摘要：数字化站是实现智能电网的基础。在数字化站建设实践中，由于设备不符规范、相关人员的经验及知识储备差异等导致数字化站带缺陷运行。本文研究分析了兴义地区数字化站存在问题及控制措施，提出整改建议，为数字化站的建设维护提供借鉴。
关键词：数字化站；通信机制；goose通信；对时系统
1 引言
自IEC61850体系标准设想开始，我国电力系统管理及其信息交换标准化技术委员会就一直关注其发展，经过多年努力完成了IEC61850标准到行业标准DL/860的转化。以此同时国内电力设备制造商也开展IEC61850研究和软硬件开发[1]。2006年以后，我国陆续投运了符合DL/860标准的数字化变电站，为建设智能电网迈开了步伐。数字化变电站是指按照DL/860标准分为站控层、间隔层、过程层构建，采用DL/860数据建模和通信服务协议，过程层采用电子式互感器等具有数字化接口的智能一次设备，以网络通信平台为基础，实现了变电站检测信号、控制命令、保护跳闸命令的数字化采集、传输、处理和数据共享，可实现网络化二次功能、程序化操作、智能化功能等的变电站[3]。智能一次设备是在传统的一次设备上增加智能控制模块，使其具有数据采集、在线监测、故障判断和数字通信能力。由于智能一次设备技术尚未成熟，现阶段采用智能终端和合并单元作为智能一次设备的接口，实现智能一次设备的功能。
2 兴义地区数字化变电站整体情况介绍
按照过程层组网结构的发展可以将兴义地区数字化站建设划分为两个阶段。前期阶段从2013年至2014年，过程层采用“网采网跳”模式，包括110kV合兴变、110kV三毛山变、110kV顶效变、110kV册亨变、110kV德卧变；后期阶段从2015年至今，过程层采用“直采网跳”模式，包括220kV长征变、220kV银山变、220KV欲飞变。数字化站相关理论上的探讨早已趋于成熟，但实际运行的变电站少，运行维护经验不足，在技术、运行管理、设计层面上都还存在许多亟待解决的问题，需要不断总结改进。兴义地区数字化站多年运行维护暴露出一些问题。
3 兴义地区数字化变电站存在问题及分析
3.1 goose断链监视不全
近年来由于告警信息采集不完整或者告警分级分类处理不恰当导致变电站发生多起事故事件。数字化站较常规站的告警信息量大，增加了过程层通信链路监视信号。过程层通信包括间隔层设备之间闭锁通信、间隔层与过程层通信，过程层设备之间的通信（合并单元接收智能终端的goose位置通信，线路合并单元接收母线合并单元SV电压通信）。过程层goose通信有一套完整的接收机制：装置收到goose报文后检查报文的AppID、GOID、GOCBRef、DataSet、ConfRev等参数是否匹配，若不匹配，丢弃报文；若参数匹配，再比较新接收帧和上一帧报文中的StNum（状态号）和SqNum（顺序号）的大小关系判断是否更新接收的数据。若超过报文允许生存时间（2倍的系统配置报文心跳间隔时间T0）未更新数据，判断goose通信中断[2]。
数字化站的goose通信是实现二次设备功能的基础，所以必须保证goose通信状态正常，全部链路状态能有效监视。兴义地区部分数字化站由于厂家工程技术人员、验收人员经验不足等原因导致goose监视信号不全。如首座数字化站110kV合兴变合并单元自检goose数据集未上送间隔层装置，使合并单元检修、采样失步、装置异常等软信号不能上送监控系统及网络分析系统，不能准确监视合并单元运行情况；220kV长征变智能终端接收相关保护、测控、母差、低频减载goose链路中断信号监控系统能正确告警，但保护测控、母线保护接收智能终端goose中断信号SCD中未虚连接入间隔层装置，后台监控系统断链告警名称未实例化，远动转发goose链路中断告警信号不全，调度监控中心无法监视智能终端的上行通信状态，存在运行风险。
对于存在链路监视盲区的运行变电站，需要修改SCD和装置cid，更新监控系统scd及远动模型文件，才能完善信号监视。数字化站配置文件的修改工作有“牵一发而动全身”的特性，运行之后的数字化站scd改动会导致调试工作量大，所以要开展好数字化站的验收工作。在验收过程中，可以使用类似“凯默SCD工具”这种软件查看装置连接示意图，综合保护知识判断通信网络链路的正确性，准确完整地展示装置的通信状态告警信号。
3.2 通信光口不满足全通机制导致goose断链不能反映实际情况
间隔层设备及光交换机每个光通信口包含接收口RX和发送口TX。2013年5月贵州电网发布的数字化变电站技术规范要求保护测控装置及过程层交换机光通信口满足全通机制，即光口Rx中断，光口Rx能正常工作；光口Tx中断，光口Rx能正常工作。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆而兴义地区前期数字化站存在下列情况：智能终端的goose接收RX中断，即交换机的TX断，智能终端能上送其接收的保护跳闸和遥控goose中断信号至测控装置，所以智能终端的RX中断，不影响TX工作，交换机的TX中断，不影响RX；智能终端的TX连接中断，即交换机的RX中断，交换机此通信口指示灯熄灭，所以交换机Rx中断会影响光口通信；手持式试验设备只连接智能终端的Rx，能下发命令至智能终端，所以智能终端TX中断，不影响RX。现象表明过程层设备满足全通机制要求，过程层交换机不满足全通机制要求。日常维护总结得出兴义地区间隔层和过程层设备光口满足全通机制要求，而部分站的过程层交换机不满足全通机制的结论。
