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        智能變電站工程調(diào)試中若干故障的分析與解決

        2021-02-26 08:19:48彭湃
        農(nóng)村電氣化 2021年2期
        關(guān)鍵詞:智能故障

        彭湃

        (廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司肇慶供電局,廣東 肇慶 526060)

        近年來,智能變電站的建設(shè)越來越多,與常規(guī)站相比,智能站在物理連線、通信管理及維護(hù)管理等方面更加凸顯其智能化,尤其是虛端子的引入取代了常規(guī)站中保護(hù)測(cè)控裝置端子排上的電纜接線,相應(yīng)地,這些給現(xiàn)場繼保檢修人員在維護(hù)調(diào)試管理上增加了難度和挑戰(zhàn),同時(shí)也是電力建設(shè)的變革。

        1 智能站原理結(jié)構(gòu)

        智能站的基礎(chǔ)是各個(gè)二次設(shè)備間基于IEC 61850協(xié)議,以統(tǒng)一的模型進(jìn)行設(shè)備間的通信。在邏輯功能上由過程層、間隔層和站控層3層設(shè)備所組成,二次設(shè)備間通信是采用站控層網(wǎng)絡(luò)和過程層網(wǎng)絡(luò),即全站“三層兩網(wǎng)”結(jié)構(gòu),如圖1所示。

        圖1 智能站基本結(jié)構(gòu)圖

        站控層網(wǎng)絡(luò)(MMS網(wǎng))實(shí)現(xiàn)站控層設(shè)備和間隔層設(shè)備的連接,過程層網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)間隔層設(shè)備和過程層設(shè)備的連接。過程層設(shè)備包含合并單元、智能終端以及在線監(jiān)測(cè)裝置等;間隔層設(shè)備包含保護(hù)裝置、測(cè)控裝置、數(shù)字電度表、故障錄波裝置等;站控層設(shè)備包含監(jiān)控后臺(tái)機(jī)、遠(yuǎn)動(dòng)主機(jī)、GPS對(duì)時(shí)等。

        2 SCD文件概述

        SCD(substation configuration description)是一整個(gè)變電站的配置描述,涵蓋所有IED的實(shí)例配置和通信參數(shù),IED之間的通信配置及變電站一次系統(tǒng)結(jié)構(gòu),以及信號(hào)聯(lián)系信息,由系統(tǒng)集成廠商完成[1]。SCD文件應(yīng)由

        節(jié)點(diǎn)(版本信息)、通信管理、IED管理組成。另外,SCD的配置過程中遵循一種共同的規(guī)則和標(biāo)準(zhǔn),就是SCL語言,它是變電站配置描述語言,也是IEC 61850的模型語言,以此語言為基礎(chǔ),各廠家設(shè)備實(shí)現(xiàn)互操作。對(duì)于SCD文件的理解對(duì)智能站缺陷的原因及如何根本上杜絕此類事件的發(fā)生有著重要的意義。

        3 現(xiàn)場各類故障及處理過程

        在智能變電站實(shí)際工程調(diào)試中,主要出現(xiàn)的故障有:保護(hù)測(cè)控裝置SV采樣異常、鏈路通信異常、虛端子連線故障,此外,文獻(xiàn)[2-4]分析了智能變電站故障的快速定位及診斷。處理這些現(xiàn)場實(shí)際遇到的缺陷,尤其是裝置斷鏈情況,可能需要使用到抓包工具,如思源UDMView或手持式數(shù)字分析儀ONLLY-i8,下面就這3種典型故障對(duì)其現(xiàn)象及缺陷處理過程進(jìn)行詳細(xì)的分析。

        3.1 SV采樣故障及處理

        線路保護(hù)裝置采樣故障除了常見的一次設(shè)備互感器TA/TV、合并單元、ICD模型文件錯(cuò)誤以及裝置采樣板件損壞外,還主要存在SCD文件SV數(shù)據(jù)上虛端子連線方面的問題,下面對(duì)其進(jìn)行分析。

        SV數(shù)據(jù)組合虛端子連線時(shí)連接不對(duì)應(yīng)導(dǎo)致。發(fā)布方電流(序號(hào)1的保護(hù)1A相電流采樣值1)與訂閱方電壓(序號(hào)1的保護(hù)A相電壓Ua1)相連,發(fā)布方電流(序號(hào)1的保護(hù)1A相電流采樣值1)與訂閱方反向電流(序號(hào)15的保護(hù)A相電流Ia1(反)),這些都會(huì)導(dǎo)致裝置采樣故障,從而影響保護(hù)邏輯,導(dǎo)致誤動(dòng)或拒動(dòng)。

