利用光數字測試儀實現智能變電站測控裝置聯閉鎖邏輯“離線”驗證

顧 建，王志亮，梁學鋒

（國網浙江省電力公司紹興供電公司，浙江 紹興 312000）

利用光數字測試儀實現智能變電站測控裝置聯閉鎖邏輯“離線”驗證

顧 建，王志亮，梁學鋒

（國網浙江省電力公司紹興供電公司，浙江 紹興 312000）

智能變電站擴建及改造工作中最繁瑣和最具風險的工作之一是驗證測控裝置的聯閉鎖邏輯，常規方法存在安全風險大及費時等弊端。利用GOOSE報文的相關特點及光數字測試儀，能夠實現聯閉鎖邏輯的“離線”驗證，具有安全風險小及省時等優點，通過應用案例體現出“離線”驗證方法的優越性。

智能變電站；測控裝置；光數字測試儀；聯閉鎖邏輯；離線；GOOSE

智能變電站是目前變電站技術的主流發展方向，也是國家電網公司重點推廣的變電站模式。隨著時間的推移，已建成運行的智能變電站面臨著擴建和改造工作，在擴建和改造工作中，最繁瑣和最具安全風險的工作之一是驗證測控裝置的聯閉鎖邏輯。如何安全、可靠、高效地進行測控裝置聯閉鎖邏輯驗證，是今后智能變電站擴建和改造工作中廠站自動化專業面臨的主要難題。

1 測控裝置聯閉鎖邏輯驗證的常規方法

在220 kV及以上電壓等級的變電站中，測控裝置的間隔層聯閉鎖與站控層五防閉鎖及過程層一次設備電氣閉鎖構成變電站3層聯閉鎖，這3層聯閉鎖相互獨立，任意一層聯閉鎖故障不影響其他層。測控裝置配置的間隔層聯閉鎖包括本間隔以及跨間隔的聯閉鎖邏輯，本間隔聯閉鎖主要指本間隔的斷路器、隔離開關（簡稱閘刀）、接地隔離開關（簡稱地刀）等一次設備相互閉鎖的邏輯，跨間隔聯閉鎖主要指非本間隔一次設備如母線間隔閘刀、地刀等與本間隔設備相互閉鎖的邏輯。變電站中進行測控裝置的改造和擴建時，驗證聯閉鎖邏輯的方法通常為：通過在本間隔及相關間隔的端子排上拆、接一次設備的位置遙信電纜，模擬一次設備的分合位置狀態，檢查相關閉鎖接點狀態是否滿足聯閉鎖邏輯。這種方法有誤動、誤碰相關間隔一、二次設備（如母線地刀）的風險，且驗證耗時較長。因此有必要找出一種安全風險小、耗費時間少的聯閉鎖邏輯驗證方法。

2 智能變電站測控裝置聯閉鎖邏輯“離線”驗證

2.1 智能變電站聯閉鎖邏輯工作方式

智能變電站聯閉鎖邏輯配置在測控裝置中，測控裝置之間利用GOOSE報文傳送聯閉鎖所需的相關一次設備的位置信號。GOOSE報文的發送按圖1所示的方式執行，其中T0是心跳時間，裝置每隔T0時間發送一次當前狀態，此時的報文稱為心跳報文。當GOOSE數據集中任何一個成員的數據值發生變化，裝置會馬上發送該數據集的所有數據，然后間隔T1發送第2幀及第3幀，間隔T2發送第4幀，間隔T3發送第5幀，后續報文的發送時間間隔逐漸增加，直到最后報文間隔恢復為心跳時間。

圖1GOOSE報文發送過程

GOOSE報文采用組播方式發送，在工程應用中，跨間隔的一次設備位置信號由相關間隔的測控裝置通過間隔層（站控層）交換機傳送，本間隔的一次設備位置信號則由智能終端通過過程層交換機傳送。測控裝置接收到一次設備的位置信號后通過配置在裝置中的聯閉鎖邏輯進行運算，對本間隔智能終端發出閘刀、地刀閉鎖（開放）操作的GOOSE報文，智能終端收到GOOSE報文后閉鎖（開放）相關控制回路。從聯閉鎖邏輯的工作方式可以看出，測控裝置是聯閉鎖邏輯的“大腦”，智能終端是“四肢”，在聯閉鎖邏輯虛端子連線正確無誤的情況下，只要“大腦”工作正確，則“四肢”執行正確。聯閉鎖邏輯虛端子連線比較簡單，通過閱讀SCD文件以及IED的配置文件能夠輕易確認其正確性。表1為某220 kV線路間隔閉鎖（開放）GOOSE虛端子連線。

表1 閉鎖（開放）GOOSE虛端子連線

2.2 測控裝置聯閉鎖邏輯“離線”驗證方法

2.2.1 “離線”驗證步驟

智能變電站測控裝置利用GOOSE報文傳送一次設備位置信號可實現聯閉鎖邏輯，如果能夠利用數字測試儀模擬GOOSE報文，則可以實現“離線”驗證測控裝置的閉鎖邏輯。所謂“離線”驗證，是指待驗證聯閉鎖邏輯的測控裝置獨立運行，不與變電站內的其他運行設備有任何信息交換，具有安全風險小，耗費時間少等優點，其網絡結構如圖2所示，具體方法如下：

