智能变电站工程调试中若干故障的分析与解决

彭湃

（广东电网有限责任公司肇庆供电局，广东 肇庆 526060）

近年来，智能变电站的建设越来越多，与常规站相比，智能站在物理连线、通信管理及维护管理等方面更加凸显其智能化，尤其是虚端子的引入取代了常规站中保护测控装置端子排上的电缆接线，相应地，这些给现场继保检修人员在维护调试管理上增加了难度和挑战，同时也是电力建设的变革。

1 智能站原理结构

智能站的基础是各个二次设备间基于IEC 61850协议，以统一的模型进行设备间的通信。在逻辑功能上由过程层、间隔层和站控层3层设备所组成，二次设备间通信是采用站控层网络和过程层网络，即全站“三层两网”结构，如图1所示。

图1 智能站基本结构图

站控层网络（MMS网）实现站控层设备和间隔层设备的连接，过程层网络实现间隔层设备和过程层设备的连接。过程层设备包含合并单元、智能终端以及在线监测装置等；间隔层设备包含保护装置、测控装置、数字电度表、故障录波装置等；站控层设备包含监控后台机、远动主机、GPS对时等。

2 SCD文件概述

SCD（substation configuration description）是一整个变电站的配置描述，涵盖所有IED的实例配置和通信参数，IED之间的通信配置及变电站一次系统结构，以及信号联系信息，由系统集成厂商完成[1]。SCD文件应由

节点(版本信息)、通信管理、IED管理组成。另外，SCD的配置过程中遵循一种共同的规则和标准，就是SCL语言，它是变电站配置描述语言，也是IEC 61850的模型语言，以此语言为基础，各厂家设备实现互操作。对于SCD文件的理解对智能站缺陷的原因及如何根本上杜绝此类事件的发生有着重要的意义。

3 现场各类故障及处理过程

在智能变电站实际工程调试中，主要出现的故障有：保护测控装置SV采样异常、链路通信异常、虚端子连线故障，此外，文献[2-4]分析了智能变电站故障的快速定位及诊断。处理这些现场实际遇到的缺陷，尤其是装置断链情况，可能需要使用到抓包工具，如思源UDMView或手持式数字分析仪ONLLY-i8，下面就这3种典型故障对其现象及缺陷处理过程进行详细的分析。

3.1 SV采样故障及处理

线路保护装置采样故障除了常见的一次设备互感器TA/TV、合并单元、ICD模型文件错误以及装置采样板件损坏外，还主要存在SCD文件SV数据上虚端子连线方面的问题，下面对其进行分析。

SV数据组合虚端子连线时连接不对应导致。发布方电流（序号1的保护1A相电流采样值1）与订阅方电压（序号1的保护A相电压Ua1）相连，发布方电流（序号1的保护1A相电流采样值1）与订阅方反向电流（序号15的保护A相电流Ia1（反）），这些都会导致装置采样故障，从而影响保护逻辑，导致误动或拒动。

此外，装置面板若出现SV_A（A）网链路出错，则SV_A（B）网断链；若装置SV采样数据无效，MU有通道但数据置无效，即发送采样值报文中品质的Test位应置True，可能是合并单元装置检修压板投入。一般地，若装置采样值显示为0，还应首先检查“SV接收”压板是否退出。

3.2 GOOSE链路通信故障及处理

智能站中出现概率较大的故障是装置出现链路通信中断，此时装置液晶面板上一般会出现相关的通信断链报文，以保护装置与其智能终端来说，在保护装置上切换到“厂家设置”菜单，选择相关的通信板件号，选择保护装置的智能终端，若保护装置长时间收不到智能终端的GOOSE报文，就会在保护装置上出现GOOSE接收A（B）网断链，一般地，取两倍的允许生存时间（TAL）作为GOOSE断链的判断条件，允许生存时间取T0时间两倍，即10 s，故接收方判断装置GOOSE断链时间为20 s。长园深瑞主变保护装置，型号PRS-778T1-DA-G，其IED Name为PT220A的链路状态，在“调试信息”里选择相应的板件号11，得知主变保护链路通信正常，发送源是智能终端IT2201ARPIT，主变保护每10 s接收到智能终端2帧数据，总共接收8帧的数据包。

若通信中断，则面板显示链路通信中断，且10 s接收0帧数据，遇到此类问题，首先查看智能站的网络分析仪或智能录波装置来锁定间隔装置，若智能站没有配置这些智能设备，则可以使用抓包工具，如思源UDMView或手持式数字分析仪ONLLY-i8进行相关设备间链路的抓包分析；接着应检查相应间隔的光口是否损坏、插反，光口组网是否直连，此外，光纤是否插反、折断、松动等；最后是对SCD文件私有属性、端口订阅、MAC地址、修正次数进行检查，尤其是在扩建、新建或技改中尤为重要。

