婁文法 趙金升 王延賓 李向鋒
【摘 要】本文介紹GOOSE網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在電力監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用,在此基礎(chǔ)上分析其安全性的重要性,針對數(shù)字化變電所中GOOSE網(wǎng)絡(luò)可能出現(xiàn)的故障進(jìn)行可靠性風(fēng)險(xiǎn)分析評估,并提出相應(yīng)解決方案。系統(tǒng)利用當(dāng)前的計(jì)算機(jī)網(wǎng)路技術(shù),同時(shí)進(jìn)行軟件技術(shù)的開發(fā),對礦井電力監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和綜合管理,實(shí)現(xiàn)對井上、井下改造后的供電系統(tǒng)無盲點(diǎn)檢測監(jiān)控,實(shí)現(xiàn)井上、井下一體化無縫監(jiān)控管理,同時(shí)也為實(shí)現(xiàn)礦井供電自動(dòng)化、現(xiàn)代化奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】GOOSE網(wǎng)絡(luò);無縫監(jiān)控管理;基礎(chǔ)
0 引言
平煤股份八礦雖已具備基本的數(shù)字化變電所基本功能,但管理模式還是在井下現(xiàn)場每個(gè)變電所硐室安排配電工24小時(shí)值班,電力調(diào)度人員在井上值班。該管理模式不僅與當(dāng)前煤礦企業(yè)高速發(fā)展的綜合自動(dòng)化信息化不協(xié)調(diào),且存在效率低下、只能治患不能防患的弊端。為此,結(jié)合當(dāng)前企業(yè)發(fā)展、技術(shù)進(jìn)步的大好形勢,決定在電力監(jiān)控系統(tǒng)中采用GOOSE網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。因此,如何在現(xiàn)有的數(shù)字化變電所方案基礎(chǔ)上提高GOOSE報(bào)文的可靠性至關(guān)重要。針對數(shù)字化變電所中GOOSE網(wǎng)絡(luò)可能出現(xiàn)的故障進(jìn)行可靠性風(fēng)險(xiǎn)分析,可為解決這些異常行為提出可行性方案,提高其可靠性的措施。
1 GOOSE服務(wù)
GOOSE服務(wù)是一種替代傳統(tǒng)的智能電子設(shè)備間硬接線的網(wǎng)絡(luò)數(shù)字通信方式,以高速P2P通信為基礎(chǔ)。它的出現(xiàn)給數(shù)字化變電所IEC61850邏輯節(jié)點(diǎn)間的通信及跳閘保護(hù)提供可靠、高效、快速的方法。
在八礦綜合電力監(jiān)控系統(tǒng)的工程實(shí)施方案中,提出針對各種類型保護(hù)及智能終端設(shè)備的數(shù)據(jù)采集和信息通信的一套完善技術(shù)方案。
1.1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)
系統(tǒng)利用井下千兆工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)作為通信基礎(chǔ),將系統(tǒng)分為間地面監(jiān)控中心、通訊管理層和供電系統(tǒng)三層。
地面監(jiān)控中心:按照煤礦運(yùn)行要求對供電系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行檢測、顯示、定時(shí)打印制表及與上級(jí)系統(tǒng)通訊,并將原先站內(nèi)智能設(shè)備接入地面監(jiān)控中心,實(shí)現(xiàn)井上、井下供電系統(tǒng)的遙測、遙信、遙控和遙調(diào)等功能,確保供電系統(tǒng)安全運(yùn)行,提高礦井整體生產(chǎn)水平,實(shí)現(xiàn)數(shù)字化礦井的建設(shè)目標(biāo)。
