基于GOOSE实现变电站备用电源自投自复功能

李军学 赵 海 朱帅华

（广州中浩控制技术有限公司,广东 广州 510070）

基于GOOSE实现变电站备用电源自投自复功能

李军学 赵 海 朱帅华

（广州中浩控制技术有限公司,广东 广州 510070）

综合自动化变电站备用电源自投装置，使用大量的二次电缆来完成逻辑，接线复杂，成本较高，维护及检修不方便。随着IEC61850标准的发布及应用，采用IEC61850标准面向通用对象的变电站事件（GOOSE）报文，保护装置之间的信息传递不再依赖二次电缆，采用GOOSE报文进行数据交换，大大降低二次电缆的使用量，在变电站取代常规硬接线备自投装置。基于订购者/发布者的通信模型，GOOSE可利用多播多以太网VLAN划分，适用于实时性要求高、可靠性高、接线方式复杂的电源自动投入及自动恢复功能的变电站。

IEC61850;GOOSE;备自投装置;智能电网;综合自动化变电站

1．引言

在电力生产和传输过程中，为确保供电可靠性，最大限度地减少用户停电时间，变电站和重要用户一般采用双电源或多电源互为备用的供电方式，其安全可靠运行是保证电源备投成功的关键。

2．综合自动化变电站备自投实现方式

备自投装置由于要面对系统运行方式的多种变化，造成备自投装置逻辑关系复杂，接线方式也复杂。如图1所示：

图1 常规变电站自投配置图

“三进线两母联”接线方式具有多种的备自投方式，这就要求备自投装置能自动识别系统运行方式，自动选择相应的备自电源自动投入、备自投自复方案。综合自动化变电站的备自投装置需要采用大量的二次电缆，采集开关量、电气量、保护动作信号再进行逻辑编程，从而实现备用电源自投自复功能，但大量的二次电缆容易造成接线错误，导致装置误动作或拒动。

3．基于GOOSE变电站备自投实现方式

对于“三进线两母联”接线方式，实现自投自复功能，利用分散安装的间隔层保护完成，三条进线两个母联分别配置支持GOOSE功能的微机保护装置，并配置一台具有VLAN优先级控制功能的交换机，实现间隔层微机保护之间的数据交换。

如图2所示：

图2 61850变电站自投配置图

逻辑实现：各分散安装的微机保护装置只需采集本间隔的信息(无压、无流、位置信号、备投投入等)，将获得的信息利用GOOSE发布给各分散保护装置，各保护装置收到GOOSE信息后完成逻辑运算及动作输出，保护装置之间没有任何二次电缆的连接，全部通过间隔层GOOSE网络交换机来实现数据交换，备投动作执行功能。

4．GOOSE实现备投详细介绍

电气主接线为三电源单母线分段，其中两路主供，一路备供，呈“三进两联”结构。正常运行时，母线分段运行，两台分段断路器断开，两段母线分别由两路主供电源供电、备供电源热备用，其自投、自复功能由进线微机保护装置及分段微机保护装置通过GOOSE信号逻辑编程共同实现，先对下面所用符号说明如表1：

表1 符号说明表

备投充电条件：保护装置之间的数据交换采用GOOSE报文。

I段进线、II段进线、III段进线，有压；I段进线、II段进线、III段进线，在合位；I/III分段开关、II/III分段开关，在分位且无流；KK备投投入开关在投入位置；满足上述条件，经延时充电成功。

以I段进线举例备投动作自复逻辑如下（备自投在充电成功后，正常供电失压下动作，任何电流保护动作跳闸后闭锁备投下面不再介绍）：

(1)自投：U1〈Ud，即I段进线失电；延时后发送失压、开关分位位置GOOSE信号到所有关联间隔保护，U2〉Uy、U3〉Uy，即II、III段进线电压正常，发送II、III段进线有压、开关合位位置GOOSE信号到所有关联间隔保护，I段进线保护收到II、III段进线、I/III分段开关、II/III分段开关保护装置的GOOSE信号，装置将延时Td（自投动作延时定值）后动作，发送合闸GOOSE信号到I/III分段保护装置合上I/III分段开关。