（1）閱讀SCD文件及相關IED的配置文件，確認聯閉鎖邏輯虛端子連線正確。

（2）將配置完成且已核對完本間隔遙測、遙信和遙控信息的測控裝置從間隔層（站控層）以及過程層交換機上脫離開來，實現“離線”運行。

（3）將待驗證聯閉鎖邏輯的測控裝置用網線和光纖接入新的、獨立運行的、設置了VLAN的、包含光口和電口的交換機，在設置好VLAN的任意一個端口進行GOOSE報文抓取，確認交換機VLAN設置正確。

（4）將導入本站SCD文件的數字測試儀1用光纖接入交換機光口，通過數字測試儀1模擬相關測控裝置和智能終端，用來改變參與間隔聯閉鎖邏輯的相關閘刀的位置狀態。

（5）將導入本站SCD文件的數字測試儀2接入交換機的另外一個光口，用來抓取測控裝置的閉鎖（開放）操作GOOSE報文，檢查GOOSE報文聯閉鎖數據集中開出狀態的值是否正確。

（6）與運行人員一起驗收測控裝置的間隔聯閉鎖邏輯，通過數字測試儀2查看測控裝置發出的閉鎖（開放）操作GOOSE報文，對照五防邏輯表，確認測控裝置間隔聯閉鎖邏輯完備、正確。

圖2 聯閉鎖邏輯“離線”驗證網絡結構

2.2.2 工程應用中注意事項

在實際工程中，改造和擴建工作涉及到SCD文件的修改、測控裝置及智能終端等IED配置文件（CID及私有文件）的導出、修改和下裝，同時由于工作環境復雜，在實際工程中有必要確認以下幾點：

（1）與本間隔測控裝置聯閉鎖邏輯相關的跨間隔測控裝置是否正確發出了位置信號GOOSE報文。

（2）本間隔智能終端是否正確發出了位置信號GOOSE報文以及正確接收了本間隔測控裝置發出的閉鎖（開放）操作GOOSE報文。

（3）本間隔測控裝置是否正確接收了位置信號GOOSE報文以及正確發出了閉鎖（開放）操作GOOSE報文。

對上述3點，可以通過截取相關GOOSE報文來確認：對于通過過程層交換機傳輸的GOOSE報文，可以采用在IED所連接光纖跳線的末端用數字測試儀抓取報文；對于通過間隔層（站控層）交換機傳輸的GOOSE報文，可以通過安裝了MMS Ethereal等報文截取和分析軟件的筆記本電腦在間隔層（站控層）交換機上本間隔測控裝置所連端口抓取GOOSE報文；通過比照SCD文件中GOOSE控制塊的APPID、組播地址、索引、信息描述等信息，確認相關GOOSE報文的正確性。

3 測控裝置聯閉鎖邏輯“離線”驗證案例

根據調控中心聯系單以及某公司關于浙江WXH-811B升級情況的說明，某220 kV智能變電站將對8條110 kV線路保護測控合一裝置進行程序升級。由于本次程序升級涉及到聯閉鎖邏輯，需在升級完成后進行聯閉鎖邏輯的驗證。本次聯閉鎖邏輯驗證如果采用常規方法存在以下2點風險：

（1）跨間隔的母線地刀為分閘狀態，對母線地刀進行位置信號模擬取反時有誤合母線地刀的可能，有可能釀成母線接地的重大事故。

（2）匯控柜上的智能終端母線地刀信號電纜所處的位置不利于拆、接。

考慮到上述風險和困難，本次閉鎖邏輯驗證采用“離線”方法。驗證時由于保護測控合一裝置完全與站內運行設備“脫離”，不影響任何運行設備，將安全風險降到了最低，在變電站實際測試中，一個間隔的邏輯驗證和驗收時間可以控制在20 min內，而采用傳統方法則需要1～1.5 h，大大節省了時間。

4 結語

鑒于智能變電站采用GOOSE報文傳送聯閉鎖邏輯所需的一次設備位置信號，因此可利用GOOSE報文的相關特點和光數字測試儀，實現測控裝置聯閉鎖邏輯“離線”驗證。“離線”驗證能夠規避常規驗證方法帶來的安全風險，同時大大節省時間。本文提出的“離線”驗證方法已多次應用于智能變電站擴建及改造工作中，可為智能變電站二次專業工作者提供借鑒。

[1]顧建，王志亮，等.智能變電站監控系統的測試與聯調[J].浙江電力，2014，33（9）∶62-64.

[2]何祥文，馮正偉，汪銘峰，等.500 kV智能變電站智能終端更換方案探討[J].浙江電力，2015，34（4）∶22-25.

[3]龔世敏，劉朝輝，唐斌，等.智能變電站高壓測控裝置的應用解決方案[J].電力自動化設備，2011，31（12）∶92-96.

（本文編輯：趙曉明）

"Offline"Verification of Interlock Logic in Monitoring and Measuring Device in Smart Substation with Optical Digital Test Device

GU Jian，WANG Zhiliang，LIANG Xuefeng
（State Gird Shaoxing Power Supply Company，Shaoxing Zhejiang 312000，China）

One of the most risky and fussiest work in the smart substation extension and reconstruction is verification of interlock logic in monitoring and measuring device.The traditional verification methods are highly risky and time-consuming.With the help of an optical digital test device as well as the features of GOOSE（generic object oriented substation events）messaging,"offline"verification of interlock logic can be implemented,which is not risky but time-saving.Through an application case，the superiority of the"offline"verification method is reflected.

smart substation；monitoring and measuring device；optical digital test device；interlock logic; offline；GOOSE

TM762

：B

：1007-1881（2016）05-0016-03

2016-02-18

顧 建（1984），男，工程師，從事電網調度自動化廠站端調試檢修工作。