

近年來，隨著中國經(jīng)濟的快速發(fā)展，電網(wǎng)規(guī)模不斷擴大，變電站建設規(guī)模與日俱增，伴隨著網(wǎng)絡通信技術的日臻成熟，智能變電站建設已經(jīng)成為了變電站建設的主要方向，智能變電站以IEC61850通訊規(guī)約為基礎，將變電站一、二次系統(tǒng)設備按功能分為“三層兩網(wǎng)”[1]，即過程層、間隔層、站控層和過程層網(wǎng)絡、站控層網(wǎng)絡。

如圖1所示，過程層設備包括合并單元、智能終端等；間隔層設備包括保護裝置、測控裝置等二次設備，間隔層和過程層之間的通訊采用GOOSE網(wǎng)絡和SV網(wǎng)絡分別用于傳輸開關量和模擬量信號，間隔層和站控層之間通過MMS網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)。智能變電站用光纜代替了傳統(tǒng)變電站中的電纜，將變電站中的采樣、跳閘和信號傳輸?shù)榷位芈诽摂M化、網(wǎng)絡化，這就給智能變電站的消缺工作帶來了極大不便，傳統(tǒng)變電站中的電纜松動、絕緣不良等缺陷被光纜、光口等功率衰耗過大導致GOOSE或者SV斷鏈缺陷替代，因此，本文著重分析智能變電站中最典型、常見的智能終端GOOSE斷鏈缺陷產(chǎn)生的原因；并給出缺陷的處理方法和流程。

圖1 智能變電站“三層兩網(wǎng)”結構圖

1 智能變電站GOOSE網(wǎng)

1.1 GOOSE鏈路監(jiān)測方式

通用面向對象的變電站事件GOOSE(Generic Object Oriented Substation Event)是IEC61850標準定義的一種快速報文傳輸機制[2]，是間隔層和過程層設備通訊的基礎，如圖2所示。

圖2 GOOSE報文傳輸時間圖

T0為心跳報文，裝置正常運行時每隔T0時間發(fā)送一次當前狀態(tài)，即心跳報文。當裝置有事件發(fā)生(如保護動作)時，GOOSE數(shù)據(jù)集中的數(shù)據(jù)發(fā)生變化，裝置立即發(fā)送該數(shù)據(jù)集的所有數(shù)據(jù)，然后間隔T1發(fā)送第2幀、第3幀，間隔T2、T3發(fā)送第4幀、第5幀，T2為2倍的T1，T3為2倍的T2，后續(xù)報文以此類推，直到增加到T0，報文再次成為心跳報文。工程中，T1設置為2ms，心跳報文T0設置為5s，對傳輸過程進行了精簡，一般共發(fā)5幀數(shù)據(jù)，即以0ms-2ms-2ms-4ms-8ms的時間間隔重發(fā)GOOSE報文，連發(fā)5幀后便以5000ms的時間間隔變成心跳報文，報文的允許存活時間為2倍的T0，若超過2倍的存活時間(4倍的T0=20s)裝置沒有收到GOOSE報文即判斷為GOOSE斷鏈，發(fā)GOOSE斷鏈告警信號，由此，通過GOOSE通信機制來實現(xiàn)對裝置間二次回路狀態(tài)的在線監(jiān)測。

1.2 智能終端GOOSE斷鏈物理原因

智能變電站中，設備正常運行情況下，對于波長1310nm光纖光口的發(fā)送功率為-20～-14dBm，接收功率為-31～-14dBm；波長為850nm光纖光口發(fā)送功率為-19～-10dBm，接收功率為-24～-10dBm[3]。當智能終端的光口接收到的光功率衰耗大于-31dBm(1310nm)或-24dBm(850nm)時，智能終端會報GOOSE異常，后臺報智能終端GOOSE斷鏈。GOOSE板損壞、背板光口損壞、光纖折斷、交換機故障、交換機光口故障等多種因素均會導致光纖衰耗過大，進而導致GOOSE斷鏈。由于智能終端和保護和測控裝置不同，沒有液晶顯示，繼電保護專業(yè)人員無法通過光纖異常燈來判斷是哪個光口斷鏈，為防止在缺陷處理時插拔光纖造成保護裝置誤動、拒動，因此，處理GOOSE斷鏈缺陷時，應首先做出相應判斷，停用相關保護后，再對缺陷進行處理。智能終端GOOSE命令涉及到母差保護GOOSE直接跳閘命令、線路保護直接跳閘命令以及測控裝置的遠方分合閘命令的接收，因此，智能終端出現(xiàn)GOOSE斷鏈，是緊急缺陷，涉及到故障出現(xiàn)時，保護跳閘命令能否傳送到智能終端，進而跳開開關，隔離故障，應盡快處理。

