智能变电站智能终端故障处理方法及应用

智能变电站智能终端故障处理方法及应用

李泽时

广东电网有限责任公司东莞供电局 广东东莞市 523000

摘 要：本文首先分析了变电站同步时钟装置故障情况及运维要点，详细阐述了一种变电同步时钟天线专用装置的组成及工作原理，该专用支架包括了防潮防热的设计，同时设置一种可降落的天线支架，运用本专业支架，可以杜绝同步时钟天线运维工作中的登高作业的人身风险，同时提高设备运维的工作效率。

关键词：智能变电站，智能终端，检修机制，GOOSE链路

1

0 引言[1]

智能变电站是指变电站信息采集、传输、处理、输出过程全部智能，其基本特征为设备智能化、通信网络化、模型和通信协议统一化、运行管理自动化、智能变电站运用先进的计算机技术、通信技术、控制技术，采用低碳、环保的智能设备与材料，融入绿色环保的理念，并可根据需要支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能的变电站。南方电网公司现行的智能变电站设计规范，智能变电站采用常规的电流电压采样，GOOSE链路组网控制的形式进一步提升智能变电站运行的可靠性。遵循DL/T 860，智能变电站系统宜按逻辑功能划分为三层：过程层、间隔层、站控层。各逻辑功能由相关物理设备实现，单一物理设备可以实现多个逻辑功能。智能终端属于过程层设备，其功能采集开关量及输出控制量，智能终端采用就地布置的安装方式，靠近开关设备安装可以减少二次电缆的敷设，体现了智能变电站的绿色理念[1]。

由于智能终端采用就地布置原则，特别对于主变本体智能终端，由于运行环境的气象条件相对室内来说更加恶劣，智能终端故障的概率更高，智能终端故障时，相应开关设备的二次量及控制量均受到影响，具有保护拒动及扩大电力事件的潜在风险。本文主要论述一种智能终端故障时的处理方法，快速消缺，从而降低电网运行的风险。

1 智能终端工作概要

应用智能终端，达到利用现有的成熟的二次技术，结合传统开关设备，提升智能化水平。如图1所示：智能终端加GOOSE网络 (敞开站/户外GIS)连接，在应用现场智能终端与一次设备采用电缆连接，与保护、测控等二次设备采用光纤连接，实现对一次设备（如：断路器、刀闸、主变压器等）的测量、控制等功能。智能终端采用就地安装在开关场地实现间隔内开关闸刀等操作及信号反馈，由于全面采用GOOSE技术，大大节省了全站控制及信号电缆，缩小了电缆沟尺寸，节约了土地，减轻了现场安装调试维护工作量，减少了直流接地、交流传入直流等二次回路问题。

图1智能终端与一次二次设备链接示意图

智能终端通过通信光缆光纤与保护装置测控装置的二次控制设备通信，其通信机制是GOOSE方式，在智能终端的GOOS通信机制，是一种具备快速重发机制，如图2所示：T0是装置的心跳报文时间，在无数据变化时连续按照T0为间隔进行发送报文，当数据变化时，通过连续发送的方式，提高通信的可靠性；变电站内设备正常，无故障发生的情况下，智能终端GOOSE通信无变化数据，如果智能终端连续在4个T0时间内没有收到报文，智能终端出现GOOSE异常告警；本类型智能终端的异常告警处理方式主要从光纤、交换机、装置通信接口板等通信设备入手。智能终端的电源板、CPU板、开入开出等板件故障，此类型的装置告警一般采用更换故障板件进行处理；装置授时失效时，装置会发出对时异常告警，对时告警不影响智能终端的开入开出等关键功能。

图2：GOOSE快速重发机制示意图

2 智能终端维护的安全机制

相对于常规变电站，智能站新增了检修机制。智能设备检修硬压板投入后，设备进入检修状态，其发出的数据流将绑定“TEST 置 1”的检修品质位，其收到数据流必须有相同的检修品质位，才可实现对应功能，否则设备判别采样或开入量“状态不一致”，屏蔽对应功能。开展变电站智能终端维护作业，安全生产是第一位的，目前，智能变电站二次作业的安全措施包括：退软压板；投检修压板；断电回路（例如打开连片或解开芯线）；断光链路（例如拔光纤）。退软压板与投检修压板视为数字断开方式；断电回路与断光链路看作物理断开方式[2,3]。

智能终端只配置出口硬压板，不设置软压板，智能终端的出口压板断开时与对应的开关刀闸等一次设备实现物理上的隔离；断开连接的光纤，智能终端与所链接的保护测控等二次设备实现物理隔离；在开展智能终端维护作业时，断开出口压板及通信光纤回路，实现智能终端的物理隔离，实现作业风险的控制，确保维护作业的安全。