兴义地区前期数字化站在过程层交换机不满足全通机制及某厂家间隔层设备goose双网接收机制不合理共同影响情况下导致goose断链信号不能反映实际运行状态。在过程层双网通信的保测一体装置（网采网跳模式）其中一个网的TX中断情况下，对应交换机RX中断引起此通信口停止工作，装置发出SV中断（未发goose中断）信号后立刻误发复归信号，实际该链路仍处于中断状态，存在单网运行风险。双套智能终端其中一套TX中断，测控装置发出智能终端接收保护测控goose中断后立刻误发复归，实际此套装置通信已中断，处于不能上送信号及接收命令状态，存在单设备运行风险。运行人员须认识这一特性，加强监视，出现断链告警的动作或者复归信号都要实际检查设备的过程层链路状态。
3.3 对时系统告警机制存在问题
兴义地区前期数字化站数据采集是分布式模式，地理分布的合并单元输出的电压电流SV数据传输至保护测控装置计算处理，数据必须含有效地时间信息，否则测控和保护装置采样无效引发装置闭锁。站内各采集单元采样同步对数字化变电站异常重要，必须保证站内对时系统的正常授时功能。前期数字化站对时系统采用主备式时间同步系统，系统内装置包含GPS主用主时钟装置、北斗备用主时钟装置和扩展时钟装置。正常情况下，整个对时系统以GPS为时间基准，北斗备用主时钟以GPS时钟的输出光B码为时间基准实现同步。在GPS天线或者GPS接收单元故障情况下，启用北斗备用主时钟，整个对时系统以北斗天线接收的时间脉冲为对时基准。为监视对时系统运行情况，时钟装置提供装置告警硬接点信号。在主时钟装置之间的光B码连接光纤丢失情况下，时钟装置告警接点动作。兴义地区前期数字化站使用ZH-503型号对时装置，装置接收的GPS卫星数多于两位数，而北斗装置受系统建设时间限制接收的卫星数较低，天气恶劣情况下接收卫星数为0。而北斗时钟在GPS时钟正常情况下是以GPS输出光B码为对时基准，在接收卫星数为0（卫星失步）情况下装置不会发出硬接点告警信号的。预想下，若GPS天线中断或者接收单元故障情况下，对时系统需要以北斗系统的时间为对时基准信号，而此时北斗时钟处于卫星失步状态不能授时，这种情况下只能依靠自身守时功能，一段时间后将会发生失步，站内各采集合并单元不能同步采样，保护和测控装置采样异常，直到对时系统正常工作装置闭锁才解除。所以，时钟装置告警接点机制不合理，在GPS和时钟之间光纤连接正常情况下，不能有效监视北斗是否卫星失步，不符合南方电网数字化站时间同步系统技术规范中主时钟的工作方式要求。运维中发生过某站北斗装置告警信号动作事件，检查发现北斗接收卫星数为零，同时发现北斗与GPS连接的光B码中断，在光B码连接正常而北斗接收卫星数仍然为零情况下告警信号会复归。
针对北斗时钟接收卫星数不足情况，可以通过升级北斗装置程序接收更多卫星；针对时钟装置告警信号不合理，可以完善站控层对时装置的软信号接入（数字化站的对时装置支持DL/T 860或DL/T 634.5104标准建模），并加强巡视，有条件可以升级硬件完善告警机制。
3.4 运行中出现的其他重要问题
前期数字化站汇控柜无温度控制设备导致智能终端和合并单元运行环境环境恶劣，引发多起装置死机事件；数字化变电站网络分析仪与监控系统独立运行，不能有效监视其采集网络链路工作情况；部分运行人员对数字化变电站相关认识不到位，出现goose断链告警不重视情况；维护人员站内备份不全，特别是缺少过程层交换机、间隔层和过程层设备备份，须严格执行数字化变电站配置文件运行管理技术规范[4]。
4 运维经验及建议
数字化变电站是变电站自动化系统发展的新趋势，任何新技术的出现都会经历一个从不完善到相对完善的过程，数字化变电站的建设与实施理应如此，应该分步骤、分阶段有序地进行。数字化站的技术改进快，要广泛借鉴及时更新应用。对于新建或技改站的调试验收要严格执行相关规范文件，确保不带隐藏缺陷投运。
参考文献
[1]我国数字化变电站发展现状及趋势 作者 何卫 全国电力系统.管理及其信息交换标准化技术委员会 赛尔电力自动化 总第80期.
[2]南方电网智能变电站二次设备通用技术条件.
[3]贵州电网数字化变电站技术规范.
[4]南方电网智能变电站配置文件运行管理模块技术规范.
作者简介
黄立金（1984.04-），男（布依族），贵州兴义，贵州电网有限责任公司兴义供电局，工程师；研究方向电网调度自动化厂站端调试检修。
论文作者:黄立金
论文发表刊物:《电力设备》2017年第15期
论文发表时间:2017/10/19
标签：兴义论文; 装置论文; 变电站论文; 终端论文; 智能论文; 信号论文; 时钟论文; 《电力设备》2017年第15期论文;