智能变电站继电保护GOOSE回路安全措施研究

1 智能变电站继电保护工作的背景介绍

1.1 智能变电站继电保护工作概况

所谓智能化变电站就是依托于一次设备和网络二次设备分层构建的，建立在IEC61850通信规范基础上，实现变电站内智能电气设备间信息共享和互操作的现代化变电站。随着电力行业的发展，智能变电站以其保护的自动化、信息的共享性和通信的标准化逐渐替代了常规变电站。与常规变电站相比，智能变电站主要有以下优势。

状态检修的全面化。常规变电站多是计划检修，即根据电网系统要求，有计划的对变电站进行检查和维修，而在普通情况下则没有日常的检查工作。而智能变电站则是随时对变电站运行状态进行检查。

判断的准确化。智能变电站的智能防误更加精确，较之过去的传统防误，更能对故障处做出准确的判断。

操作的灵活性。传统变电站继电保护多是单步操作，不同操作流程间存在延误，造成了保护工作的缺失。但是智能变电站的保护工作使用顺序控制，更加方便灵活。

操控的全面化。智能变电站继电保护工作不再是局部或单一的保护，而是基于全站信息共享的实施自动功能，及时对系统中的各类问题进行自动化的保护作业。

功能性的完整。智能变电站实现了对功能的整合，后台、测控、电源灯都是一体化的，各个组成部分协调统一为一个整体。

GOOSE回路通过把复杂的二次回路转变为简单的网络形式，通过智能控制实现断路器保护的自动启动，并传输跳闸命令和联锁命令，从而进行高速断路控制、切换定值等关联操作，保护变电站系统内的应用安全。

智能变电站GOOSE回路因其较强的逻辑性和便捷性，逐步成为主要的继电保护应用方式。与此同时，保护、测控和计量设备运行维护方式的改变，一些问题也随之出现，影响了保护工作最终目标的实现。

2 智能变电站继电保护GOOSE回路安全保障的难点和重点分析

2.1 智能变电站网络结构与继电保护的目标

通过图1可以看出，在整个智能变电站网络结构中，由站控层总线将变电站网络划分成了站控层和间隔层、过程层几个部分。在站控层主要是整个变电站的监控部分，通过监控主站、工程师站和路由器对于基站进行整体的控制。在这种整体性控制下，针对不同的智能单元有测控、保护工序，并可能实现智能单元内合并器的保护结合，从而对整个网络内出现的问题进行继电保护。

因此我们认为，智能变电站继电保护GOOSE回路安全保护工作主要有两个方面的目标：一是故障信息的传递，二是保护工作的自动实施，以此共同实现对整个变电站网络内各元件的保护，防止因线路故障造成的工作间断和设备瘫痪。

2.2 继电保护GOOSE回路的重点和难点分析

GOOSE回路信号设计与信号输出。在继电保护工作中，智能化的保护工作大部分依赖于GOOSE信号的表达和传输。但是反观GOOSE信号的设计和传输工作还有很多的难点，首先信号种类的设计和输出难点在于在不同的故障状态下，如何传输不同信号，并根据信号进行相关线路的应急处理。例如GOOSE信号有联闭锁信号、保护配合信号和跳闸信号，线路就要相应做出保护跳闸、重合闸以及远跳、失灵启动等反应。所以，要确保继电保护GOOSE回路的安全一定要把好信号关。

GOOSE回路设计的集约化和数字化。GOOSE回路的设计是整个GOOSE保护的核心。通过定义GOOSE发送数据集和控制模块，才能进行数据的发送和保护工作。在日常工作中，GOOSE的应用引起了传统二次设计和实施过程的改变，首先对模块进行划分，并对要传输的数据集进行定义，然后输入相关命令，进行装置虚拟GOOSE输入输出虚拟端子的模型构建，然后将其图纸化，最终整合成为能够实际应用的GOOSE回路设计图，进行GOOSE连线的配置。因此，该过程如何进行回路设计是要讨论的重难点。

GOOSE回路调试和检修工作的提升。在继电保护GOOSE回路中，要进行回路的调试和日常的检修工作，防止回路内设备、电子元器件等出现问题，造成保护工作的失效。但是在GOOSE应用于保护后，如何进入到检修状态位，进行全面的检查并进行信息反馈，判断出问题点是我们工作的要点也是难点。