(2)自复：U1〉Uy，即I段进线失电后有压；发送有压、开关分位位置GOOSE信号到所有关联间隔保护，U2〉Uy、U3〉Uy，即II、III段进线电压正常在合位，且I/III分段开关合闸，发送II、III段进线有压、开关合位位置GOOSE信号，I/III分段开关合位位置GOOSE信号到所有关联间隔保护，I段进线保护收到II、III段进线、I/III分段开关、II/III分段开关保护装置的GOOSE信号，装置将延时Tf（自复动作延时定值）后动作，发送跳闸GOOSE信号到I/III分段保护装置，跳开I/III分段开关，收到I/III分段保护装置反馈的开关分闸位置GOOSE信号后再合上I段进线开关。

(3)自投：U1〉Uy，即I段进线电压正常；发送有压、开关合位位置GOOSE信号到所有关联间隔保护，U2〈Ud、U3〈 Ud，即II、III段进线失压，发送II、III段进线有失压、开关分位位置GOOSE信号，I/III分段开关分位位置、II/III分段开关分位位置GOOSE信号到所有关联间隔保护，I段进线保护收到上述GOOSE信号，装置将延时Td（自投动作延时定值）后动作，发送合闸GOOSE信号到I/III分段保护、II/III分段开关保护，合上I/III分段保护、II/III分段开关。

5．GOOSE对设计人员要求

保护装置采用GOOSE信号后，装置之间的联络信号采用报文形式实现，设计人员除画出保护本间隔的开入开出信号及端子排，还要画出保护装置与保护装置之间的GOOSE连接信号，我们也通常把GOOSE信号称为“虚端子”，虚端子的正确性非常重要，调试人员将根据此图进行GOOSE的配置，如有偏差，会导致一系列的错误，给调试、运行、检修人员带来困扰，因此要求设计人员对整个二次系统的逻辑、原理、闭锁有着更深层的理解。

6．结束语

本文介绍了基于GOOSE实现备投自投自复的应用，此方式利用分散安装的间隔保护采集本间隔的数据，通过GOOSE报文在保护装置之间进行数据交换，利用保护装置逻辑编程实现复杂的备投自投自复功能，大大降低了二次电缆的使用量，也避免了由于二次电缆的故障、接线错误导致保护装置误动作，此方式对维护人员提出了更高的要求，故障的处理方法不但检查二次线，更重要的是利用装置配置软件了解GOOSE报文及保护装置的逻辑编程。

[1]DL/T 860.72-2004/IEC 61850-7-2：2003变电站通信网络和系统[S]．

[2]DL/T 860.72-2004/IEC 61850-7-2：2003变电站通信网络和系统[S]．

[3]郭玉亮．李明．李胜男．基于GOOSE方式的网络化备自投应用[J]．云南电力技术,2011(05)：50-54．

[4]李海星．王政涛．王锐．曹丽璐．基于IEC61850标准的网络化备自投功能[J]．电力系统保护与控制，2009．7．

[5]高翔．数字化变电站应用展望[J]．华东电力，2006，34(8)．

Automatic Switching and Recovery of Spare Power Supply in Substations Based on GOOSE

Li JunXue Zhao HaiZhu ShuaiHua
(Guangzhou C•H Control Technology Co.,Ltd,Guangzhou 510070,Guangdong)

tract】Secondary cable,which is frequently used in automatic switching device of spare power supply in integrated automatic substations,needs complicated wiring,high costs and inconvenient maintenance and overhaul.Since the declaration and application of IEC61850,information transmission among protective devices need not rely on secondary cable only;instead,it can be accomplished by GOOSE message too,thus largely reducing the application of secondary cable.Based on the subscriber’s/publisher’s communication model,GOOSE can be applied to substations with demanding,highly-reliable and complicated-wiring power supply with automatic switching and automatic recovery functions.

words】IEC61850;GOOSE;automatic switching device;smart power grids;integrated automatic substation

李军学，男，山东人，研究生，工程师，研究方向：工业电气自动化技术，监控系统。

广东省战略性新兴产业核心技术攻关专项，项目编号：2012A090100005。