利用光数字测试仪实现智能变电站测控装置联闭锁逻辑“离线”验证

顾 建，王志亮，梁学锋

（国网浙江省电力公司绍兴供电公司，浙江 绍兴 312000）

利用光数字测试仪实现智能变电站测控装置联闭锁逻辑“离线”验证

顾 建，王志亮，梁学锋

（国网浙江省电力公司绍兴供电公司，浙江 绍兴 312000）

智能变电站扩建及改造工作中最繁琐和最具风险的工作之一是验证测控装置的联闭锁逻辑，常规方法存在安全风险大及费时等弊端。利用GOOSE报文的相关特点及光数字测试仪，能够实现联闭锁逻辑的“离线”验证，具有安全风险小及省时等优点，通过应用案例体现出“离线”验证方法的优越性。

智能变电站；测控装置；光数字测试仪；联闭锁逻辑；离线；GOOSE

智能变电站是目前变电站技术的主流发展方向，也是国家电网公司重点推广的变电站模式。随着时间的推移，已建成运行的智能变电站面临着扩建和改造工作，在扩建和改造工作中，最繁琐和最具安全风险的工作之一是验证测控装置的联闭锁逻辑。如何安全、可靠、高效地进行测控装置联闭锁逻辑验证，是今后智能变电站扩建和改造工作中厂站自动化专业面临的主要难题。

1 测控装置联闭锁逻辑验证的常规方法

在220 kV及以上电压等级的变电站中，测控装置的间隔层联闭锁与站控层五防闭锁及过程层一次设备电气闭锁构成变电站3层联闭锁，这3层联闭锁相互独立，任意一层联闭锁故障不影响其他层。测控装置配置的间隔层联闭锁包括本间隔以及跨间隔的联闭锁逻辑，本间隔联闭锁主要指本间隔的断路器、隔离开关（简称闸刀）、接地隔离开关（简称地刀）等一次设备相互闭锁的逻辑，跨间隔联闭锁主要指非本间隔一次设备如母线间隔闸刀、地刀等与本间隔设备相互闭锁的逻辑。变电站中进行测控装置的改造和扩建时，验证联闭锁逻辑的方法通常为：通过在本间隔及相关间隔的端子排上拆、接一次设备的位置遥信电缆，模拟一次设备的分合位置状态，检查相关闭锁接点状态是否满足联闭锁逻辑。这种方法有误动、误碰相关间隔一、二次设备（如母线地刀）的风险，且验证耗时较长。因此有必要找出一种安全风险小、耗费时间少的联闭锁逻辑验证方法。

2 智能变电站测控装置联闭锁逻辑“离线”验证

2.1 智能变电站联闭锁逻辑工作方式

智能变电站联闭锁逻辑配置在测控装置中，测控装置之间利用GOOSE报文传送联闭锁所需的相关一次设备的位置信号。GOOSE报文的发送按图1所示的方式执行，其中T0是心跳时间，装置每隔T0时间发送一次当前状态，此时的报文称为心跳报文。当GOOSE数据集中任何一个成员的数据值发生变化，装置会马上发送该数据集的所有数据，然后间隔T1发送第2帧及第3帧，间隔T2发送第4帧，间隔T3发送第5帧，后续报文的发送时间间隔逐渐增加，直到最后报文间隔恢复为心跳时间。

图1GOOSE报文发送过程

GOOSE报文采用组播方式发送，在工程应用中，跨间隔的一次设备位置信号由相关间隔的测控装置通过间隔层（站控层）交换机传送，本间隔的一次设备位置信号则由智能终端通过过程层交换机传送。测控装置接收到一次设备的位置信号后通过配置在装置中的联闭锁逻辑进行运算，对本间隔智能终端发出闸刀、地刀闭锁（开放）操作的GOOSE报文，智能终端收到GOOSE报文后闭锁（开放）相关控制回路。从联闭锁逻辑的工作方式可以看出，测控装置是联闭锁逻辑的“大脑”，智能终端是“四肢”，在联闭锁逻辑虚端子连线正确无误的情况下，只要“大脑”工作正确，则“四肢”执行正确。联闭锁逻辑虚端子连线比较简单，通过阅读SCD文件以及IED的配置文件能够轻易确认其正确性。表1为某220 kV线路间隔闭锁（开放）GOOSE虚端子连线。

表1 闭锁（开放）GOOSE虚端子连线

2.2 测控装置联闭锁逻辑“离线”验证方法

2.2.1 “离线”验证步骤

智能变电站测控装置利用GOOSE报文传送一次设备位置信号可实现联闭锁逻辑，如果能够利用数字测试仪模拟GOOSE报文，则可以实现“离线”验证测控装置的闭锁逻辑。所谓“离线”验证，是指待验证联闭锁逻辑的测控装置独立运行，不与变电站内的其他运行设备有任何信息交换，具有安全风险小，耗费时间少等优点，其网络结构如图2所示，具体方法如下：