GOOSE网络通信设计和先进技术的应用。在智能变电站继电保护工作中，GOOSE回路不是万能的，可能因为网络内通信状态的恶劣或是故障，造成GOOSE中断和失灵，无法进行网络内信号传递和问题传输。通过对GOOSE回路不同隔离技术的实现机理和优缺点比较，并结合现有的技术水准，未来实现智能变电站GOOSE回路的安全也要从隔离技术角度入手，进行突破创新。

3 智能变电站继电保护GOOSE回路安全措施探讨

虽然智能变电站继电保护GOOSE回路安全措施日益完善，但是通过对重难点的分析，未来我们还要从以下四个方面入手，作进一步的研究和发展。

确保GOOSE回路信号设计的合理化和信号传输的准确性。信号是整个回路运作的载体。因此，在规划设计时一定要从整体出发，对于回路信号设计要考虑周密，不能够脱离主体，谋求片面的科学性。例如在信号类型选择和相关智能调节功能选择时，一定要根据元器件和设备的状况，选择最佳适应于整个网络的逻辑信号。与此同时，信号设定可以不是单一的，可以选择多种信号的联合输入，并借助计算机技术和互联网技术，实现不同信号类型间的交流，方便操作人员和系统更好对故障发出指令进行判断。 实现智能变电站继电保护GOOSE回路的虚拟化系统建设。GOOSE回路设计的集约化和数字化，对于整个继电保护工作至关重要。基于目前网络信息技术的发展和资源的日益共享性，我们应该树立整体性的回路体系建设。根据目前应用标准进行回路设计，建立相关的模型，然后就对应的系统集成、调试配置、运行检修等系列环节作为信息的来源，应用自动化软件工具，进行模拟实现，就能够进一步降低回路设计中的问题和不足。在进行设计试验时，按照以下流程做好每一步工作：首先做好GOOSE发送数据集和GOOSE控制模块的定义工作，确保发送数据的准确定义；然后定义IMPUTS以此来定义GOOSE的输入；然后建立虚拟的端子，防止出现各个逻辑节点内外部输入信号含义和要求的模糊性，确保外部输入来源可靠，并能够实现对于输入信号的监视和访问功能。通过虚拟端子的设计，较之过去传统的二次回路，能够使得包含信息更加规范，并能供计算机直接处理，这无疑是智能变电站工作效率和水平的巨大提高。完成以上工作后，要将虚拟端子图纸化，作为设计的依据，并采用SCD配置工具进行GOOSE联系的配置工作。通过以上努力，GOOSE回路设计更加科学合理，后续隐患也会降低。

GOOSE回路调试和检修工作的优化。通过GOOSE报文的应用，能够直接到达装置检修状态位，当接收方收到的报文信息与检修压板状态一致时就会动作，如果不一致，则不会自动采取动作，这就是运行状态的自动化全程监控，并且实现了运行和检修的相互独立。在工作的同时做到了状态的检查和维护。同时在该过程中，采用GOOSE的数字化变电站提供GOOSE软压板来解决信号选择性发送问题，有利于保持原有操作惯性，防止随机性操作故障的出现。对于发送方，GOOSE原件会将数据值与压板状态相遇，然后再检测数据是否发生变化，从而开始新一轮的发送和检修工作。这种智能化和数字化的调试与检修工作，大大释放了人力，并能够提升继电保护工作的准确性。

做好通信状态的检测，提高先进技术应用率。对于整个GOOSE回路，通信网络的运行状态是决定回路能否发挥作用的关键。因为一旦GOOSE中断，各项机能都会丧失，继电保护工作就无从谈起。因此，要加强对通信网络状态的监控，有专人对通信状况进行登记和备案，一旦发现问题，要及时进行处理。与此同时，未来的继电保护工作也要加大GOOSE回路中先进技术的应用。我们认为目前现有的隔离技术可靠性越来越强，为确保回路的安全性，应该至少采用两种不同原理的隔离技术到GOOSE回路安全措施中来。通过不同模块间的整合，实现技术的创新应用，降低人为因素和设备、装置故障等带来的潜在危害。

4 结语

总之，未来的电力网络系统必将是更加智能化、信息化的，我们应该立足于技术的创新和提升，从各个组成部分出发，逐一解决内部问题，并从总体进行安全措施的研究。我们相信，只要做好信号设计、回路设计、状态检测和检修工作，并辅之以必要的协助措施，未来的继电保护工作会越做越好。