以母线保护与主变智能终端通信故障来分析，情况一，若主变智能终端订阅方接收端口配置了10-A和10-B，没有配置10-C，而若母线保护正好接入主变智能终端的10-C光纤口，则主变智能终端无法接收母线发送的GOOSE报文而判链路中断；情况二，如果报文发送方母线保护装置的私有属性没有配置端口或端口不在11号板件(以BP-2C母线保护装置为例，GOOSE发送则固定在11号板件)，则接收方也同样为断链，私有属性发送端口号可以自定义。情况三，若母线保护装置或主变智能终端的MAC地址、APPID或修正次数等配置文件有误，装置之间无法识别，报文同样也无法接收，故而装置会判GOOSE断链。

3.3 虚端子信号故障及处理

智能站在调试或运维中信号误发或拒发等故障时有发生，智能站中虚端子代替物理端子，逻辑连接代替物理连接[5-7]。在调试中，核对装置遥信时，若装置无法收到或收到错误信号时，则很大可能是虚端子连线错误，此时，打开SCD配置工具，找到相应间隔装置的GOOSE数据组合配置，根据设计院提供的虚端子表核实连接是否正确，并确认装置发布方所选的虚端子是否与订阅方对应。

以线路智能终端与母线保护为例，虚端子连线中，假设线路接到母线保护的支路6，发布方为IL2201A[220kV线路一智能终端]，订阅方PM2201A[220 kV母差A保护]，若发布方将序号为5的带有时标的闸刀1位置（Pos.t）与订阅方的支路6_1G刀闸位置（DPCSO1）相连，母线保护装置就无法收到线路一的刀闸1位置，正确应将序号4相连，类似这种故障很多，除去通信链路、端口订阅、MAC地址及APPID外，一般就是虚端子错误连线。

4 其他常见缺陷及处理

4.1 装置光纤接口损坏处理

智能站二次设备由于运行时间较长，不免会发生光纤接口损坏的情况，遇到此缺陷，一般分3步；第一步，现场查看装置是否有备用的光纤口，若没有那只能更换板件来消缺，若有，则用SCD配置工具查看该装置备用光纤口是否有配置私有属性和接收端口，现场更多情况是备用光纤口在投产时已经配置私有属性，但没有配置接收口，因为配置备用接收口而实际接收不到数据帧装置就会报链路中断，这在后台或网分均可查到。第二步，使用相关厂家的SCD配置工具，导入全站SCD文件，打开IED管理，选择GSE控制块，进行私有属性（如果私有属性没有配置该备用端口）配置和按照Gocb进行端口订阅的配置。第三步，重新下载CID/CCD或GO/SV配置文件，观察链路是否正常。

此外，依据上述在对备用光纤口进行接收口的端口订阅时，发现SCD文件订阅端口选项中无此备用口10-B，只有10-A、10-C、10-D以及3-A、3-B端口，且Altova XML Spy软件编辑SCD文件的确没配置该端口，这种情况相对较复杂。此时，可以利用Altova XML Spy软件，找到相应的端口配置语言进行相关端口修改配置，然后利用SCD配置工具重新打开该文件，并核查文件无误后下装文件到装置。

4.2 VLAN-ID划分导致流量故障

VLAN，即虚拟局域网，将局域网（LAN）设备从逻辑上划分成一个个的网段，从而实现了虚拟工作组内部的数据通信。默认情况下，交换机将收到的多播报文全网广播，这将造成装置收到大量与自身无关的报文，尤其是网络中有采样值报文时，往往容易造成装置CPU过载、链路中断现象，VLAN的作用是基于IEC 61850标准，将智能站过程层SV、GOOSE报文均使用多播地址传送，对报文进行过滤，筛选出装置所需要的报文。

首先，打开浏览器，输入厂家交换机的登录地址、用户名、密码进入交换机。接着，查看交换机VLAN-ID及其端口定义，不同ID可能划分的端口数量不同，但要与SCD文件通信管理中的VLAN划分装置一一对应，否则就会出现装置某个端口接收不到任何数据帧或丢帧，从而出现断链问题。

5 结束语

智能变电站是电力系统的一次技术革命。智能站较常规战，其二次系统的硬件和软件都发生巨大的变化，必然导致检修维护和管理方式的变化。本文基于作者在工程调试中遇到的SV采样异常、GOOSE通信断链、虚端子连线以及VLAN-ID划分等各类缺陷，涉及到智能站的ICD文件导入、IED文件配置、端口订阅、光纤连接等环节，其中用到SCD配置工具，抓包工具思源UDMView及XML编辑器Altova XML Spy工具。详细分析了典型缺陷的处理过程，这在实际智能站的运维中起到一定的指导意义。