数字化变电站继电保护的GOOSE网络方案

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  摘要:随着信息时代的到来,中国计算机的数字继电保护技术已经应用到一些行业,和大多数电力企业急于效仿,并且可以采用先进的计算机信息处理系统来实现数字技术为电力设施的操作任务。在通信技术和计算机技术飞速发展的背景下,许多电力企业十分重视数字通信技术的集成。GOOSE网络方案在变电站继电保护的引领下,实施了自动化和规模化的改造工程,继电保护设备广泛应用于变电站的继电保护运行中,促进了数字化变电站的发展和壮大。
  关键词:数字化;变电站;继电保护;GOOSE;网络;
  GOOSE是面向通用对象的变电站事件的英文简称,是IEC61850标准中应用在数字化变电站的一个大的亮点,作为数字化变电站的核心,确保数字化变电站中的电子设备逻辑节点之间的通信更加的高效和可靠。随着数字化变电站的发展,对继电保护产生了很大的影响。与传统的继电保护相比,它有了很大的变化。并在分析数字化变电站继电保护对GOOSE的需要的基础上,提出了GOOSE网络结构三种主要类型,分别是装置单环网、星型网以及交换机环型网,并论述了三种网络结构的优劣势。
  一、继电保护中G OOSE网络方案分析
  传统的自动化变电站的电子设备之间采用的通信方式是用电缆接线,而GOOSE的主要基础是高速的P2P通信,可以说是真正意义上实现了P2P,有效的对设备的维修和养护的成本进行了降低。电力系统在机电保护状态中首先应达到四个最基本的要求,可靠性、选择性、灵敏性和速动性。GOOSE网络方案给予继电保护状态应相应具有可靠性和速动性。继电保护时对GOOSE报文输送信息的时间会相应增长,因此,运用GOOSE后,通过继电保护网络能够有效保证该段时间内信息保持一定的稳定性。
  1.GOOSE网络实施的可靠性分析。对GOOSE网络实施可靠性分析是很有必要的。大家知道G00SE的防护体系比常规的继电保护更具有稳定性。而且网络构造也大体分为三个种类,包括星形、总线形和环形。我们知道总线形构造的布线配置很简单,把多台交换机以串联的形式连接起来就行了。按照此种结构方式实施布线,如果总线联接发生了故障,则会影响到两旁的通信交流效果,最终造成通信中断的现象。因此,实施总线构造,它的安全性是缺乏的。拿环形结构来讲,在线路的布置上用一个逻辑点为节点。此逻辑点在别的链路断裂时,能够完成自动化复合。其环形结构规划的优点就在于它出现了一定的愈合时间,说明了环型构造的网络系统使用比较快捷,但前提是必须使双网同时运作。
  2.对GOOSE网络实施速动性分析。在网络信息输送中,其延时性信息稳定的保持需要有以下几部分组成。首先,交换机中存储转发过程延时,一台交换机的存储延时需要帧长除以传输速率,以达到存储延时的效果。其次,光缆在运输中应当延时。在信息输送延时中,需要多种机制的合作运行才能达到信息运输中的稳定性。GOOSE网络速动性应当与报文发送与接收之间相连装置的处理功能和方式有关。在信息输送延时中,由于GOOSE接收大量的报文信息导致网端信息量的溢出或者信息丢失。因此,在信息保护装置中必须考虑最大传输的数量进行输送。同时,在信息输送保护中,母线应及时接收信息输送中丢失的灵动信号,必要时还应采用合理的虚拟网域(VLAN)和多播地址对信息进行过滤,防止其他GOOSE多播报文对网端造成影响。
  二、GOOSE网络方案的分析
  根据继电保护GOOSE网络方案相关信息的分析,综合考虑GOOSE网络方案中各种要求的分析。按照整个系统继电保护配置特点与一次性引线方式科学安排继电保护GOOSE网络系统的方法,对GOOSE网络方案的接线方式进行如下集中操作方式。
