摘要：本文研究了智能变电站结构特点，针对如何实现适用于智能变电站的二次回路安全措施，分析了智能变电站可用的二次隔离技术，对其进行了对比，提出了GOOSE双重化安措原则及其他安措实施原则。
关键词：智能变电站；二次回路；隔离
1 智能化变电站体系结构
智能化变电站体系结构从逻辑上可以划分为 3 层，分别是站控层、间隔层和过程层。
（1）过程层。过程层是智能化变电站中基本一次元件设备和附件的总称。
（2）站控层。站控层是由多个高级管理系统所构成，它的功能是实现面向全站设备的监控和信息交互，例如完成数据采集、操作闭锁、电能量采集、同步向量采集、保护信息管理等。
（3）间隔层。间隔层是位于过程层和站控层中间的二次设备，包括继电保护装置、监测功能组、系统测控装置的主智能电子装置（IED）等。智能化变电站的间隔层实现了过程层和站控层的联系，使得一个间隔的数据可以作用于该间隔一次设备的功能。
2 典型智能变电站二次回路
目前智能变电站保护系统的采样与跳闸模式主要有三种：(1)非常规互感器+就地MU+GOOSE跳闸；(2)常规互感器+就地MU+GOOSE跳闸，即为《国家电网公司2011年新建变电站设计补充规定》(国家电网基建(2011)58号)推荐之模式；(3)常规互感器+常规采样+GOOSE跳闸。
保护装置涉及面广、影响范围大的过程层采样网络和GOOSE跳闸网络，将保护内部总线延伸到了整个变电站，因此在继电保护装置运维检修时，保护装置是最值得进行深入研究的环节。
3 智能变电站隔离技术
3.1不同原理的隔离手段
3.1.1 检修压板
“保护检修状态”硬压板设置于智能化保护装置及智能终端，当该压板投入时，相应装置发出的所有GOOSE报文的TEST位值为TRUE，属于开入方式的功能投退压板。
3.1.2 保护装置本体上的G00SE发送软压板
用于控制GOOSE报文中发送的跳闸信号(包括其他信号)有效性的是GOOSE发送软压板。具体压板设置为：启动母差失灵功能是由GOOSE启动失灵软压板控制；控制保护通过智能终端跳闸功能是由GOOSE跳闸出口软压板控制；控制保护通过智能终端合闸的是由GOOSE重合闸出口软压板。当发送软压板设置为1时，GOOSE报文中数据集相应数据位反映该G00SE数据链路的实际状态。当发送软压板为O时，GOOSE报文中数据集相应数据位始终为0。与GOOSE发送软压板为1或者O无关，保护装置将按照GOOSE要求的时间间隔发送数据，不会使得接收方判断GOOSE断链。
3.1.3保护接收软压板
（1）GOOSE接收软压板
控制IED设备接收G00SE报文中的跳闸信号(包括其他信号)的有效性由GOOSE接收软压板判断，如启动失灵、解除复压闭锁等，在GOOSE接收侧设置GOOSE接收软压板，作为双侧安措以提高可靠性。当GOOSE接收软压板为1时，保护装置按照GOOSE报文的实际内容进行处理。当GOOSE接收软压板为O时，保护装置不再处理GOOSE报文的实际内容，而是根据接收信号的逻辑自动设置固定的值，例如装置将接收的启动失灵、失灵联跳信号清零，防止保护误动作。
（2）SV接收软压板
IED设备接收SV报文中的跳闸信号(包括其他信号)的有效性由SV接收软压板控制。当SV接收软压板为1时，保护装置按照SV报文的实际内容进行处理。当SV接收软压板为O时，保护装置不再处理SV报文的实际内容，相关信息不再参与保护逻辑计算。此外，SV接收软压板为0时，保护装置不再监视对应的SV链路，即使此时链路断开，装置也不再发出SV断链报警信号。
3.1.4 装置间的光纤
最直观最有效的隔离手段，是从物理上将保护与保护间或保护与智能终端之间的光纤隔断。从发送方断开发送数据的光纤链路，可靠隔离信号，将导致接收方判断为GOOSE或SV断链而告警，并影响接收方逻辑。