2 智能終端GOOSE斷鏈的定位及處理

2.1 智能變電站GOOSE網(wǎng)信息流

GOOSE網(wǎng)主要用于智能設備之間傳送開關量狀態(tài)信號、保護跳合閘信號及聯(lián)、閉鎖信號。220kV變電站中，線路保護、主變保護及母線保護到智能終端采用的是GOOSE直接跳閘方式，如圖3所示，可以看出直跳GOOSE鏈路路徑為：線路保護裝置經(jīng)尾纜跳接至光配1，光配1經(jīng)熔接的光纜接至現(xiàn)場光配2，現(xiàn)場光配2經(jīng)尾纜跳接至智能終端背板直跳口1；母差保護裝置經(jīng)屏間的長尾纜跳接至光配1，光配1經(jīng)熔接的光纜接至現(xiàn)場光配2，現(xiàn)場光配2經(jīng)尾纜跳接至智能終端背板直跳口2，即保護裝置到智能終端不經(jīng)過交換機；測控裝置到智能終端采用GOOSE組網(wǎng)方式，其鏈路路徑為：測控裝置經(jīng)長尾纜跳接至保護屏上的間隔交換機，間隔交換機經(jīng)尾纜跳接至光配1，光配1經(jīng)熔接的光纜接至現(xiàn)場光配2，現(xiàn)場光配2經(jīng)尾纜跳接至智能終端背板組網(wǎng)口3；母線保護、線路保護、主變保護、合并單元、智能終端、測控裝置等設備均經(jīng)過光纜接入220kV中心交換機，將各自的組網(wǎng)信號傳送至220kV中心交換機，220kV故障錄波器通過中心交換機取SV模擬量信號和GOOSE開關量信號。

圖3 220kV智能變電站GOOSE網(wǎng)絡圖

2.2 智能終端GOOSE斷鏈的定位

以220kV線路智能終端為例，智能終端有三個接收光口，分別為GOOSE組網(wǎng)光口1、母差保護直跳光口2、線路保護直跳光口3，當智能終端面板上GOOSE異常燈點亮時，應該為三個光口中的至少一個發(fā)生GOOSE斷鏈，由于智能終端無顯示屏，現(xiàn)場人員無法確定斷鏈發(fā)生在哪個光口，此時，需要用智能終端廠家的模擬液晶界面，通過筆記本連接智能終端，查看斷鏈報文，對斷鏈光口進行確認，以長園深瑞公司的模擬液晶界面為例[4]。

圖4 模擬液晶斷鏈界面

如圖4所示，當智能終端GOOSE組網(wǎng)斷鏈時，模擬液晶顯示GOCB02組網(wǎng)口A通訊中斷，GOOSE控制塊為CL2204PIGO01，CL代表測控裝置斷鏈；當線路保護直跳斷鏈時，模擬液晶顯示GOCB00直連口通訊中斷，GOOSE控制塊為PL2204APIGO，PL代表線路保護裝置斷鏈；當母差保護直跳斷鏈時，模擬液晶顯示GOCB01直連口通訊中斷，GOOSE控制塊為PM220APIGO，PM代表母差保護裝置斷鏈，其他繼電保護廠家的模擬液晶原理一樣，可以通過模擬液晶來查看智能終端的斷鏈告警信息。

2.3 智能終端GOOSE斷鏈的處理

2.3.1 處理前的安全措施

由于智能終端出現(xiàn)GOOSE斷鏈后，與之對應的保護可能已經(jīng)不具備實現(xiàn)跳閘傳輸?shù)墓δ埽虼?，為防止在處理缺陷過程中造成保護誤動、拒動，GOOSE斷鏈位置定位后，在進行缺陷處理前，需要將和該智能終端相關的保護停用，安全措施如下：

