智能变电站的继电保护跳闸方式

智能变电站保护跳闸方式的实现主要有两种：一种是GOOSE点对点跳闸；另一种是GOOSE网络跳闸。通过这两种跳闸方式的对比分析，探讨合适的安全可靠的保护跳闸方式。

【关键词】智能变电站 继电保护 GOOSE点对点跳闸 GOOSE网络跳闸

相对于传统的微机保护，数字化保护的跳闸路径由传统的二次电缆转变为现在的光纤，而基于光纤的智能变电站保护跳闸方式主要有GOOSE点对点跳闸和GOOSE网络跳闸两种方式。这两种保护跳闸方式在目前实际的工程应用中也体现出各自不同的优缺点，针对这两种跳闸方式进行分析，以便找出合适的安全可靠的保护跳闸方式。

1 两种保护跳闸方式的实现

1.1 GOOSE点对点跳闸方式

保护装置与智能终端之间具有独立光纤连接，保护跳闸信号直接通过该光纤传输，其余信号接至过程层交换机通过网络传输。

1.2 GOOSE网络跳闸方式

保护装置与智能终端均通过光纤接至过程层交换机，保护跳闸等所有GOOSE信号均通过网络传输。

两种方式的主要区别在于：

（1）接线形式上，GOOSE点对点跳闸方式比GOOSE网络跳闸方式增加了单独的跳闸光缆；

（2）跳闸模式上，GOOSE点对点跳闸方式的跳闸命令通过光缆直达智能终端，无中间环节，而GOOSE网络跳闸命令需要通过中间环节——过程层交换机转接。

2 两种跳闸方式优缺点的对比

在两种保护跳闸方式提出以后，对于其如何应用一直存有较大争议。结合现阶段智能变电站验收调试及投运后的现状，对于这两种方式的优缺点综合分析如下：

GOOSE点对点跳闸：

优点：

（1）跳闸命令的传输不依赖于网络，不需要经过交换机，不存在交换延时；

（2）跳闸命令能被可靠传输，减小了数据丢包造成的断路器拒动风险；

（3）（针对单间隔保护）光纤熔点少，相应减少了故障接点。

缺点：

（1）保护装置光口多，CPU的发热量增加，装置的故障几率稍有增加；

（2）增加了独立跳闸光缆，现场施工量增加；

（3）（针对多间隔保护，例如母线保护）光纤熔点多，相应故障接点多；

（4）不便于故障分析；

（5）装置、通道维护工作量增加；

（6）全寿命周期造价高。

GOOSE网络跳闸：

优点：

（1）光纤敷设量少，工程量小；

（2）（针对多间隔保护，例如母线保护）光纤熔点少，相应故障接点少；

（3）方便故障分析；

（4）全寿命周期造价低。

缺点：

（1）跳闸命令传输有中间环节；

（2）存在数据丢包造成断路器拒动风险；

（3）（针对单间隔保护）光纤熔点多，相应故障接点多；

（4）过程层交换机故障会导致多间隔断路器拒动。

从上面对比可以看出在经济性和建设、维护的工作量方面GOOSE网络跳闸方式有相对优势，而在关键性的指标：跳闸命令的可靠传输方面GOOSE点对点跳闸方式无疑具有很大优势。电力系统对继电保护有可靠性、速动性、选择性和灵敏性四个要求，尤以可靠性最为重要，而可靠性恰恰是GOOSE点对点跳闸方式的优点。

3 现阶段的工程应用

基于两种跳闸方式优缺点的对比，国家电网公司在《智能变电站继电保护技术规范》中明确要求继电保护设备与本间隔智能终端之间通信应采用GOOSE点对点通讯方式即单间隔保护应直接跳闸；对于涉及多间隔的保护（母线保护）宜直接跳闸，如确有必要采用其他跳闸方式，相关设备应满足保护对可靠性和快速性的要求。所以国家电网公司的智能变电站一般均采用GOOSE点对点跳闸方式，而南方电网公司多采用GOOSE网络跳闸方式。

4 GOOSE网络跳闸可靠性分析

影响GOOSE网络跳闸方式可靠性的主要因素是交换机丢包，导致交换机丢包的情况有三种：

（1）电磁干扰；

（2）网络风暴；

（3）交换机处理能力差。

随着过程层交换机技术的不断发展进步，影响交换机寄丢包的问题逐步得到解决：

4.1 抗电磁干扰能力

过程层交换机均通过KEMA认证，按照IEC的标准要求，通过抗电磁干扰、抗电磁辐射等各项测试，能够保证在变电站的恶劣环境下稳定运行。

4.2 抑制网络风暴能力

如果有非法装置接入网络，交换机的“未知单播地址抑制”功能可以起到很好的防御作用；如果网络中出现大量异常广播，交换机的“端口速率限制”功能可以有效防御。

4.3 高负载处理能力

现在的过程层工业交换机采用存储/转发机制，并采用完全双工的连接，即使数据流量增加，延时也不会明显增加。

由此可见随着技术的逐步发展，GOOSE网络跳闸方式可靠性：关键在于保证跳闸命令传输的可靠性和实时性已能保证，满足电力系统对继电保护跳闸方式的要求。

5 结语

智能变电站网络设备的发展对于保护跳闸方式的选择有很大的影响，对于单个过程层网络的110kV及以下系统的智能变电站，基于可靠性的原因应采用GOOSE点对点跳闸方式；而对于220kV及以上电压等级智能变电站，双重化配置的两个相互独立的过程层网络，其采用高可靠性的网络设备，优化网络拓扑结构，并采用VLAN及GMPR等技术对过程层网絡的流量进行合理控制的前提下，可采用GOOSE网络跳闸方式，以便最大程度上实现过程层的信息共享、节约资源。

参考文献

[1]曹团结，黄国方.智能变电站继电保护技术与应用[M].北京：中国电力出版社，2013（06）.

作者简介

山江涛（1981-），男，陕西省户县人。大学本科学历。现为国网陕西省电力公司安康供电公司工程师。主要研究方向为电力系统继电保护。

作者单位

国网陕西省电力公司安康供电公司 陕西省安康市 725000