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3.1.5 智能终端与开关机构之间的硬压板
在智能终端与一次设备的控制回路中串行设置了出口硬压板，作为一个明显电气断点，控制跳、合闸回路的通断，对于同一断路器，单间隔保护(如线路保护)和跨间隔保护(如母差保护)经过同一个跳闸硬压板出口，智能终端与一次设备的控制回路是传统电气二次回路，出口压板也与传统变电站一致，运行操作习惯也一致。
3.2 不同GOOSE隔离技术对比
比较可见，对于信号隔离措施，投检修态投退是发送方的隔离，退出发送软压板也是发送方的隔离，退出接收软压板是接收方的隔离，断开光纤链路是传输环节的隔离，它们各有如下的优缺点。
3.2.1 投检修态
优点：不涉及运行设备，仅对被检修设备进行操作，操作简单明确。
缺点：(1)无法实现信号的可靠隔离，当发送设备出现异常时，可能失效。
(2)对于上一级设备投检修态和退出，下一级设备缺乏相应软压板进行确认。
3.2.2 退出发送软压板
优点：不涉及运行设备，仅对被检修设备进行操作，操作简单明确。
缺点：(1)无法实现信号的可靠隔离，当发送设备出现异常时，可能失效。
(2)仅依靠GOOSE发送/接收软压板投退，当保护装置软件异常时可靠性较低。
3.2.3退出接收软压板
优点：对信号进行可靠隔离。
缺点：(1)对退出接收软压板安措实施情况，无法确认。
(2)操作较为复杂，在安措实施及恢复过程中发生疏漏或误操作。
(3)由于MMS站控层网络接口及缺乏液晶面板，无法设置G00SE接收软压板，难以有效隔离保护直跳智能终端。
3.2.4断开光纤链路
优点：有明显的隔离信号和光断开点。
缺点：(1)光纤接插口易被多次插拔损坏；
(2)接收方报警会导致干扰运行。
3.2.5 退出跳合闸出口硬压板
优点：明显的电气断开点，可靠的隔离信号。
缺点：会导致线路保护等单间隔保护及母差、主变保护等跨间隔保护同时
无法出口跳闸。
4 GOOSE双重安措技术可靠性分析
双重化GOOSE出口安全措施的可靠性是指在GOOSE出口回路光纤不断开且无明显电气断电的情况下由于软件或者硬件异常导致某一种安全措施失效时，另一种G00SE出口安全措施仍能避免GOOSE不误出口的能力。
影响GOOSE出口回路安措可靠性的因素较多，主要包括：
(1)软件可靠性因素：包括软件跑死、跑飞、数据0／1反转、程序运行缓慢；
(2)硬件可靠性因素：CPU过热／过冷重启、硬件故障导致驱动失败、存储系统有坏块、检修硬压板的光耦芯片异常、数据总线异常、电源不稳定；
(3)人为因素：GOOSE发送／接受软压板应退未退及检修压板应投未投。
结语
智能变电站调试中，传统二次回路几乎消失，只需抓取和分析数字信号，减少了现场调试的工作量，但是增加了各种基于IEC61850标准的IED的试验内容，包括对象模型、通信模型及服务模型的测试。因此包括继电保护装置、智能终端、合并单元、通信网络、GPS系统等在内的智能变电站综合自动化系统的检修试验和运行维护，都将成为智能变电站技术发展的方向。。
参考文献：
[1]何磊，占伟，郜向军，GOOSE 技术在变电站中应用的问题分析，河北电力技术，2010，29（4）：11~12，23
[2]王云茂，张春欣，智能化变电站二次系统实验技术探讨，电力与电工，2010，30（2）：19~22，26
[3]Q/GDW441-2010《智能化变电站继电保护技术规范
论文作者:魏治成
论文发表刊物:《电力设备》2017年第21期
论文发表时间:2017/11/15
标签：压板论文; 变电站论文; 智能论文; 回路论文; 信号论文; 保护装置论文; 设备论文; 《电力设备》2017年第21期论文;