智能變電站的繼電保護跳閘方式

智能變電站保護跳閘方式的實現主要有兩種：一種是GOOSE點對點跳閘；另一種是GOOSE網絡跳閘。通過這兩種跳閘方式的對比分析，探討合適的安全可靠的保護跳閘方式。

【關鍵詞】智能變電站 繼電保護 GOOSE點對點跳閘 GOOSE網絡跳閘

相對于傳統的微機保護，數字化保護的跳閘路徑由傳統的二次電纜轉變為現在的光纖，而基于光纖的智能變電站保護跳閘方式主要有GOOSE點對點跳閘和GOOSE網絡跳閘兩種方式。這兩種保護跳閘方式在目前實際的工程應用中也體現出各自不同的優缺點，針對這兩種跳閘方式進行分析，以便找出合適的安全可靠的保護跳閘方式。

1 兩種保護跳閘方式的實現

1.1 GOOSE點對點跳閘方式

保護裝置與智能終端之間具有獨立光纖連接，保護跳閘信號直接通過該光纖傳輸，其余信號接至過程層交換機通過網絡傳輸。

1.2 GOOSE網絡跳閘方式

保護裝置與智能終端均通過光纖接至過程層交換機，保護跳閘等所有GOOSE信號均通過網絡傳輸。

兩種方式的主要區別在于：

（1）接線形式上，GOOSE點對點跳閘方式比GOOSE網絡跳閘方式增加了單獨的跳閘光纜；

（2）跳閘模式上，GOOSE點對點跳閘方式的跳閘命令通過光纜直達智能終端，無中間環節，而GOOSE網絡跳閘命令需要通過中間環節——過程層交換機轉接。

2 兩種跳閘方式優缺點的對比

在兩種保護跳閘方式提出以后，對于其如何應用一直存有較大爭議。結合現階段智能變電站驗收調試及投運后的現狀，對于這兩種方式的優缺點綜合分析如下：

GOOSE點對點跳閘：

優點：

（1）跳閘命令的傳輸不依賴于網絡，不需要經過交換機，不存在交換延時；

（2）跳閘命令能被可靠傳輸，減小了數據丟包造成的斷路器拒動風險；

（3）（針對單間隔保護）光纖熔點少，相應減少了故障接點。

缺點：

（1）保護裝置光口多，CPU的發熱量增加，裝置的故障幾率稍有增加；

（2）增加了獨立跳閘光纜，現場施工量增加；

（3）（針對多間隔保護，例如母線保護）光纖熔點多，相應故障接點多；

（4）不便于故障分析；

（5）裝置、通道維護工作量增加；

（6）全壽命周期造價高。

GOOSE網絡跳閘：

優點：

（1）光纖敷設量少，工程量小；

（2）（針對多間隔保護，例如母線保護）光纖熔點少，相應故障接點少；

（3）方便故障分析；

（4）全壽命周期造價低。

缺點：

（1）跳閘命令傳輸有中間環節；

（2）存在數據丟包造成斷路器拒動風險；

（3）（針對單間隔保護）光纖熔點多，相應故障接點多；

（4）過程層交換機故障會導致多間隔斷路器拒動。

從上面對比可以看出在經濟性和建設、維護的工作量方面GOOSE網絡跳閘方式有相對優勢，而在關鍵性的指標：跳閘命令的可靠傳輸方面GOOSE點對點跳閘方式無疑具有很大優勢。電力系統對繼電保護有可靠性、速動性、選擇性和靈敏性四個要求，尤以可靠性最為重要，而可靠性恰恰是GOOSE點對點跳閘方式的優點。

3 現階段的工程應用

基于兩種跳閘方式優缺點的對比，國家電網公司在《智能變電站繼電保護技術規范》中明確要求繼電保護設備與本間隔智能終端之間通信應采用GOOSE點對點通訊方式即單間隔保護應直接跳閘；對于涉及多間隔的保護（母線保護）宜直接跳閘，如確有必要采用其他跳閘方式，相關設備應滿足保護對可靠性和快速性的要求。所以國家電網公司的智能變電站一般均采用GOOSE點對點跳閘方式，而南方電網公司多采用GOOSE網絡跳閘方式。

4 GOOSE網絡跳閘可靠性分析

影響GOOSE網絡跳閘方式可靠性的主要因素是交換機丟包，導致交換機丟包的情況有三種：

（1）電磁干擾；

（2）網絡風暴；

（3）交換機處理能力差。

隨著過程層交換機技術的不斷發展進步，影響交換機寄丟包的問題逐步得到解決：

4.1 抗電磁干擾能力

過程層交換機均通過KEMA認證，按照IEC的標準要求，通過抗電磁干擾、抗電磁輻射等各項測試，能夠保證在變電站的惡劣環境下穩定運行。

4.2 抑制網絡風暴能力

如果有非法裝置接入網絡，交換機的“未知單播地址抑制”功能可以起到很好的防御作用；如果網絡中出現大量異常廣播，交換機的“端口速率限制”功能可以有效防御。

4.3 高負載處理能力

現在的過程層工業交換機采用存儲/轉發機制，并采用完全雙工的連接，即使數據流量增加，延時也不會明顯增加。

由此可見隨著技術的逐步發展，GOOSE網絡跳閘方式可靠性：關鍵在于保證跳閘命令傳輸的可靠性和實時性已能保證，滿足電力系統對繼電保護跳閘方式的要求。

5 結語

智能變電站網絡設備的發展對于保護跳閘方式的選擇有很大的影響，對于單個過程層網絡的110kV及以下系統的智能變電站，基于可靠性的原因應采用GOOSE點對點跳閘方式；而對于220kV及以上電壓等級智能變電站，雙重化配置的兩個相互獨立的過程層網絡，其采用高可靠性的網絡設備，優化網絡拓撲結構，并采用VLAN及GMPR等技術對過程層網絡的流量進行合理控制的前提下，可采用GOOSE網絡跳閘方式，以便最大程度上實現過程層的信息共享、節約資源。

參考文獻

[1]曹團結，黃國方.智能變電站繼電保護技術與應用[M].北京：中國電力出版社，2013（06）.

作者簡介

山江濤（1981-），男，陜西省戶縣人。大學本科學歷。現為國網陜西省電力公司安康供電公司工程師。主要研究方向為電力系統繼電保護。

作者單位

國網陜西省電力公司安康供電公司 陜西省安康市 725000