玉溪供電局 時 娟 雷亞蘭

智能變電站針對站內(nèi)監(jiān)控設(shè)備、保護(hù)設(shè)備、故障錄波設(shè)備、防誤操作設(shè)備、電量采集設(shè)備、直流設(shè)備，以及其他智能設(shè)備所產(chǎn)生的所有二次信息進(jìn)行了綜合的分類；并依據(jù)IEC61850標(biāo)準(zhǔn)中信息描述的方法進(jìn)行了信息的統(tǒng)一建模，做到了變電站信息源的唯一性、一致性、正確性。將原來變電站中數(shù)套二次系統(tǒng)[1]簡化為一套二次系統(tǒng)，集成了后臺監(jiān)控、保信管理系統(tǒng)、防誤操作系統(tǒng)，以及其他智能設(shè)備管理系統(tǒng)等，將大大簡化變電站二次系統(tǒng)的配置，極大地降低了變電站的造價及維護(hù)、運(yùn)行成本。

1 品質(zhì)因數(shù)對保護(hù)的影響

1.1 SV 無效數(shù)據(jù)對站內(nèi)繼電保護(hù)的影響

第一，保護(hù)電壓是無效數(shù)據(jù)：保護(hù)電壓顯示采樣值無效，現(xiàn)場處理方式與保護(hù)裝置報TV 斷線處理方式相似。第二，保護(hù)電流是無效數(shù)據(jù)：閉鎖保護(hù)裝置的差動保護(hù)、距離保護(hù)、零序過流保護(hù)、過負(fù)荷保護(hù)等保護(hù)功能。第三，啟動電流是無效數(shù)據(jù)：電壓+24V 開放啟動板的條件，切換到電流保護(hù)通道進(jìn)行計(jì)算，啟動板在此情況下根據(jù)電流保護(hù)通道的計(jì)算結(jié)果自動判斷是否需要啟動。當(dāng)啟動電流處于檢修狀態(tài)或啟動電流的數(shù)據(jù)值是無效數(shù)據(jù)時，應(yīng)對保護(hù)板的程序不產(chǎn)生任何影響。第四，啟動電壓是無效數(shù)據(jù)：對保護(hù)不產(chǎn)生影響，僅用于與保護(hù)電壓進(jìn)行相互比較，互校不一致閉鎖保護(hù)。第五，同期電壓是無效數(shù)據(jù)：當(dāng)同期電壓與檢定重合閘方式無關(guān)聯(lián)時，不產(chǎn)生“同期電壓數(shù)據(jù)無效”的信息。當(dāng)同期電壓是無效數(shù)據(jù)時，與同期電壓關(guān)聯(lián)的重合閘檢定方式進(jìn)行閉鎖。第六，相電流任意側(cè)是無效數(shù)據(jù)：僅對本側(cè)過電流保護(hù)和差動保護(hù)進(jìn)行閉鎖。第七，零序電流任意側(cè)是無效數(shù)據(jù)：僅對本側(cè)零序過流保護(hù)整定為外接零序的進(jìn)行閉鎖。第八，間隙電流任意側(cè)是無效數(shù)據(jù)：僅對本側(cè)間隙零序過流保護(hù)進(jìn)行閉鎖。第九，電壓任意側(cè)是無效數(shù)據(jù)：對本側(cè)零序過壓保護(hù)進(jìn)行閉鎖，本側(cè)所有數(shù)據(jù)與電壓相關(guān)均自動判為不滿足條件，可通過其他側(cè)啟動復(fù)壓元件，退出方向過流保護(hù)。

