国内智能变电站测控装置双重化配置方案的比较与探讨

郭广云

（江苏省电力公司检修分公司徐州分部，江苏徐州 221005）

国内智能变电站测控装置双重化配置方案的比较与探讨

郭广云

（江苏省电力公司检修分公司徐州分部，江苏徐州 221005）

智能变电站是坚强智能电网的重要基础和支撑。随着我国智能变电站的推广建设，站内一次设备信号的采集、测量、控制和监测的可靠性要求越来越高。作为变电站内信息监视和控制的主要实现环节，测控装置的配置方案对监控系统可靠性起着关键性的作用。智能化变电站测控装置双重化配置以后，监控信息冗余的同时带来了异源数据的辨识选择和遥控对象惟一性的问题，本文对双测控的实施方案进行了阐述，提出了一种间隔层测控装置不停电检修的运维方式，适合智能变电站无人值守的趋势。

智能变电站 测控装置 双重化配置 主备机切换

1　智能变电站测控装置双重化配置配置结构

按照国网公司Q/GDW 161—2013的设计规范，220kV及以上的智能变电站中主要的保护装置双重化配置，相应地过程层和间隔层设备均需要双套配置。具体到智能变电站内三层两网的架构体系来说，过程层和站控层网络分为A、B双网；过程层的合并单元、智能终端分别双套采集一次设备的信息，间隔层的保护、测控装置双重化配置对下接入过程层A、B网，对上接入监控系统双MMS 网。因此双测控配置实际上对应的是智能变电站内整个三层两网的双重化结构。

但是测控双重化配置带来的很多问题，鉴于IEC 61850标准中规定的GOOSE和SV服务协议，数字化变电站中采用光纤传输突破了常规站内电缆和节点的限制，信号的传输呈现几何级的增长。据统计智能变电站内一个110kV间隔测控装置所采集的过程层开关量信号、告警信息、模拟量信号等多达三四百个，双重化配置之后上送到站控层的监视信号翻倍，全站所有的信号总计将达到数万个之多。如此之多的信号势必会增加监控系统处理信息的复杂度，给运维人员也带来困惑。

同时对于同一个监视对象而言，采用双重化配置带来了信息识别和筛选的困难。数字化站内A、B两套过程层设备如果上送的信息（如开关位置）不一致或者品质有差异，对于监控系统而言必须在两个异源信号之间进行辨识，增加了数据处理的复杂度和出错的概率。对于异源数据的选择切换，目前没有一种简单可靠的切换机制来保证数据的准确性，且无论对测控装置或者监控后台而言都将耗费非常多的软硬件资源。

对于站内调度或者监控系统下发遥控命令而言，双重化的配置导致需要选定惟一的控制源。当测控装置的运行状态发生改变后，控制源的切换也给系统的稳定性带来挑战，控制源的不惟一性降低了遥控的成功率。

2　测控双重化配置方案讨探及优化

双重化配置的两套测控装置，采取对下双主、对上主备的工作方式。对下双主是指两个测控装置在功能上（测量、控制、联闭锁）上完全独立；测控装置不作主备机逻辑判断，之间无任何信息交互。对上主备是指站控层设备（远动和后台）通过特定的规则自动选择主测控装置，实现测控功能的热备用。

2.1测控装置

两套测控装置分别对下接入过程层A、B网，其中第一套测控装置接入第一套合并单元、智能终端，用于采集A套合并单元的模拟量，A套智能终端的开关量；第二套测控对称接入第二套过程层设备信息。

测试装置具体实施方案如下：

（1）两套测控装置在功能（测量、控制、联闭锁等）上完全独立，不作主备机逻辑判断。

（2）两台测控均可响应手控操作，测控屏上设置两个手合、手分把手，紧急情况下可以选择任何一台装置去手动操作。

（3）对于联闭锁信息，两台测控装置分别进行联锁计算，并将各自的联锁状态通过GOOSE发送给A、B两套智能终端。短语独立的控制回路，闭锁接点接入各自的回路中互不影响；对于公用的控制回路则将两个闭锁接点并联，以保证控制的成功率。当智能终端和测控装置通信中断时，智能终端的联闭锁接点应自动复位。

2.2监控后台

（1）监视方向：主备测控装置均和后台通信。对于公共信息，由监控后台对相应的点进行配置，取主测控的公共信息进行显示；对于私有信息，由监控后台二取二进行显示。

对于公共信息中出现两套采集的信息不一致的情况，由监控后台进行不一致告警，提示运行人员对一次设备和二次设备进行检查。

（2）控制方向：监控后台默认将遥控命令下发到主测控装置上。当现场运维需要特殊处理时（如主机运行正常，但联锁不满足或者需要操作备机），允许运行人员在遥控界面使用备机进行遥控。

2.3远动装置

（1）监视方向：主备测控装置均和远动通信。对于公共信息，由远动装置对相应的点进行配置，取主测控的公共信息上送主站；对于私有信息，由远动装置二取二进行显示。

（2）控制方向：监控后台默认将遥控命令下发到主测控装置上。

3　测控装置双重化配置主备机切换方案

智能变电站未来的趋势是无人值守，因此双测控配置方案中对于主备机的选择和切换关系到运行和维护的准确性和安全性。本方案中主备机的选择和切换实现规则如下。

3.1主备机选择

监控后台或者远动装置基于以下规则自动选择主测控装置：（1）非检修状态、通信正常的测控装置选择为主机。

（2）如果A、B两套测控装置上述两个条件都满足或者都不满足，默认选择A套装置作为主机。

上述规则中，双测控装置的A、B套定义由现场工程组态时决定，如可以按照IP地址大小的原则实施。

3.2主备机切换

本方案中主备机的选取以及切换主动权均由监控后台或者远动装置根据测控装置实际的运行状态判定，测控装置本身不需要进行逻辑处理。双机之间独立运行，没有任何电气上的连接。实际运行过程中监控系统只需取主机监测信息作为一次设备相关信息的展示，当双机采集的信息不一致时由监控后台产生信息不一致告警，提示运行人员进行故障排查。监视方向上实现了信息的冗余配置，监控系统切换选择主备机逻辑简单可靠。控制方向上始终保持将遥控命令下发到主机测控上，保证操作对象的严格惟一性，也可以通过备机测控实现紧急操作，提高了遥控的成功率。

4　结语

本文提出的双测控优化方案即充分发挥了冗余配置的优势，又解决了异源数据辨识选择和控制对象的惟一性；同时提供了一种间隔层测控装置不停电检修的模式，适合智能变电站无人值守的运维趋势。本方案已经在南方电网220kV多个变电站成功实施，具有良好的推广意义。

郭广云（1971—），女，江苏徐州人，工程师，从事变电站自动化系统、数字化变电站系统检修工作。