如图3所示，以220kV2015开关智能终端为例，智能终端与设备链接的回路图中，断开保护装置、母差保护装置、测控装置的光纤链接后，智能终端的虚回路完全断开，智能终端从GOOSE链路层隔离，在这个操作中，使用的是拔光纤的操作，GOOSE链路层会有告警信息；如果直接断开智能终端的出口硬压板，智能终端从物理上从一次设备的链接隔离出来，同时相关的GOOSE通信不受影响，可以开展断电重启智能终端。

图3：智能终端GOOSE回路图

3 智能终端故障处理方法

智能终端主要故障类别有以下几类：

1、智能终端对时异常告警；

2、智能终端板件告警；

3、智能终端GOOSE链路告警；

对于第一种告警类型，处理的方法是首先确认对时源发信是否存在故障，进一步检查对时光纤接口是否松动；此类故障无需断电重启智能终端，如果对时源无故障，判断是智能终端对时模块故障，更换对时模块。第二种类型的故障，首先考虑电源板件故障，其次考虑其他模块故障，更换模块是采用的安全措施是断开出口硬压板，同时拔出所链接的光纤，进行此类作业应当在二次措施单规范下进行操作。对于智能终端GOOSE链路告警，首先考虑断电重启智能终端，断电重启智能终端后，告警无法复归的情况下考虑智能终端所链接的通信设备故障，断电重启智能终端时，所需执行的安全措施是断开智能终端输出的全部出口硬压板。

4 一则220kV智能终端故障的处理

220kV及以上系统智能操作箱按断路器双重化独立配置，即配置两套独立的智能操作箱，分别为第一套智能操作箱和第二套智能操作箱。这两套装置应安装在同一柜上，应分别使用独立的控制电缆。某220kV智能变电站220kV侧2202开关B套智能终端告警，现场检查发现对时异常告警灯及GOOSE异常告警灯亮。第一步排查处理对时异常告警，由于智能终端对时异常时，不影响智能终端的控制功能，在处理此项缺陷时，首先检查对时光纤接线牢固，排除光纤接口问题，测试光纤对时源的光功率，发现光功率过低，直接在同步时钟装置对时光源出口进行测试，发现输出光功率过低，在同步时钟装置输出更换备用输出口，智能终端同步时钟对时恢复正常。

智能终端GOOSE异常时，同时在后台监控系统及智能录波器发现过程层B2网出现多次断链告警，初步排查非智能终端本体故障，进一步检查发现、220kV 套保护的智能终端告警，220kV线路主2保护告警，220kV 母差B套告警及GOOSE链路中断等信号；后台监控画面：220kV B2网链路出现大部分中断，由此可以基本判断并非智能终端本体故障造成的链路异常。通过智能录波器的进一步分析，现场确认220kV B2网过程层中心交换机G2端口模块故障，现场执行二次措施单，更换G2端口模块，智能终端及相关的保护装置GOOSE链路异常复归。在涉及过程层交换机故障处理的进现场处理，交换机端口出现故障，存在2种情况：一是交换机本身发生故障、二是端口光模块故障；按照当前的管理要求，重启过程层交换机需退出相应的保护装置，影响范围大，应该优先考虑更换故障光模块。

4 结语

智能变电站的智能终端，从技术上替代了二次回路的操作箱，是变电站二次操作回路的关键设备，确保智能终端安全稳定运行及发生故障时的快速处理具有重要的现实意义，是确保电网安全稳定运行的重要保障，本文深入分析智能终端的技术特点，提出智能变电站二次作业的安全机制，同时详细阐述了智能终端故障处理的方法，在本文中还具体阐述了某220kV主变变高智能终端故障的处理过程，对智能变电站的二次运维具有重要的参考意义。

1

参考文献

[1]刘宏君，裘愉涛，徐成斌，陈远生 《电网与清洁能源》.第31卷 第3期 2015年3月

[2]张旭升 ，李江林 ，赵国喜 《智能变电站二次安措防误系统研究与应用》[J]. 电力系统保护与控制Vol.45 No.11，Jun. 1, 2017

[3]李 鹏 ，卫 星等 《智能变电站继电保护运维防误技术研究及应用》[J].电力系统保护与控制Vol.45 No.19， Oct. 1, 2017

[4]王 松，裘愉涛 等 《智能变电站继电保护 ＧＯＯＳＥ网络跳闸探讨》电力系统自动化 Ｖｏｌ．３９Ｎｏ．１８Ｓｅｐｔ．２５，２０１５

作者简介：

李泽时（1975年）男，广东信宜人，高级工程师，从事电网继电保护自动化技术工作

项目名称：智能终端柜智能控制系统；项目编码：030819KK63371046