优化智能变电站虚端子配置研究

童大中， 丁 鸿， 刘智涯

(国网浙江省电力公司湖州供电公司， 浙江 湖州 313000)

优化智能变电站虚端子配置研究

童大中， 丁 鸿， 刘智涯

(国网浙江省电力公司湖州供电公司， 浙江 湖州 313000)

通过对比传统变电站端子和智能变电站虚端子，说明两者的不同之处和各自的优缺点；通过优化智能变电站虚端子配置的研究，充分发挥智能变电站网络化结构的优势，使各IED装置之间产生更紧密的逻辑关系，有效地提高继电保护装置在极端状况下的可靠性；通过智能变电站现场试验的方法，将优化好的虚端子配置转化为SCD文件，再将SCD文件转化为CID文件加载到各个IED装置中，并通过对比试验验证优化虚端子配置前后的差别，得出优化虚端子配置有利于提高继电保护的可靠性，表明该研究在实际应用中有效可行.

智能变电站； 虚端子； 网络化结构； IED装置； SCD文件

随着我国电力事业的发展，变电站的规模逐年扩大.为了节约未来变电站的占地面积从而减少投资，相关供电企业都大规模推进智能变电站建设.传统变电站各装置之间通过端子排连接，而智能变电站采用全站网络化的结构，仅用少量的光纤代替传统的端子排，各种采样值、开关量通过数字信号的方式在光纤中传递，这在很大程度上降低了信息传递的直观性.为了使工作人员更好地理解智能变电站中各装置之间的逻辑关系，相关研究人员提出了与传统端子相对应的“虚端子”概念[1].

1 虚端子的基本概念及与传统端子排的比较

智能变电站采用全站网络化的结构，根据国际上通用的IEC61850规约，将智能变电站分为过程层、间隔层、站控层以及过程层和间隔层之间的过程层网络、站控层和间隔层之间的站控层网络的“三层两网结构”.GOOSE、SV信号作为过程层网络上传递的开关量、采样值信号，与传统屏柜的端子存在着对应关系，而这些信号的逻辑接点称为虚端子.由此可知，GOOSE信号相当于传统变电站的二次直流电缆；SV信号相当于传统变电站的二次交流电缆.虚端子连接关系见图1.

图1中LN为逻辑节点，每个逻辑节点中包含了该逻辑下所有的信号变量，如：GOOSE逻辑节点中包含了该设备所有的开出信号变量；SV逻辑节点中包含了该设备所有模拟量输入信号变量，相当于传统保护装置的板卡.DO与DA分别为数据对象和数据属性，每个LN逻辑节点下都有数十个乃至上百个DO数据对象，如：GGIO为GOOSE数据对象；PTRC为保护数据对象.每个DO数据对象都有相对应的数据属性，DO数据属性用来描述DA数据对象的状态，二者共同组成信号变量，相当于传统保护装置板卡上的接点.DataSet为数据集，将所有开出以LN$DO$DA的形式集合起来，相当于传统保护装置总的开出信号.GSEControl为GOOSE发送控制块，一般每个数据块里打包一个数据集发布到GOOSE网上，相当于传统保护装置屏后的端子排.各个IED装置可以订阅网络当中所有的GSEControl数据块，将接收到的外部数据集与内部数据形成关联，内部数据以LN.DO.DA的形式与外部数据LN$DO$DA成一一对用关系，相当于传统保护装置屏后的柜间线[2].

由于虚端子少了很多电缆，工程人员在建设智能变电站时将无需给保护屏后柜配线，这大大缩短了变电站建设的周期，降低了变电站建设的成本.同样，检修人员在检修操作时无需再对保护屏后柜的端子排进行拆装，只需将少量的光纤直接连接到保护装置即能完成一系列装置的校验，这在很大程度上减轻了试验人员的工作负担，有效提高了工作效率.由此可知，虚端子在智能变电站的配置是整个变电站中所有IED设备正常运行的关键，即利用虚端子可使各个IED之间的逻辑关系更加完善，因此，优化智能变电站虚端子配置十分重要[3].

2 虚端子优化配置实例

湖州220 kV解放智能变电站是国家电网公司智能站示范工程，根据国家电网公司企业标准Q/GDW441-2010《智能变电站继电保护技术规范》，其220 kV母线保护装置采用双重化配置，两套保护使用的GOOSE(SV)网遵循相互独立的原则(分为A网和B网)，其开关量输入输出和采样值输入采用直采、直跳的方式，并通过中心交换机和各间隔交换机组成的GOOSE网络与各支路保护装置相连，如图2所示[4].

解放变220kV智能终端虚端子配置如表1所示.当母线保护装置中母差保护动作，母线保护装置会向智能终端发送“支路_6保护跳闸”信号变量，智能终端接收该信号变量后内部信号变量“永跳_直跳”发生变化，智能终端将含山1线支路开关跳开.与此同时，智能终端向含山1线支路保护装置发送“闭锁本套保护重合闸”信号变量，支路保护装置内部“闭锁重合闸-1”和“其它保护动作-1”信号变量发生变化，同时闭锁本套线路保护重合闸，如表2所示[5].

