光纤配线表在智能变电站中的应用

张岩坡,周雪青,刘海锋,尚 柳,渠红涛,石瑞平

(1.国网河北省电力公司检修分公司,石家庄 050071;2.国网河北省电力公司电力科学研究院,石家庄 050021; 3.石家庄信息工程职业学院,石家庄 050035)

光纤配线表在智能变电站中的应用

张岩坡1,周雪青2,刘海锋1,尚 柳1,渠红涛1,石瑞平3

(1.国网河北省电力公司检修分公司,石家庄 050071;2.国网河北省电力公司电力科学研究院,石家庄 050021; 3.石家庄信息工程职业学院,石家庄 050035)

介绍智能变电站过程层网络的光纤连接关系,针对过程层网络查找光纤链路问题时存在的诸多困难,提出在过程层网络使用光纤配线表和T型光纤标签,从配线表的制作维护和标签应用方面进行分析,借助这两者能对光纤链路问题迅速定位,认为配线表及标签应用可有效避免光纤重复插拔,提高光纤使用寿命。

智能变电站;光纤配线表;过程层网络;光纤标签;断链

智能变电站是由智能化一次设备和网络化二次设备分层构建,建立在IEC 61850体系基础上,能够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。智能变电站介于过程层和间隔层间的过程层网络光纤的连接关系较为复杂。在智能变电站基建时期的调试验收、投运后的运行维护、断链故障后的缺陷消除以及日后的保护改造,都将面对繁多的光纤插拔工作。在成百上千的光纤中准确找到问题光纤,对继电保护专业人员来说也绝非易事,光纤的频繁插拔,将严重影响光纤的使用寿命。

500 k V智能变电站中的光纤众多,数以千计。当光纤出现折损、光纤头损坏等问题时,即使监控能报出断链故障,但是想要准确快速找到问题光纤,对继电保护专业人员来说,也是一个巨大的挑战。因此,问题光纤的精准定位是智能变电站二次系统稳定运行的重要前提。

1 智能变电站过程层网络

智能变电站的“三层两网”指过程层、间隔层、站控层、过程层网络和站控层网络,比常规变电站增加了过程层网络及设备,用于实现信息共享以及间隔层设备与一次设备之间的连接。

过程层主要面向一次设备,完成保护、控制等功能,主要包括过程设备、过程层网络和间隔层设备的部分功能。其中,过程层设备主要包括合并单元和智能单元;间隔层设备包括保护、测控、计量和录波装置等。过程层网络相当于常规变电站的二次电缆回路。除直采直跳回路外,过程层网络都通过过程层交换机将间隔层设备和过程层设备相连,来传输采样值和开关量输入输出信息等[6],如图1所示。

图1 过程层信息传输示意

以河北省南部电网某500 k V智能变电站为例,500 k V采用二分之三接线,第一串一次设备为整串。其中,5011断路器和5012断路器之间为出线M,5012断路器和5013断路器之间为2号主变压器。根据智能变电站各电压等级的继电保护和与之相关设备及网络的配置原则,除保护装置采用直采直跳外,SV和GOOSE统一采用网络方式进行传输。以下重点分析研究5011断路器保护测控过程层网络,其过程层SV网络连接图,见图2。

图2 500 k V过程层SV网络连接示意

图2中,过程层SV网络采用了星形结构,每个间隔的过程层设备都是通过本间隔的网络交换机与间隔层设备进行数据交换,各间隔的数据汇总到中心交换机并传递到故障录波及网络分析系统。过程层GOOSE网络与过程层SV网络类似,也采用星型结构,两者都反映了二次系统各智能设备通过网络交换数据的物理连接[7]。

光纤二次回路标识标签管理不善将会给专业人员带来诸多不便:智能变电站基建验收时,通过插拔每根光纤来验证后台监控中的断链信号,工作量巨大,工作效率极低;断链缺陷处理时,不能准确定位问题光纤,导致光纤频繁插拔,可能制造新的缺陷;保护检验、保护改造、间隔扩建时,误动误碰连接正常运行的光纤,导致保护误动拒动等电网事故的发生。光纤标识标签的管理问题亟待解决,光纤配线表的使用可降低光纤的频繁插拔,提高工作效率。

2 光纤配线表的制作及维护

2.1 光纤配线表的制作

2套500 k V断路器保护装置、断路器测控装置以及A、B套光纤熔接盒一起组屏。第一串断路器即5011、5012、5013断路器的SV组网交换机和GOOSE组网交换机一起组屏。