  1.3/2线路接线方案下的GOOSE网络方案分析。我国对500kV变电站的接线形式多采用3/2的接线形式,同时对继电保护装置实行双重化配置方式。3/2的接线形式并非星形的接线方式,在电线的中间阶段会出现中断路由器和电线两侧之间冗余的配置装置。由此看来,中断两侧信息的输送与两侧之间的配置都有联系。3/2的接线结构与双母线结构模式相类似,以间隔双重化模式将两侧之间的配置相互隔开。同时,利用智能开关对两侧信息的输送进行保护,保持与上一次的输送结构相同。但是,在3/2接线模式中,应注意路由器与智能开关信息之间信号的联系,并及时中断路由器和路由器两侧之间信号的连接,能够有效避免GOOSE網络方案在文中出现混乱,提高交换机系统的可靠性。从整个GOOSE网络工作原理的角度来看,整个变电站的双母线结构在信息运输中主要是保证信号输送的准确率,并确保信息输送中的稳定性。
  2.双母线线路接线方案下的GOOSE网络方案分析。对于220kV变电站而言,多采取的接线方式为双母线线路接线。此种接线方式下,继电保护的配置标准为双重性,冗余方式按照双重化保护和双重化G O O SE网络标准进行设计。基于对整个系统运行安全性因素的考量,在有关交换机分配方案的选择方面,分别按照出线线路、主变线路以及母线吸纳路的方式,采取间隔性、分散化的分配方案。同时,基于双重化间隔的交换机装置分别安装在以下两个部位:①主变保护屏装置;②双套线路。在此基础之上,对于双重化母线线路交换机而言,则将其安装在双套母线线路保护屏当中。以上两项设备安装完成后,采取星型单网的方式进行连接。同时,在数字化变电站继电保护设计规范及相关保护工作原理的角度上来看,整个变电站双母线结构当中,一个线路间隔保护间所对应的信号连接关系可以概括为以下几种类型:(1)对于线路保护跳闸、重合闸联系信号而言,线路保护是发送方,智能开关作为接收方;(2)对于开关位置联系信号而言,智能开关作为发送方,而线路保护作为接收方;(3)对于刀闸位置联系信号而言,智能刀闸作为信号发送方,而线路保护或母线保护则作为信号接收方;(4)对于线路保护启动失灵联系信号而言,线路保护作为信号发送方,而母线保护则作为信号接收方;(5)对于母线保护跳闸联系信号而言,母线保护作为信号发送方,而智能开关则作为信号接收方;(6)对于母线保护闭锁重合闸以及启动远方跳闸联系信号而言,母线保护作为信号发送方,而线路保护者则作为信号接收方。基于以上分析,不难发现:在此种G O O SE网络方案背景作用下,整个数字化变电站继电保护过程当中出线间隔与主变间隔之间不存在信号连接的关系,而各个间隔的信号联系仅通过母线保护的方式予以实现。而对于间隔内部而言,其线路保护与开关刀闸之间的联系信号均建立在间隔交换机内部。同时,2级交换机能够为母线保护与间隔保护、母线保护与智能一次设备之间的信号连接提供交换支持,在此基础之上,由于母线交换机按照间隔为单位划分了与之相对应的VLAN,从而使得整个G O O SE网络运行状态下的G O O SE报文间隔更加的明显,报文帧的延时问题得到了有效的解决,检修的安全性也明显提升。
   结束语:
  总之,很多的实践研究结果表明:对于数字化变电站继电保护工作而言,一个良好且可行G O O SE网络方案应当综合考量继电保护在安全性、经济性、可靠性以及速动性方面的特殊要求,同时还需要将数字化变电站在正常运行状态下的一次接线形式、以及继电保护装置配置特点考量其中。数字化变电站继电保护的GOOSE网络的应用具有显著优势,在实际构建中,需根据变电站实际情况、继电保护具体需求,合理确定GOOSE网络方案,切实保证网络运行安全、可靠,为变电站的良好运行提供重要的支撑。
  参考文献:
  [1]姚霓,浅谈数字化变电站继电保护的GOOSE网络方案.2017.
  [2]李兴平,数字化变电站继电保护的GOOSE网络方案分析.2017.
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