第十，母線電壓是無效數(shù)據(jù)：母線電壓顯示的采樣值是無效的，保護(hù)裝置不閉鎖保護(hù)，且母線電壓開放。第十一，支路電流是無效數(shù)據(jù)：支路電流的采樣值是無效的，對相應(yīng)保護(hù)裝置支路的失靈保護(hù)和差動保護(hù)進(jìn)行閉鎖，不受影響保護(hù)裝置其他支路的失靈保護(hù)。第十二，母聯(lián)支路電流通道數(shù)據(jù)無效：顯示無效采樣值，閉鎖保護(hù)裝置的母聯(lián)保護(hù)，母線保護(hù)自動互聯(lián)。第十三，母線電壓是無效數(shù)據(jù)：母線電壓顯示采樣值無效，保護(hù)裝置的保護(hù)不閉鎖，母線電壓處于開放狀態(tài)。

1.2 SV 數(shù)據(jù)失步對繼電保護(hù)的影響

第一，電流電壓任一失步：PMU 電壓和MU電流任意一項(xiàng)失步，處理情況與保護(hù)裝置PT 斷線相似。第二，同期電壓失步：當(dāng)同期電壓與重合閘方式無關(guān)時，不報送“同期電壓數(shù)據(jù)失步”信息。當(dāng)同期電壓發(fā)生數(shù)據(jù)失步時，對重合閘檢定方式與同期電壓相關(guān)的保護(hù)進(jìn)行閉鎖。第三，相電流任一側(cè)失步數(shù)據(jù)：保護(hù)裝置的差動保護(hù)閉鎖，如果采用和電流作為本側(cè)的后備保護(hù)電流，則閉鎖保護(hù)裝置的后備保護(hù)。第四，外接零序電流任意側(cè)失步數(shù)據(jù)：對保護(hù)裝置無影響。第五，間隙電流任意側(cè)失步數(shù)據(jù)：對保護(hù)裝置無影響。第六，電壓電流后備保護(hù)相對失步：保護(hù)裝置的方向元件不滿足條件。第七，母線電壓失步：保護(hù)裝置的保護(hù)不閉鎖，并且開放母線電壓。第八，支路電流失步：僅保護(hù)裝置的差動保護(hù)閉鎖。第九，母聯(lián)支路電流失步：母線自動互聯(lián)。

2 GOOSE

2.1 GOOSE 定義

即面向通用對象的事件，是IEC 61850中用于滿足綜自系統(tǒng)快速報文的機(jī)制，提供了利用組播服務(wù)向多個物理設(shè)備同時傳輸同一個通用事件信息。GOOSE 傳輸?shù)臄?shù)據(jù)類：布爾量，整型，浮點(diǎn)型，位串，時間。

2.2 GOOSE 發(fā)送機(jī)制

GOOSE 采用連續(xù)多次傳送的方式實(shí)現(xiàn)可靠傳輸：T1=2ms，T2=4ms，T3=8ms，T0=5s。GOOSE發(fā)送機(jī)制如圖1所示。

圖1 GOOSE 發(fā)送機(jī)制

當(dāng)設(shè)備狀態(tài)發(fā)生變化時，智能電子裝置將會依據(jù)變化的報告，將二進(jìn)制對象進(jìn)行高速傳送，形成面向?qū)ο蟮耐ㄓ檬录蟾?，報告包含：設(shè)備狀態(tài)、啟動元件、輸出元件和繼電器等每一個雙點(diǎn)的實(shí)際、虛擬的命令。在第一次發(fā)生報告后，每間隔2、4、8…60000ms 依次重發(fā)。GOOSE 報告可以將跳閘信號進(jìn)行高速傳輸，具備較高的成功率。GOOSE 服務(wù)可以在網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路層直接進(jìn)行映射，重要信息可以確保優(yōu)先傳送，采用廣播地址方式將信息進(jìn)行多路發(fā)送。

3 智能變電站對時方式

3.1 IEEE1588[2]對時方式

該標(biāo)準(zhǔn)定義了四種報文消息：Sync、Followup、DelayReq 和DelayResponse，以測量時間和路徑延遲，也稱為延遲請求響應(yīng)機(jī)制。