（1）阅读SCD文件及相关IED的配置文件，确认联闭锁逻辑虚端子连线正确。

（2）将配置完成且已核对完本间隔遥测、遥信和遥控信息的测控装置从间隔层（站控层）以及过程层交换机上脱离开来，实现“离线”运行。

（3）将待验证联闭锁逻辑的测控装置用网线和光纤接入新的、独立运行的、设置了VLAN的、包含光口和电口的交换机，在设置好VLAN的任意一个端口进行GOOSE报文抓取，确认交换机VLAN设置正确。

（4）将导入本站SCD文件的数字测试仪1用光纤接入交换机光口，通过数字测试仪1模拟相关测控装置和智能终端，用来改变参与间隔联闭锁逻辑的相关闸刀的位置状态。

（5）将导入本站SCD文件的数字测试仪2接入交换机的另外一个光口，用来抓取测控装置的闭锁（开放）操作GOOSE报文，检查GOOSE报文联闭锁数据集中开出状态的值是否正确。

（6）与运行人员一起验收测控装置的间隔联闭锁逻辑，通过数字测试仪2查看测控装置发出的闭锁（开放）操作GOOSE报文，对照五防逻辑表，确认测控装置间隔联闭锁逻辑完备、正确。

图2 联闭锁逻辑“离线”验证网络结构

2.2.2 工程应用中注意事项

在实际工程中，改造和扩建工作涉及到SCD文件的修改、测控装置及智能终端等IED配置文件（CID及私有文件）的导出、修改和下装，同时由于工作环境复杂，在实际工程中有必要确认以下几点：

（1）与本间隔测控装置联闭锁逻辑相关的跨间隔测控装置是否正确发出了位置信号GOOSE报文。

（2）本间隔智能终端是否正确发出了位置信号GOOSE报文以及正确接收了本间隔测控装置发出的闭锁（开放）操作GOOSE报文。

（3）本间隔测控装置是否正确接收了位置信号GOOSE报文以及正确发出了闭锁（开放）操作GOOSE报文。

对上述3点，可以通过截取相关GOOSE报文来确认：对于通过过程层交换机传输的GOOSE报文，可以采用在IED所连接光纤跳线的末端用数字测试仪抓取报文；对于通过间隔层（站控层）交换机传输的GOOSE报文，可以通过安装了MMS Ethereal等报文截取和分析软件的笔记本电脑在间隔层（站控层）交换机上本间隔测控装置所连端口抓取GOOSE报文；通过比照SCD文件中GOOSE控制块的APPID、组播地址、索引、信息描述等信息，确认相关GOOSE报文的正确性。

3 测控装置联闭锁逻辑“离线”验证案例

根据调控中心联系单以及某公司关于浙江WXH-811B升级情况的说明，某220 kV智能变电站将对8条110 kV线路保护测控合一装置进行程序升级。由于本次程序升级涉及到联闭锁逻辑，需在升级完成后进行联闭锁逻辑的验证。本次联闭锁逻辑验证如果采用常规方法存在以下2点风险：

（1）跨间隔的母线地刀为分闸状态，对母线地刀进行位置信号模拟取反时有误合母线地刀的可能，有可能酿成母线接地的重大事故。

（2）汇控柜上的智能终端母线地刀信号电缆所处的位置不利于拆、接。

考虑到上述风险和困难，本次闭锁逻辑验证采用“离线”方法。验证时由于保护测控合一装置完全与站内运行设备“脱离”，不影响任何运行设备，将安全风险降到了最低，在变电站实际测试中，一个间隔的逻辑验证和验收时间可以控制在20 min内，而采用传统方法则需要1～1.5 h，大大节省了时间。

4 结语

鉴于智能变电站采用GOOSE报文传送联闭锁逻辑所需的一次设备位置信号，因此可利用GOOSE报文的相关特点和光数字测试仪，实现测控装置联闭锁逻辑“离线”验证。“离线”验证能够规避常规验证方法带来的安全风险，同时大大节省时间。本文提出的“离线”验证方法已多次应用于智能变电站扩建及改造工作中，可为智能变电站二次专业工作者提供借鉴。

[1]顾建，王志亮，等.智能变电站监控系统的测试与联调[J].浙江电力，2014，33（9）∶62-64.

[2]何祥文，冯正伟，汪铭峰，等.500 kV智能变电站智能终端更换方案探讨[J].浙江电力，2015，34（4）∶22-25.

[3]龚世敏，刘朝辉，唐斌，等.智能变电站高压测控装置的应用解决方案[J].电力自动化设备，2011，31（12）∶92-96.

（本文编辑：赵晓明）

"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

顾 建（1984），男，工程师，从事电网调度自动化厂站端调试检修工作。