表1 解放变含山1线智能终端虚端子

表1(续)

表2 解放变含山1线支路保护虚端子

该闭锁重合闸的方式是以母线保护直接发永跳信号给智能终端，并由智能终端转发给线路保护装置的单一闭锁方式，在极端状态下将会失去闭锁作用而导致重合闸误动作.如：试验人员在未排除母线故障的情况下误将智能终端信号复归；母线保护到智能终端的链路断线，或是智能终端到支路保护装置的链路断线，或与保护装置闭锁重合闸时间配合不到位等.在这些极端的情况下智能终端有可能失去永跳信号变量，并且接受到线路保护发出的重合闸信号变量而发生重合闸误动作.

为了避免在极端情况下发生重合闸误动作，可以通过优化虚端子配置的方式解决.其思路是利用GOOSE网络进行不同保护装置之间的信息交流，这也符合智能变电站中信息流传递的原则.具体方法如表3所示，在含山1线支路保护虚端子中增加母差保护的信号变量，并与支路保护装置中的信号变量连接，即母线保护装置在母差保护动作时，向含山1线支路保护装置直接发送“支路_6保护跳闸”信号变量，支路保护装置接收到该信号变量后内部信号变量“闭锁重合闸-2”发生变化.即利用GOOSE网络的信息流传递将原本单一的闭锁方式进行双重化配置，降低重合闸误动作的可能性，这体现了优化虚端子配置的良好效果，也体现了智能变电站相比常规变电站的网络优势.优化后的双重化虚端子配置如图3所示.

表3 优化以后的解放变含山1线支路保护虚端子

3 试验论证

根据国家电网公司企业标准Q/GDW396-2009《IEC61850工程继电保护应用模型》中的相关规定，将优化配置后的虚端子经过计算机专业软件生成SCD文件，再从SCD文件中自动导出CID文件并导入各个IED装置中.整个试验分为3个步骤：

(1) 相关人员首先断开母线保护装置与中心交换机之间的光纤，再令母线保护装置进行母差保护动作，智能终端成功三跳出口，含山1线支路保护装置发出“闭锁重合闸-1”报文.

(2) 相关人员恢复母线保护装置与中心交换机之间的光纤，断开母线保护装置与智能终端之间的光纤，再令母线保护装置进行母差保护动作，智能终端应接受不到母差命令而拒动，含山1线支路保护装置发出“闭锁重合闸-2”和“其它保护动作-1”报文.

(3) 相关人员恢复所有光纤，再令母线保护装置进行母差保护动作，智能终端成功三跳出口，含山1线支路保护装置发出“闭锁重合闸-1”和“闭锁重合闸-2”以及“其它保护动作-1”报文.

该试验成功地验证了在不违反《智能变电站继电保护技术规范》的情况下利用GOOSE网络优化虚端子配置的可行性与有效性.

4 结 论

本文通过对优化智能变电站虚端子配置的研究，采用相关理论知识和技术规范，并与传统变电站端子排进行对比分析，介绍了智能变电站虚端子有关内容以及智能变电站相对于传统变电站的优缺点，得出智能变电站利用虚端子可大大降低变电站装置配线的工作量和施工难度，说明了完善优化配置智能变电站虚端子的重要性.同时，本文还提出了解放变双重化闭锁重合闸虚端子的优化虚端子配置实例，并通过现场试验的方式验证了利用GOOSE网络优化虚端子配置的可行性与有效性，证明了优化配置虚端子可大大降低保护装置出风险的几率，以及智能变电站网络化的结构所带来的优势.随着国家大力推进智能变电站建设，本文的研究还可以在各个智能变电站范围内进行大面积地推广与运用，为已建、在建或将建的智能变电站虚端子配置提供优化思路，具有很强的借鉴意义.

[1]徐东伟,李富强,张贵中.基于SCD文件风险现状的管控策略体系研究与应用[J].浙江电力,2016(35)：17-20.

[2]冯军.智能变电站原理及测试技术[M].北京:中国电力出版社,2011：23-24.

[3]国家电力调度控制中心，国网浙江省电力公司.智能变电站继电保护技术问答[M].北京:中国电力出版社,2014：226-245.

[4]何磊.IEC61850应用入门[M].北京:中国电力出版社,2012：10-14.

[5]朱松林.继电保护培训实用教程[M].北京:中国电力出版社,2010：340-343.

[责任编辑 高俊娥]

A Research on the Optimization of Virtual Termina Configuration of Intelligent Substation

TONG Dazhong, DING Hong, LIU Zhiya

(Huzhou Power Supply Company, Zhejiang Electric Power Corporation, State Grid, Huzhou 313000, China)

By comparing the conventional substation terminal and intelligent substation virtual terminal, this paper describes the difference between the two and their advantages and disadvantages. Through the research on the optimization of intelligent substation virtual terminal configuration, it gives full play to the advantages of intelligent substation network structure, which enables the IED to have a more close logical relationship between devices, so as to effectively improve the reliability of relay protection apparatus under extreme conditions. By using the method of intelligent substation field test, the optimized virtual terminal configuration is transferred into a SCD file, then the SCD file is transferred into a CID file which is loaded to each IED device. Through the comparison test to verify the difference between the virtual terminal configuration before and after optimization, it is proved that the research is effective and feasible in practical application, and the optimization of virtual terminal configuration is helpful to improve the reliability of relay protection.

intelligent substation; virtual terminal; network structure; IED device; SCD file

2016-11-10

童大中，助理工程师，研究方向：智能变电站.E-mail：397903923@qq.com

TM63

A

1009-1734(2017)02-0072-05