信息通訊管理:建立用電計(jì)量考核系統(tǒng),為節(jié)能降耗提供科學(xué)指導(dǎo)方案。提高地面供電開關(guān)和井下高壓防爆開關(guān)保護(hù)動(dòng)作的可靠性和靈敏性,解決線路越級(jí)跳閘、接地選線及開關(guān)柜溫度測量問題。提高井下低壓供電系統(tǒng)饋電開關(guān)保護(hù)動(dòng)作的安全性、可靠性和靈敏性,實(shí)現(xiàn)低壓供電系統(tǒng)的自動(dòng)化控制。優(yōu)化接線方式,使改造后的設(shè)備更有可靠性和適用性;改造后設(shè)備的各種性能須通過有資質(zhì)的檢驗(yàn)部門試驗(yàn)驗(yàn)證,并符合相關(guān)規(guī)定。
供電系統(tǒng):供電系統(tǒng)包括各個(gè)變電所已配置的低壓第三方廠家保護(hù)裝置,此次方案主要是改造高壓和低壓保護(hù)裝置及照明綜保。供電系統(tǒng)首先處理各種不同規(guī)約的信息,將信息存入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫,為系統(tǒng)其它模塊提供數(shù)據(jù)來源。當(dāng)系統(tǒng)收到的數(shù)據(jù)超出正常范圍進(jìn)行復(fù)位。精確記錄系統(tǒng)開關(guān)狀態(tài)、綜合保護(hù)裝置動(dòng)作信號(hào)等及事件發(fā)生的時(shí)刻、事件性質(zhì)和名稱。
1.2 GOOSE網(wǎng)絡(luò)
整個(gè)電力監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)采用分層分布式光纖以太網(wǎng)結(jié)構(gòu),在地面設(shè)置電力監(jiān)控中心,為系統(tǒng)主站,井上下各個(gè)變電站為一個(gè)獨(dú)立分站。運(yùn)行人員通過地面監(jiān)控中心即可實(shí)現(xiàn)對井上下變電站實(shí)時(shí)情況進(jìn)行監(jiān)視和控制。各個(gè)井上下變電站相互獨(dú)立,互不影響,是個(gè)完整子系統(tǒng)。各個(gè)井上下變電站通過現(xiàn)有光纖形成一個(gè)獨(dú)立網(wǎng)絡(luò),通過把變電站監(jiān)控信息經(jīng)井下主干工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)傳輸?shù)降孛姹O(jiān)控中心,使各個(gè)變電所間的信息能快速交換。既可節(jié)省資源,又不占用主骨干網(wǎng)的光纖。
系統(tǒng)采用井上下工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)的基本功能,劃分GOOSE系統(tǒng)專用通信VLAN,有效保證交換機(jī)端口數(shù)據(jù)流量。采用環(huán)網(wǎng)通信方式有效保證一旦有一臺(tái)保護(hù)裝置出現(xiàn)故障或任意線路中斷,都不會(huì)影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行,能有效避免對網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴等嚴(yán)重故障。
1.3 GOOSE通訊處理
系統(tǒng)對各種不同規(guī)約的信息進(jìn)行分析處理,然后發(fā)送和接收遙測、遙信、遙控、系統(tǒng)對時(shí)等信息,同時(shí)將實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)按照一種固定格式存入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫。其基本的規(guī)約包括部頒CDT規(guī)約,部頒SC-1801規(guī)約,DNP3.0規(guī)約等上十種通用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約,同時(shí)預(yù)留規(guī)約接口,使用戶方便擴(kuò)充通訊規(guī)約。系統(tǒng)能同時(shí)處理8個(gè)通道信息,實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)刷新周期小于3秒。
2 GOOSE網(wǎng)絡(luò)安全性分析
