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

（國網(wǎng)冀北電力有限公司檢修分公司）

本文對目前部分在建智能變電站中智能終端與測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，并對兩種不同的切換方案進(jìn)行了測試、分析及對比。兩種方案的實現(xiàn)分別基于過程層的智能終端和間隔層的測控裝置，并陳述了兩種方案的具體實現(xiàn)過程，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，對兩種切換方案進(jìn)行測試。最后簡單分析了兩種方案對監(jiān)控自動化系統(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，智能終端作為過程層設(shè)備與一次設(shè)備采用電纜連接，與保護(hù)、測控等二次設(shè)備采用光纖連接，實現(xiàn)對一次設(shè)備的測量、控制等功能[1]。在部分智能變電站的過程層設(shè)計方案中，智能終端采用雙套設(shè)計，以提高對一次設(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控裝置相連接。在正常運(yùn)行時，不同的上送原則并不影響“四遙”功能的實現(xiàn)，而當(dāng)其中一套智能終端出現(xiàn)故障時，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)實際在建工程中所發(fā)現(xiàn)的問題，經(jīng)過初步實驗及分析，提出不同的切換方案，并對不同的切換方案涉及的改動及影響進(jìn)行了簡單的對比分析。

1 上送原則及存在的問題分析

測控裝置接收智能終端信號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，雙套智能終端只對應(yīng)雙套保護(hù)裝置，測控裝置只接收A套智能終端的信號。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，沒有可替代的設(shè)備維持相關(guān)信號及設(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，測控裝置接收兩套智能終端的信號并轉(zhuǎn)發(fā)至站控層，并在系統(tǒng)后臺間隔畫面中分別顯示A、B兩套智能終端相關(guān)信號的畫面。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，并不影響對相關(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套將信號上送至測控裝置，另外，測控或后臺應(yīng)能發(fā)現(xiàn)A、B套智能終端不一致的變位信號，并給出“雙通道不一致”的告警信號，以方便對相關(guān)故障點(diǎn)進(jìn)行檢查。但這種運(yùn)行模式無疑會額外增加一定量的數(shù)據(jù)傳輸，特別是發(fā)生事故時，會對網(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，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，測控裝置在正常運(yùn)行時只接收A套智能終端的信號或報文，只有在A套智能終端發(fā)生斷鏈、程序跑死、設(shè)備故障、報文質(zhì)量位異?；蚺c測控裝置檢修不一致等情況下，測控裝置才采用B套智能終端的信號。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，且對網(wǎng)絡(luò)通信不會造成太大壓力，但需要解決何時切換至B套智能終端的問題，不僅需要通過A套智能終端對自身的運(yùn)行情況進(jìn)行檢查、也需要與B套智能終端進(jìn)行配合，以實現(xiàn)硬結(jié)點(diǎn)方式或邏輯方式的判斷及對鏈路通信狀態(tài)的判斷，這就對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控裝置，測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，當(dāng)兩套智能終端的變位信息不一致時，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常或故障發(fā)生異常變位信息時，系統(tǒng)不能進(jìn)行有效的判別。

以A套智能終端失電時的開關(guān)位置雙點(diǎn)信號為例，位置信號由“01”或“10”突變?yōu)椤?0”，此時測控裝置及后臺會顯示開關(guān)位置為不確定態(tài)，不能反映實際位置，直到一次設(shè)備有真正變位時，由正常的B套智能終端將新的變位信息上送至測控裝置。此時，雙套智能終端其實是相互獨(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誤的遙信信息。本文便是以解決這個問題為目的展開研究和測試。

2 解決方案

為實現(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)，并互相開出到對方的其中一個二次告警信息開入通道中，以實現(xiàn)遙信電源失電的互相告警功能。

2.1 基于智能終端的過程層解決方案

基于智能終端的過程層解決方案需要智能終端具備調(diào)整消抖時間的功能，是通過設(shè)定智能終端特定開入的消抖時間，使遙信失電告警GOOSE快于其他GOOSE達(dá)到測控裝置，時間差一般為15～20ms，由測控閉鎖并屏蔽出現(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，首先通過B套智能終端上送“A套智能終端遙信失電”告警GOOSE給測控裝置，測控裝置收到該GOOSE后隨即閉鎖對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變位會被測控閉鎖不處理。過程如圖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，測控通過判斷檢測后，延時1s解除對A套的閉鎖，并接受之后A套的遙信變位信息。

2.2 基于測控裝置的間隔層解決方案

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

圖2 基于測控裝置的切換方案示意圖

3 方案測試及結(jié)果對比

3.1 方案測試及結(jié)果

針對兩套解決方案進(jìn)行了兩種相關(guān)的測試：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，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，測控及后臺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正常的B套智能終端上送至測控裝置及后臺。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，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，此時遙信變位信息亦不能通過B套智能終端正確地上送給測控?；谥悄芙K端的解決方案在A套智能終端遙信電源故障復(fù)歸后，由于測控取消對A套智能終端的屏蔽需要一定的時間，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A套智能終端裝置的屏蔽，此時的遙信變位信息在故障恢復(fù)后能夠及時地上送至測控和后臺，反映一次設(shè)備位置及其他信號的實時信息。具體過程如圖3所示。

圖3 故障及切換示意圖

3.2 方案對比

方案一的優(yōu)點(diǎn)在于簡單易于實現(xiàn)，只需要對智能終端特定告警信號的消抖時間進(jìn)行修改，使其滿足時間差的要求，就可以實現(xiàn)測控對故障智能終端的閉鎖。同時，在測控裝置上做出的程序改動也較小。而不足之處是目前部分廠商的部分型號的智能終端消抖時間等參數(shù)是不能更改的，無法滿足特定告警信號優(yōu)先上送以實現(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，只需要在測控裝置中對程序作出修改，以確保對特定的告警信號優(yōu)先進(jìn)行判斷來實現(xiàn)屏蔽故障設(shè)備的功能。任何型號的智能終端均適用于此套方案；缺點(diǎn)在于對測控裝置內(nèi)部所改動的設(shè)置或程序是否會對運(yùn)行產(chǎn)生潛在的影響還有待進(jìn)一步驗證。

4 結(jié)束語

本文通過對實際工程問題的研究和分析，針對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，并對兩種方案做了初步的試驗和比較，闡述了兩種方案的實現(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際工程問題，所以本文所做的研究能為實際工程中智能終端、測控裝置的設(shè)計、軟件的開發(fā)及實施過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)自動化，2014，38(3)：194—199.

[3]國家電網(wǎng)公司．智能變電站繼電保護(hù)技術(shù)規(guī)范[S].2010.

[4]國家電網(wǎng)公司．智能變電站智能終端技術(shù)規(guī)范[S].2010.

[5]樊陳，黎山平，高春雷，等．集成式中低壓數(shù)字化變電站自動化系統(tǒng)設(shè)計[J]．電力系統(tǒng)自動化，2010，34(13)：84—87.

2017-05-16）