智能變電站網絡通信狀態監測及其故障研究
探索與觀察
作者：王仕俊 劉雪強等
【摘要】在科技進步日新月異的今天，智能變電站已經替代了傳統的變電站，在一些有條件的變電站還實現了通信技術對智能變電站進行檢測及故障的排查。本文就是針對這一新的技術分析了智能變電站網絡通信狀態的監視、GOOSE故障特征模型、智能變電站網絡通信故障的分析方法。
【關鍵詞】智能變電站；網絡通信狀態；檢測；故障分析
1.引言
采用智能一次設備和光纜通信的二次回路是智能變電站的特點，智能變電站可以避免因為使用電纜而帶來的電磁兼容、傳輸過電壓、交直流誤碰等問題。使用光纖進行傳輸可以簡化二次回路，實現監控、保護采樣、閉鎖等變電站二次係統的分布式功能，另外這種通信技術可以提高二次信號的可靠性。如何實現通信技術的“二次回路”狀態實現可視化來輔助運行維護人員對故障進行監測，是智能變電站亟待解決的問題。
2.通信狀態的監視分析
影響智能變電站二次係統正常且安全運行的因素有以下幾個：智能變電站設備的網絡通信過程與係統配置的一致性、網絡通信的正常運轉情況。鑒於這些因素影響智能變電站的安全運行情況，因此必須對智能變電站網絡通信進行保護采樣、合閘、啟動等環節進行全程監視與分析。GOOSE係統是一種麵向通用對象的變電站事件，可以實現控製閉鎖、合閘、啟動等二次係統的分布式功能。GOOSE是IED裝置之間的水平通信方式，為了方便通信二次回路調試及運行值班人員進行日常監視，當前一些後台和監控中心的人機界麵是由IED根據發送的GOOSE報文的有效性來判斷通信狀態的，從而根據GOOSE報文來控製通信狀態的中斷和恢複狀態，然後這些信息再通過MMS送到後台進行監控。
在變電站的後台對信號進行監控和無人值班室中設計GOOSE通信進行在線監控，可以采用光字牌對GOOSE通信狀態進行反映，采用此種方式需要很多光字牌畫麵，對GOOSE通信狀態進行全麵可視化監控的直觀性會受到很大影響。鑒於這種缺陷可以專門設計一種GOOSE通信狀態的二維監視圖，從而將發送與接收IED裝置之間的通信狀態表示為不同的顏色進行區分，例如正常可以用綠色、中斷可以紅色進行識別。
3.GOOSE故障特征模型
智能變電站的後台監控采用的是GOOSE通信狀態按2倍報文在有效時間內進行接收來判別，一般情況下都無法識別二次回路的不正常狀態，所以會存在保護拒動和誤動的可能性。為了避免這種情況的出現，應該對GOOSE通信中初始化、離線、再現模型的一致性進行監視和分析，以達到滿足二次係統狀態檢修對二次回路通信狀態進行檢測的目的。利用訪問介質例如MAC地質劃分邏輯路來重點對GOOSE通信進行防止錯誤操作的動作以及對記錄文件的字數節數進行故障診斷。
以上模型可以對GOOSE報文與SCD文件的一致性進行分析。因為GOOSE報文中的應用標識、控製模塊、配置版本等核對數據都會在SCD文件中顯示出來，一旦出現不相符合的地方，將被給出警示。
以上模型還可以對GOOSE報文的符合性進行判斷。根據通信行業的相關標準，狀態號和序列號的變化情況可以分為以下幾種情況，一旦有不符合的情況出現將給出相應的提示。第一，當裝置處於重啟狀態時，係統顯示的值為1，序列號的值也為1。第二，如果係統沒有的新的報文時，係統的狀態值保持不變，序列值加1；當狀態值達到最大時，則序列號為1，如果序列值減1後不等於前一篇報文則可以認為有信息丟失。第三，當有新事件發生時候，狀態值為1，序列值為0；如果狀態值達到最大時，序列值為1。
這種利用GOOSE故障特征原理設計網絡記錄的分析方法，能夠在很短時間內發現報文發生錯誤的可能性並對信息的丟失和中斷進行檢測，從而可以采取綜合分析方法對故障進行準確定位。