        此外,裝置面板若出現(xiàn)SV_A(A)網(wǎng)鏈路出錯(cuò),則SV_A(B)網(wǎng)斷鏈;若裝置SV采樣數(shù)據(jù)無效,MU有通道但數(shù)據(jù)置無效,即發(fā)送采樣值報(bào)文中品質(zhì)的Test位應(yīng)置True,可能是合并單元裝置檢修壓板投入。一般地,若裝置采樣值顯示為0,還應(yīng)首先檢查“SV接收”壓板是否退出。

        3.2 GOOSE鏈路通信故障及處理

        智能站中出現(xiàn)概率較大的故障是裝置出現(xiàn)鏈路通信中斷,此時(shí)裝置液晶面板上一般會(huì)出現(xiàn)相關(guān)的通信斷鏈報(bào)文,以保護(hù)裝置與其智能終端來說,在保護(hù)裝置上切換到“廠家設(shè)置”菜單,選擇相關(guān)的通信板件號(hào),選擇保護(hù)裝置的智能終端,若保護(hù)裝置長時(shí)間收不到智能終端的GOOSE報(bào)文,就會(huì)在保護(hù)裝置上出現(xiàn)GOOSE接收A(B)網(wǎng)斷鏈,一般地,取兩倍的允許生存時(shí)間(TAL)作為GOOSE斷鏈的判斷條件,允許生存時(shí)間取T0時(shí)間兩倍,即10 s,故接收方判斷裝置GOOSE斷鏈時(shí)間為20 s。長園深瑞主變保護(hù)裝置,型號(hào)PRS-778T1-DA-G,其IED Name為PT220A的鏈路狀態(tài),在“調(diào)試信息”里選擇相應(yīng)的板件號(hào)11,得知主變保護(hù)鏈路通信正常,發(fā)送源是智能終端IT2201ARPIT,主變保護(hù)每10 s接收到智能終端2幀數(shù)據(jù),總共接收8幀的數(shù)據(jù)包。

        若通信中斷,則面板顯示鏈路通信中斷,且10 s接收0幀數(shù)據(jù),遇到此類問題,首先查看智能站的網(wǎng)絡(luò)分析儀或智能錄波裝置來鎖定間隔裝置,若智能站沒有配置這些智能設(shè)備,則可以使用抓包工具,如思源UDMView或手持式數(shù)字分析儀ONLLY-i8進(jìn)行相關(guān)設(shè)備間鏈路的抓包分析;接著應(yīng)檢查相應(yīng)間隔的光口是否損壞、插反,光口組網(wǎng)是否直連,此外,光纖是否插反、折斷、松動(dòng)等;最后是對(duì)SCD文件私有屬性、端口訂閱、MAC地址、修正次數(shù)進(jìn)行檢查,尤其是在擴(kuò)建、新建或技改中尤為重要。

        以母線保護(hù)與主變智能終端通信故障來分析,情況一,若主變智能終端訂閱方接收端口配置了10-A和10-B,沒有配置10-C,而若母線保護(hù)正好接入主變智能終端的10-C光纖口,則主變智能終端無法接收母線發(fā)送的GOOSE報(bào)文而判鏈路中斷;情況二,如果報(bào)文發(fā)送方母線保護(hù)裝置的私有屬性沒有配置端口或端口不在11號(hào)板件(以BP-2C母線保護(hù)裝置為例,GOOSE發(fā)送則固定在11號(hào)板件),則接收方也同樣為斷鏈,私有屬性發(fā)送端口號(hào)可以自定義。情況三,若母線保護(hù)裝置或主變智能終端的MAC地址、APPID或修正次數(shù)等配置文件有誤,裝置之間無法識(shí)別,報(bào)文同樣也無法接收,故而裝置會(huì)判GOOSE斷鏈。

        3.3 虛端子信號(hào)故障及處理

        智能站在調(diào)試或運(yùn)維中信號(hào)誤發(fā)或拒發(fā)等故障時(shí)有發(fā)生,智能站中虛端子代替物理端子,邏輯連接代替物理連接[5-7]。在調(diào)試中,核對(duì)裝置遙信時(shí),若裝置無法收到或收到錯(cuò)誤信號(hào)時(shí),則很大可能是虛端子連線錯(cuò)誤,此時(shí),打開SCD配置工具,找到相應(yīng)間隔裝置的GOOSE數(shù)據(jù)組合配置,根據(jù)設(shè)計(jì)院提供的虛端子表核實(shí)連接是否正確,并確認(rèn)裝置發(fā)布方所選的虛端子是否與訂閱方對(duì)應(yīng)。