在數(shù)字化變電所中,繼電保護(hù)的安全性主要由不誤動(dòng)的可靠性體現(xiàn)。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮如運(yùn)行、擴(kuò)建、檢修等情況的安全性,在采用GOOSE網(wǎng)絡(luò)時(shí)考慮對網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)分配模式的影響。針對數(shù)字化變電所中電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)有按間隔配置的特殊性,間隔間信號(hào)的聯(lián)系較少,甚至沒有信號(hào)間聯(lián)系,而母線及其上所有間隔間都存在信號(hào)聯(lián)系。這些信號(hào)量和繼電保護(hù)配置及一次接線方式的關(guān)系較密切,因此,可按間隔分散配置交換機(jī),劃分VLAN,對大部分只和本間隔有聯(lián)系的GOOSE多播報(bào)文在本間隔交換機(jī)內(nèi)進(jìn)行信息傳輸。
按間隔分散配置交換機(jī)不僅易隔離間隔間多播報(bào)文,提高系統(tǒng)運(yùn)行的安全性,也利于繼電保護(hù)的檢修和擴(kuò)建。在進(jìn)行間隔檢修時(shí)只需把母線交換機(jī)到間隔交換機(jī)的連接斷開。在進(jìn)行間隔擴(kuò)建時(shí),先把間隔內(nèi)的保護(hù)調(diào)試完畢后才能把間隔交換機(jī)接入到母線交換機(jī)中調(diào)試。這種方式無論檢修還是擴(kuò)建,安全性都較可靠,且措施實(shí)行較簡便。同時(shí),按分散配置還一定程度上減少單臺(tái)交換機(jī)對整個(gè)系統(tǒng)的影響,提高系統(tǒng)運(yùn)行的安全性、可靠性。
3 提高GOOSE網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用可靠性措施
GOOSE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的選擇是提高繼電保護(hù)的重要外因,而相應(yīng)功能的保護(hù)裝置則是體現(xiàn)其應(yīng)用性能的內(nèi)因。所以,在數(shù)字化變電所中采取適合的網(wǎng)絡(luò)保護(hù)GOOSE網(wǎng)絡(luò)跳閘可靠性的信息傳遞非常重要,而提高各項(xiàng)軟硬件性能的措施是其中關(guān)鍵。措施有以下幾點(diǎn):
3.1 保護(hù)裝置保護(hù)GOOSE專用網(wǎng)絡(luò)報(bào)文的接口要獨(dú)立MMS報(bào)文接口。為提高信號(hào)處理的實(shí)時(shí)性,將該網(wǎng)絡(luò)接口直接與保護(hù)DSP相連。
3.2 為確保數(shù)據(jù)傳輸不丟失,保護(hù)裝置應(yīng)具有雙重化的光纖口用來連接獨(dú)立的GOOSE雙網(wǎng)。
3.3 只有在保護(hù)GOOSE板中檢查到有效的保護(hù)啟動(dòng)信號(hào)后,才能發(fā)送保護(hù)動(dòng)作跳閘GOOSE信號(hào)。否則,始終默認(rèn)這些信號(hào)為“0”。
3.4 保護(hù)裝置要對接收到的GOOSE報(bào)文多播地址進(jìn)行嚴(yán)格檢查。
3.5 可在裝置沒有收到預(yù)期的GOOSE報(bào)文時(shí),通過后臺(tái)軟件顯示相應(yīng)的GOOSE斷鏈報(bào)警信息,提示用戶對相關(guān)鏈路進(jìn)行檢查。
4 結(jié)語
GOOSE網(wǎng)絡(luò)技術(shù)不僅能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集和處理,且具事件順序記錄、事故記憶等功能。該系統(tǒng)具有遠(yuǎn)程控制功能,可對井下各保護(hù)裝置進(jìn)行遙控操作,且將相關(guān)信息操作記錄存儲(chǔ)。系統(tǒng)(下轉(zhuǎn)第40頁)(上接第33頁)對遙控操作實(shí)行安全管理,具有防誤閉鎖功能。系統(tǒng)可自動(dòng)記錄保存每次遙控操作的操作人、時(shí)刻、類型等。系統(tǒng)單獨(dú)組網(wǎng)具備工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)的基本功能,保證系統(tǒng)正常有效穩(wěn)定運(yùn)行。電力監(jiān)控系統(tǒng)提升煤礦供電安全性、可靠性。在減員增效等方面意義巨大。
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