3.2 兩步法

兩步法中Sync 報文的發(fā)送時間是主時鐘發(fā)送報文的估計(jì)值，還需要使用跟隨報文發(fā)送真實(shí)的時間t1，若主時鐘以太網(wǎng)芯片硬件支持，Sync 報文也可直接發(fā)送真實(shí)時間t1。目前智能變電站中廣泛應(yīng)用兩部時鐘。智能變電站兩步法對時方式如圖2所示。

圖2 智能變電站兩步法對時方式

3.3 延遲請求響應(yīng)機(jī)制

在t1時刻，主時鐘向從時鐘發(fā)送同步報文：從時鐘接收到報文進(jìn)行解析后，能夠得到主時鐘發(fā)送來的真實(shí)值，將解析后的真實(shí)值與自身的同步時間t2相減，可以得到：t2-t1=meanPathDelay+Offset。從時鐘在t3時刻發(fā)送DelayRequest 消息，主時鐘記錄消息到達(dá)時間t4，并發(fā)送消息DelayResp，該消息中含有t4時間戳：t4-t3=meanPathDelay-Offset，meanPathDelay=((t2-t1)+(t4-t3))/2，Offset=((t2-t1)-(t4-t3))/2。延遲請求機(jī)制如圖3所示。

圖3 延遲請求機(jī)制

4 智能變電站網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

智能變電站采用三層（即站控層、間隔層、過程層）和兩網(wǎng)（即過程層網(wǎng)絡(luò)、站控層網(wǎng)絡(luò)）的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。如圖4所示為智能站網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

圖4 智能站網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

4.1 站控層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

站控層設(shè)備包括監(jiān)控系統(tǒng)、通信設(shè)備、高精度對時設(shè)備等，可對站內(nèi)設(shè)備實(shí)現(xiàn)監(jiān)測、控制、信息交互等功能。站控層網(wǎng)絡(luò)用于MMS、GOOSE、SNTP 報文的傳遞。MMS 主要使用在間隔層、站控層的服務(wù)器端/客戶端的通信，傳輸帶時標(biāo)信號、測量、文件、定值、控制等信息。GOOSE 主要使用在間隔間五防的聯(lián)鎖閉鎖信息。SNTP 主要使用在站控層設(shè)備間的對時功能。

4.2 過程層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

過程層：一般按電壓等級分別組網(wǎng)，220kV 及以上變電站雙重化星型，110kV 變電站推薦單星型，內(nèi)橋或線變組可不組網(wǎng)。過程層主要包含斷路器、變壓器、電壓互感器、電流互感器、隔離開關(guān)、智能終端、合并單元等獨(dú)立的智能設(shè)備。合并單元：使電壓、電流的模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的智能設(shè)備。GOOSE 網(wǎng)：GOOSE 主要使用在過程層設(shè)備與間隔層[3]設(shè)備之間、間隔層裝置各設(shè)備之間的信號快速傳遞。SV 網(wǎng)：傳遞電壓、電流二次值的數(shù)字量。過程層網(wǎng)絡(luò)：傳遞SV、GOOSE 報文，使用在過程層設(shè)備和間隔層設(shè)備之間、間隔層裝置各設(shè)備之間的信息傳遞。虛端子：用于描述SV、GOOSE 報文傳輸信號的總稱，用于對間隔層、過程層，以及相互之間關(guān)聯(lián)的二次信號，類似于傳統(tǒng)廠站屏柜上的端子。

5 結(jié)語

隨著社會的不斷進(jìn)步，科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，智能變電站將迎來高速發(fā)展的黃金時期，采用光纖代替?zhèn)鹘y(tǒng)電纜，不但能夠高度集成電子設(shè)備、降低能源耗費(fèi)、改善環(huán)境，還具有更大的傳輸距離、更高擴(kuò)展性；智能站在收集信息和對信息進(jìn)行分析后，可以將分析后的信息在內(nèi)部充分共享，并且能夠和電網(wǎng)內(nèi)錯綜復(fù)雜的各系統(tǒng)體系相互間進(jìn)行高效互動，保證電力系統(tǒng)能夠高效、安全、綠色運(yùn)行。