        以線路智能終端與母線保護(hù)為例,虛端子連線中,假設(shè)線路接到母線保護(hù)的支路6,發(fā)布方為IL2201A[220kV線路一智能終端],訂閱方PM2201A[220 kV母差A(yù)保護(hù)],若發(fā)布方將序號(hào)為5的帶有時(shí)標(biāo)的閘刀1位置(Pos.t)與訂閱方的支路6_1G刀閘位置(DPCSO1)相連,母線保護(hù)裝置就無法收到線路一的刀閘1位置,正確應(yīng)將序號(hào)4相連,類似這種故障很多,除去通信鏈路、端口訂閱、MAC地址及APPID外,一般就是虛端子錯(cuò)誤連線。

        4 其他常見缺陷及處理

        4.1 裝置光纖接口損壞處理

        智能站二次設(shè)備由于運(yùn)行時(shí)間較長,不免會(huì)發(fā)生光纖接口損壞的情況,遇到此缺陷,一般分3步;第一步,現(xiàn)場查看裝置是否有備用的光纖口,若沒有那只能更換板件來消缺,若有,則用SCD配置工具查看該裝置備用光纖口是否有配置私有屬性和接收端口,現(xiàn)場更多情況是備用光纖口在投產(chǎn)時(shí)已經(jīng)配置私有屬性,但沒有配置接收口,因?yàn)榕渲脗溆媒邮湛诙鴮?shí)際接收不到數(shù)據(jù)幀裝置就會(huì)報(bào)鏈路中斷,這在后臺(tái)或網(wǎng)分均可查到。第二步,使用相關(guān)廠家的SCD配置工具,導(dǎo)入全站SCD文件,打開IED管理,選擇GSE控制塊,進(jìn)行私有屬性(如果私有屬性沒有配置該備用端口)配置和按照Gocb進(jìn)行端口訂閱的配置。第三步,重新下載CID/CCD或GO/SV配置文件,觀察鏈路是否正常。

        此外,依據(jù)上述在對(duì)備用光纖口進(jìn)行接收口的端口訂閱時(shí),發(fā)現(xiàn)SCD文件訂閱端口選項(xiàng)中無此備用口10-B,只有10-A、10-C、10-D以及3-A、3-B端口,且Altova XML Spy軟件編輯SCD文件的確沒配置該端口,這種情況相對(duì)較復(fù)雜。此時(shí),可以利用Altova XML Spy軟件,找到相應(yīng)的端口配置語言進(jìn)行相關(guān)端口修改配置,然后利用SCD配置工具重新打開該文件,并核查文件無誤后下裝文件到裝置。

        4.2 VLAN-ID劃分導(dǎo)致流量故障

        VLAN,即虛擬局域網(wǎng),將局域網(wǎng)(LAN)設(shè)備從邏輯上劃分成一個(gè)個(gè)的網(wǎng)段,從而實(shí)現(xiàn)了虛擬工作組內(nèi)部的數(shù)據(jù)通信。默認(rèn)情況下,交換機(jī)將收到的多播報(bào)文全網(wǎng)廣播,這將造成裝置收到大量與自身無關(guān)的報(bào)文,尤其是網(wǎng)絡(luò)中有采樣值報(bào)文時(shí),往往容易造成裝置CPU過載、鏈路中斷現(xiàn)象,VLAN的作用是基于IEC 61850標(biāo)準(zhǔn),將智能站過程層SV、GOOSE報(bào)文均使用多播地址傳送,對(duì)報(bào)文進(jìn)行過濾,篩選出裝置所需要的報(bào)文。

        首先,打開瀏覽器,輸入廠家交換機(jī)的登錄地址、用戶名、密碼進(jìn)入交換機(jī)。接著,查看交換機(jī)VLAN-ID及其端口定義,不同ID可能劃分的端口數(shù)量不同,但要與SCD文件通信管理中的VLAN劃分裝置一一對(duì)應(yīng),否則就會(huì)出現(xiàn)裝置某個(gè)端口接收不到任何數(shù)據(jù)幀或丟幀,從而出現(xiàn)斷鏈問題。

        5 結(jié)束語

        智能變電站是電力系統(tǒng)的一次技術(shù)革命。智能站較常規(guī)戰(zhàn),其二次系統(tǒng)的硬件和軟件都發(fā)生巨大的變化,必然導(dǎo)致檢修維護(hù)和管理方式的變化。本文基于作者在工程調(diào)試中遇到的SV采樣異常、GOOSE通信斷鏈、虛端子連線以及VLAN-ID劃分等各類缺陷,涉及到智能站的ICD文件導(dǎo)入、IED文件配置、端口訂閱、光纖連接等環(huán)節(jié),其中用到SCD配置工具,抓包工具思源UDMView及XML編輯器Altova XML Spy工具。詳細(xì)分析了典型缺陷的處理過程,這在實(shí)際智能站的運(yùn)維中起到一定的指導(dǎo)意義。

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