(1) 將相對應的母差保護停用；

(2) 將相對應的線路保護停用；

(3) 將智能終端檢修硬壓板投入。

2.3.2 處理流程

安全措施做好后，現(xiàn)場采用分段針對確定的鏈路進行分段查找，以確定斷鏈位置，然后更換備用光纖或備用口，直至消除GOOSE斷鏈缺陷。

2.3.2.1 處理缺陷需準備的工具

處理GOOSE斷鏈缺陷，現(xiàn)場需攜帶以下工具：(1)武漢凱默DM5000E手持式光數(shù)字測試儀；(2)光功率計；(3)光筆；(4)ST-ST轉換頭；(5)LC-ST尾纖。

2.3.2.2 GOOSE組網(wǎng)斷鏈處理流程

若采用模擬液晶界面顯示，斷鏈發(fā)生在GOOSE網(wǎng)口，處理缺陷采用武漢凱默DM5000E手持式光數(shù)字測試儀依次對以下光口進行光功率測試，直至接收功率在合格范圍內(nèi)：(1)智能終端組網(wǎng)收口RX光纖；(2)現(xiàn)場光配2的GOOSE組網(wǎng)RX口；(3)保護屏光配1上智能終端GOOSE組網(wǎng)RX光纖；(4)間隔交換機上智能終端GOOSE組網(wǎng)的TX口；(5)間隔交換機測控組網(wǎng)的RX口光纖；(6)測控裝置的背板的TX口。若在(2)處接收功率合格，說明是光配2至智能終端背板的尾纜衰耗過大，需更換新的尾纜，并重新測試智能終端背板光功率合格，恢復光纖后，GOOSE異常消失；若(3)處接收功率合格，說明是光配1和光配2之間隔光纜出現(xiàn)問題，需更換備用光纜的備用芯，通過用光筆確定光纜備用芯的兩端光配的對應光口，然后用光功率計發(fā)端在一端發(fā)送光功率，在另一端用光功率收端檢查備用光纜的衰耗是否滿足要求，檢查合格后，更換光纜備用芯，恢復光纖后，GOOSE異常消失。通過此種方法可以逐段判斷出問題光纖或光口，采取更換備用光纜或備用口的措施解決。

2.3.2.3 線路保護直跳斷鏈處理流程

若采用模擬液晶界面顯示，斷鏈發(fā)生在線路保護直跳光口，處理流程和3.3.2.2一致，依次對以下光口進行光功率測試，直至接收功率在合格范圍內(nèi)：(1)智能終端線路保護直跳收口RX光纖；(2)現(xiàn)場光配2的線路保護直跳RX口；(3)保護屏光配1上智能終端線路保護直跳RX光纖；(4)線路保護裝置直跳TX口。通過3.3.2.2中的方法逐段判斷出問題光纖或光口，采取更換備用光纜或備用口的措施解決。

2.3.2.4 母差保護直跳斷鏈處理流程

若采用模擬液晶界面顯示，斷鏈發(fā)生在母差保護直跳光口，處理流程和3.3.2.2一致，依次對以下光口進行光功率測試，直至接收功率在合格范圍內(nèi)：(1)智能終端母差保護直跳收口RX光纖；(2)現(xiàn)場光配2的母差保護直跳RX口；(3)保護屏光配1上智能終端母差保護直跳RX光纖；(4)母線保護裝置直跳TX口。通過3.3.2.2中的方法逐段判斷出問題光纖或光口，采取更換備用光纜或備用口的措施解決。

3 結束語

本文介紹了智能變電站中智能終端斷鏈時的準確定位方法與處理措施，同樣適用于智能變電站中其他裝置GOOSE斷鏈的情況。為了減少后期GOOSE斷鏈的發(fā)生，在新建智能變電站驗收時，應對各光纖、光口及備用光纖、光口進行光功率測試，確保各光纜衰耗在合格范圍內(nèi)；在智能變電站日常運行和檢修中應加強對各個設備光口的維護，備用光口應套上防塵罩，避免光口直接暴露在空氣中，同時應盡量少插拔光纖，以免損傷光纖和光口。