制作光纤配线表之前,首先应清楚光纤的屏位之间、屏内装置之间连接。

对5011断路器保护来说,屏位之间包括智能控制柜与断路器保护屏光纤熔接盒之间、断路器保护屏与M线线路保护之间、断路器保护屏与Ι母母线保护之间、断路器保护屏与第一串交换机屏之间等。屏内装置之间包括断路器保护屏光纤熔接盒与断路器保护装置之间、保护屏光纤熔接盒和测控装置之间等。断路器保护的联系图可以清晰的了解光纤连接关系,以A套断路器保护为例,如图3所示。

图3 A套断路器保护联系示意

光纤配线表的制作需要提供光纤的3个要素:光纤起点、终点、功能及连接方式。其中,光纤的起点和终点包括屏位、装置和光口。结合断路器保护联系图,可制作出断路器保护屏测控和A套保护装置的光纤配线表,如表1所示。

表1 5011断路器保护测控屏光纤配线表

光纤的起点屏位本屏是指5011断路器保护测控屏,起点装置分别为测控装置NS3560、断路器A套保护装置NSR321,起点光口对应装置上插件光口;光纤的终点屏位分别对应第一串交换机屏的SV、GOOSE交换机以及起点屏位的熔接盒;光纤的功能描述了此根光纤的是用来“组网”还是用来“直采直跳”,光纤的连接方式描述了此根光纤是尾缆连接还是本屏跳线。整合以上三要素可以制成光纤配线表。

根据光纤配线表,可以清晰的掌握所有光纤的“来龙去脉”,结合后台断链报文能准确快速的定位问题光纤,为智能变电站的基建调试、运行维护和保护扩建提供极大的便利。

2.2 光纤配线表的维护

光纤配线表制作完成后,应该分别张贴在保护屏柜和智能组件柜内的柜门上,以方便专业技术人员的使用。另外,电子版的光纤配线表应作为设备台账的组成部分保存。当有间隔扩建或者保护改造时,应同步新增或更新光纤配线表。

2.3 T型光纤标签的应用

根据光纤配线表,可以制作出光纤的T型标签,贴在光纤的末尾。例如,对照表1中测控装置NS3560的第二行,可以制作测控装置“SV组网收”这根光纤的T型标签,如图4所示。

图4 T型光纤标签图

图4中,T型标签也包含了光纤的起点、终点、功能及连接方式。T型标签和表1的光纤配线表是相互补充、相互验证的关系,两者的相互配合将大大提高问题光纤定位的速度。

例如,当后台监控报“5011断路器测控NS3560装置SV组网断链”故障时,可以根据光纤配线表的功能,确定是5011断路器保护测控屏光纤配线表测控装置的第二行。确定这根光纤后,与此装置插件光纤末尾的T型标签对比无误后,可准确定位问题光纤。

3 结束语

数以千计的光纤连接构成了智能变电站的过程层网络,问题光纤的精准定位就成了智能变电站二次系统稳定运行的重要前提。该文提出使用光纤配线表和T型标签来管理光纤的标识标签,让继电保护专业人员面对众多的光纤可以有章可循,使定位问题光纤的工作事半功倍,从而为电网完全稳定运行奠定基础。

[1] Q/GDW 383-2009,智能变电站技术导则[S].

[2] 何 磊I.EC 61850应用入门[M].北京:中国电力出版社,2012.

[3] 贾敏敏,张 伦,徐泉山,等.智能变电站二次设备光纤通信中断测试分析[J].湖北电力,2013,37(2)

[4] 修黎明,高湛军,黄德斌,等.智能变电站二次系统设计方法研究[J].电力系统保护与控制,2012,40(22)

[5] 胡道徐,沃建栋.基于IEC 61850的智能变电站虚回路体系[J].电力系统自动化,2010,34(17)

[6] 冯 军.智能变电站原理及测试技术[M].北京:中国电力出版社,2011.

[7] 王增华,窦青春,王秀莲,等.智能变电站二次系统施工图设计表达方法[J].电力系统自动化,2014,38(6)

本文责任编辑:靳书海

Application of Optical Fiber Wiring Table in Smart Substation

Zhang Yanpo1,Zhou Xueqing2,Liu Haifeng,Shang Liu1,Qu Hongtao1,Shi Ruiping3
(1.State Grid Hebei Electric Power Maintenance Company,Shijiazhuang 050071,China; 2.Satae Grid Hebei Electric Power Research Institute,Shijiazhuang 050021,China; 3.Shi Jiazhang Information Engineering Vocational College,Shi Jiazhuang 050035,China)

This paper introduces the optical fiber connection relations of smart substation process layer network,points out many difficulties when looking for fiber link problems,then puts forward using fiber wiring table and T fiber label in the process layer network.With the help of the two above,it can quickly locate problems of optical fiber link,effectively avoiding fiber repeated plug and improving the service life of the optical fiber.

smart substation;optical fiber wiring table;process layer network;optical fiber label;chain scission

TM63

:B

张岩坡(1986-),男,工程师,主要从事变电站继电保护方面的工作。