IEC61850在數字化變電站直流電源系統中的應用

李海亮

【摘 ?要】IEC61850是目前全球唯一通用的變電站自動化系統和通信標準，特點是對變電站的通信進行信息分層、面向對象建模、統一的描述語言和抽象服務接口，其在智能變電站中的應用剛剛起步，理論到實際工程上的實現還無統一的規范，本文通過介紹這套標準在最新變電站中的實現方法和運行經驗，以期對讀者工作有所幫助。

【關鍵詞】智能變電站;IEC61850;GOOSE;SV

1 ?IEC61850主要技術在甪直變電站的應用

1.1變電站配置描述語言（SCL）及繼電保護人員需要了解的邏輯節點名稱

SCD文件就是使用SCL語言寫成的，作為繼電保護人員雖然不需要熟練運用，但是對其中的關鍵邏輯節點名稱要有所掌握，包括PTRC：保護出口邏輯節點，RREC：重合閘，XCBR：斷路器等，這些重要節點每一個都包括了繼保人員重點關注的三個屬性：動作值（stVal），時標（t），品質（q），現場調試時如果保護裝置異常或動作錯位，往往需要查看SCD文件，這時在廠家不在的情況下，可以通過找邏輯節點名稱的辦法來找出重要信息。

1.2 ?GOOSE報文的特點及調試抓包分析方法

首先GOOSE可以理解為相當于常規變電站中的二次直流電纜所傳輸的開入、開出量。

GOOSE直接映射在數據鏈路層上傳輸，采用了發布者/訂閱者模式，特點是可以一點對一點或一點對多點傳輸，并采用重傳機制保證可靠性。其可實現站內快速、可靠的發送輸入和輸出信號。以母差保護為例，線路保護會通過緩沖區將開關位置信號，跳合閘信號等發送至母線保護的接受緩沖區，對母線保護來說如果該線路處于運行狀態，就需要訂閱緩沖區中該線路的內容，如果該線路處于檢修狀態，那就要退訂該線路內容。也就是說發布者會把設定好的所有內容都發送至訂閱者的接受緩沖區，但是訂閱者可以有選擇性的讀取其中的內容。

另外需要說明的是一個發布者可以向多個訂閱者傳輸信息;而且一套保護會同時扮演發布者和訂閱者的身份，上面的例子中如果母線失靈保護動作，就需要母線保護以發布者的身份發送跳閘GOOSE信號給線路智能終端，此時線路智能終端就是訂閱者的身份。

對于繼電保護人員來說使用凱默等便攜式儀器對GOOSE報文進行抓包分析是至關重要的。比如當線路保護動作時，TJR等啟動母差失靈保護就是通過GOOSE組網接入母差保護的，調試時可以用凱默的GOOSE收 接線路保護的GOOSE組網發 來查看TJR是否發出，延時多少。以此來代替傳統量開出接點的方法。此外對合并單元抓包可以了解采樣的準確性，對智能終端抓包可以理解跳合閘開入，開出是否都正確無誤。總之抓包功能就像傳統站的萬用表一樣，是繼保人員最重要的工作手段。

1.3 SV的特點及裝置對時遇到閏年時的風險

SV可以理解為常規變電站中的二次交流電纜所傳輸的內容。

SV也采用了發布者/訂閱者模式，發布者（一般為合并單元）會按規定的采樣率對電壓/電流進行采樣，并通過裝置內部或網絡實現采樣同步。

甪直變采用北斗時鐘作為基準源，由站內主時鐘向其它裝置發送準確時鐘同步信號，但是在閏年年份，有特定一天北斗時鐘會有兩個23：00時，但是作為裝置來說就是時間的跳躍性變化，如果各廠家對此應對方法不一致就會導致SV對時混亂，進而導致裝置大面積閉鎖，（無錫西涇變曾有一次類似問題）所以調試時需要廠家統一意見將裝置調到合適的版本。

2 甪直變驗收過程中實際遇到的問題

在進行母線保護驗收時，繼保人員提出一個問題：在一條線路停電檢修時，母差保護是不會退出運行的，這時由于是光纖回路，所以不能對母線保護二次接線進行硬隔離，如何保證母差保護不誤動作或者拒動作。

在智能變電站中保護裝置的檢修壓板有舉足輕重的作用，它的投退會改變SV，GOOSE中的品質因數這項屬性的值，當合并單元的檢修壓板投入時，裝置所采得的量中品質因數都會變位，使得所有使用這一采樣值的保護裝置進入報警狀態，一旦裝置進入報警狀態，所有保護功能都會被閉鎖。要解除報警的方法是將保護裝置本身的檢修壓板也投上，這時報警消失，保護功能開放，且保護裝置進入檢修狀態，保護動作不會出口。

這樣就引出上面的問題，當一條線路檢修時，運行班組會按流程將合并單元的檢修壓板打上，這時出現的狀況是，該條線路的保護裝置告警，這是對的，但同時母線保護因為采到了這條線路品質因數變位的電流量，也出現告警。這時的狀態是母差保護被閉鎖了，很顯然這是不允許出現的狀況。要解除告警需要將母線保護檢修壓板投上，當然這也是不允許的。這時就需要考慮到SV的采集模式，也就是發布者/訂閱者模式。

這時的發布者是所有線路的合并單元，包括這條檢修線路，而母差保護作為訂閱者，所以它的SV接收緩沖區中會有這條檢修線路的電流量，并且平時正常運行時該條線路是納入母差保護范圍的，所以，母差保護必然訂閱了該條線路的數據，所以一旦該條線路電流數據品質因數變化，母線保護立刻報警。解決的辦法是在該條線路檢修時，停止訂閱該條線路數據，這樣雖然母線保護的接受緩沖區內有品質因數異常的量，但是由于沒有訂閱而不會納入差動計算，保證了保護的正常運行。

具體退訂的方法是在母線保護裝置中將該條檢修線路的MU軟壓板打開。但是這一過程雖然對繼保人員來說很簡單，但是從實際流程來看，需要在運行人員投上合并單元的檢修壓板的同時推出相應線路MU軟壓板，所以運行人員需要在保護裝置上進行操作。從目前江蘇檢修的分工來看，這一步驟還需要協調才能解決。

我在現場觀察之后認為較好的辦法是運行人員在站控層后臺執行投退軟壓板的操作，再學習如何在保護裝置上查看投退的結果。這樣即保證了運行人員不會誤改保護裝置上的其他參數，也實現了檢修線路與母線間隔的隔離。

3結語

智能變電站在實際運行中最需要關注的就是如何將傳統變電站中的檢修流程轉換成智能變電站的流程，不管是運行人員還是檢修人員，只有在完整了解IEC 61850的內容之后才能在檢修智能變電站的設備時做到心中有數。

參考文獻：

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[2]華東電力設計院.甪直220kV變電站工程施工圖[Z] 2013.

[3]樊陳.基于IEC 61850的變電站配置研究[M] 2007.

[4]Steven Holzner.Java技術內幕[M] 2002.

（作者單位：國網山西省檢修公司）