数字化变电站扩建接口方式的实践

刘乃杰，于利国，高 川

（金华电业局，浙江 金华 321001）

500kV芝堰变电站是采用IEC 61850通信规范的智能化变电站，将一次系统的开关量就地数字化，用光纤代替电缆连接，实现过程层设备与间隔层设备之间的通信。与常规变电站扩建时电缆点对点连接的方式不同，数字化变电站扩建过程中需要根据IEC 61850标准，配置并修改系统文件[1]。每个智能电子设备（简称IED）装置中的ICD文件（用来描述智能电子设备的能力）的变动，都需要生成新的全站SCD文件（用来描述全部实例化智能电子设备、通信配置和变电站信息），然后通过新的SCD文件导出CID文件（用来描述项目中某个实例化的智能电子设备），再重新下装到全站所有IED装置中。GOOSE采用网络发布机制，扩建设备与运行设备接入同一台交换机，因此在扩建中既要考虑合理的组网方式以完成新设备的调试以及与原设备的相关试验，又要考虑合理的安全措施，保证扩建过程中运行设备的可靠运行，使数字化变电站的扩建工作能安全高效地完成。

1 扩建设备的组网方式

数字化变电站中，所有IED的GOOSE信息交互都通过交换机实现。因此，扩建设备要采用合理的组网方式，以适应新设备的调试以及与原设备的相关试验[2]。既要使扩建设备接入运行的GOOSE网络，保证试验的完整性，又要消除扩建过程中新设备安装对运行设备的影响，这是扩建项目的难点所在。

芝堰变电站GOOSE网络结构如图1所示。每组母线设置1台母线交换机，挂在该母线上的所有保护均接入交换机。中开关保护、中开关智能终端及中开关测控的2个GOOSE口分别接到同一串上的2个间隔交换机。采用此接线方式可避免间隔GOOSE报文经过母线交换机，防止因母线交换机故障引起间隔保护功能失去，并保证任一间隔交换机故障不影响其它间隔保护运行。扩建过程中采取表1所示的组网方式，将扩建设备接入运行的GOOSE网络。该组网方式消除了扩建过程中新安装设备对运行设备的影响，保证了扩建设备的调试以及运行设备试验的完整性。

图1 芝堰变电站500kV GOOSE网络结构

表1 扩建设备组网方式

2 扩建过程中的安全措施

传统变电站的安全措施主要是断开二次回路，即断开二次电缆之间的连接来达到隔离的目的。而芝堰变电站取消了传统的二次电缆，采用光纤网络。所有IED设备只保留1块“装置检修”硬压板，其余均采用信息化的软压板。设备之间设置接收和发送软压板。在这种情况下如何实施安全措施，没有成熟的经验可以借鉴。按照传统变电站的模式，在需要执行安全措施的相关回路上必须要有明确的断开点。而数字化变电站保护装置与外界的所有联络，包括电流、电压、闭锁、跳闸等回路，已不再是以往所熟悉的电缆回路，保护装置与外界的所有联络仅通过光纤来实现。显然，“短电流，断电压，拆跳闸”这样的安全措施已不适合数字化变电站的实际情况。

如何可靠实施安全措施，是扩建工程的又一难点。现场通过以下三方面来实施安全措施。

2.1 投入“装置检修”硬压板

芝堰变电站所有IED设备均设有1块“装置检修”硬压板。“装置检修”压板的投退状态决定了GOOSE报文中Test位的状态：当投入“装置检修”硬压板时，Test位显示为“TRUE”；退出“装置检修”硬压板时，Test位显示为“FALSE”。所有IED设备只会对与其状态一致的GOOSE报文作出响应，即当“装置检修”硬压板处于投入状态时，只有Test位为“TRUE”的GOOSE报文会被识别和响应。当“装置检修”硬压板处于退出状态时，只有Test位为“FALSE”的GOOSE报文会被识别和响应。因此，投入扩建设备的“装置检修”硬压板，可以将扩建设备与运行设备通过控制GOOSE报文进行隔离。

2.2 退出GOOSE发送、接收软压板

GOOSE“发送软压板”作用于装置的GOOSE报文发送环节。当“发送软压板”在分位时，保护装置发出的GOOSE报文始终为“0”态。当取下扩建设备的GOOSE“发送软压板”，则即使保护动作跳闸，发出的信息仍然为“0”态，不会对运行设备造成影响。

GOOSE“接收软压板”作用于装置的GOOSE报文接收环节。例如，当取下母差保护接收扩建间隔启动失灵的“接收软压板”时，即使扩建间隔发出启动失灵的GOOSE报文，母差保护装置也不会进行任何处理。

通过退出扩建设备的“发送软压板”和运行设备的“接收软压板”，可以可靠断开扩建设备与运行设备的GOOSE报文联系。虽然在接口过程中操作方法简单，但在实施过程中需与运行人员做好设备状态交接工作，防止出现压板状态与设备要求运行状态不符的情况。

2.3 GOOSE网络的物理隔离

投入“装置检修”硬压板和退出GOOSE收发软压板等安全措施的原理，都是通过控制GOOSE报文的特性，使其不影响运行设备。在这些安全措施中，设备连接的物理层面并没有断开，与传统变电站实现物理隔离的方式相比，安全措施的可靠性有所下降。数字化变电站GOOSE网络成本较高，交换机无法完全按间隔配置。必须断开保护装置GOOSE网络的物理连接，才能在物理层将扩建设备与运行设备隔离。

芝堰变电站扩建过程中，针对现场的实际情况，制定了断开GOOSE网络物理层的安全措施。这些安全措施不但保证了在物理层将接口设备与运行设备可靠断开，且在现场实施过程中简单、安全、可靠。

如表2、表3所示，第三串Ⅱ母侧交换机1号光纤口接至500kVⅡ母母差保护，4号、5号、6号为新上5033间隔保护装置的光纤接口，当拔下SW5033A侧（1号光纤口）后，即可断开第三串Ⅱ母侧间隔交换机与500kVⅡ母母差保护的联系。新上5033间隔与5032间隔相关的保护试验可通过第三串Ⅱ母侧间隔交换机完成。第三串Ⅰ母侧间隔交换机上，除5号、6号光纤口为连接5032间隔保护设备的光纤接口外，其余均为运行设备的光纤接口。为确保5032间隔试验时不会对运行设备造成影响，应将第三串Ⅰ母侧间隔交换机5号、6号光纤口拔下，以断开5032间隔保护装置与运行设备的连接。

表2GOOSE网络交换机端口

表3 GOOSE网络的物理隔离措施

3 结语

数字化变电站扩建接口工作可借鉴的经验很少。芝堰变电站扩建工程结合现场实际情况，对新设备的组网方式以及扩建过程中相关设备安全措施的执行方法进行了探索。这些措施有效保证了扩建设备接口及试验过程中的安全，也为今后数字化变电站的扩建提供了可借鉴的经验。

[1]王德文，朱永利，邸剑，等.数字化变电站中的通信网关[J].电力系统自动化，2009（4），53-57.

[2]张兴，郭燕娜.浅谈数字化变电站的技术与发展[J].江苏电机工程，2007（增）∶26-28.