眾所周知，相比于常規(guī)站，智能站新增的智能設備即指合并單元MU與智能終端IU(如圖1所示)。

圖1 合并單元與智能終端（思源弘瑞）

二者看似陌生，但實質上在常規(guī)站的保護裝置內，就有著它們的影子。

如圖2所示，常規(guī)站保護裝置功能主要由A/D采樣模塊、保護CPU、I/O轉換模塊實現(xiàn)。其中，A/D采樣模塊將電流、電壓互感器的模擬量轉換為數(shù)字量，傳遞給保護CPU進行邏輯判斷；系統(tǒng)故障時，保護CPU將跳閘命令(數(shù)字量)傳遞至I/O轉換模塊，通過I/O轉換模塊實現(xiàn)數(shù)字/模擬量的轉換，并將跳閘命令(模擬量)傳遞至斷路器操作箱，進而實現(xiàn)保護功能；同時斷路器本體的狀態(tài)量(如位置、內部壓力)通過電纜傳遞至保護裝置的I/O轉換模塊，該模塊將模擬量轉換為數(shù)字量，最終傳遞至保護CPU模塊，協(xié)助保護的判別。

圖2 常規(guī)站保護功能實現(xiàn)方式

相比于常規(guī)站，智能站保護設備僅保留保護CPU模塊，A/D采樣模塊以及I/O轉換模塊均被移出。如圖3所示，原保護裝置的A/D采樣模塊，加上同步對時等模塊集成為合并單元，原保護裝置的I/O轉換模塊，加上斷路器操作箱集成為智能終端。

圖3 智能站保護功能實現(xiàn)方式

如圖3所示，合并單元將采集到的電壓、電流等模擬量轉換為數(shù)字量，并加以時間標識，以SV報文的形式合并輸出。智能終端在輸出保護裝置的跳閘指令時，將數(shù)字量轉換至模擬量，而在接收斷路器本身的狀態(tài)量時，將模擬量轉換至數(shù)字量；智能終端接收的保護跳閘指令、上傳至保護的斷路器狀態(tài)量均以GOOSE報文的形式傳輸。

如今以合并單元與智能終端作為光電轉換設備的智能站大批投運，這僅是智能站發(fā)展的過渡階段。因為，隨著光電互感器與智能斷路器的技術成熟，合并單元與智能終端的功能終將被并入一次設備，從而實現(xiàn)智能站的最終形態(tài)。

如圖4所示，典型智能站二次設備分為三層：站控層、間隔層、過程層。相比于常規(guī)站，過程層設備屬于新增設備，負責間隔層設備與一次設備之間交互信息的傳遞。本節(jié)詳細闡述智能站設備的分層以及網(wǎng)絡結構。

圖4 智能站設備分層

過程層設備包括：合并單元、智能終端、過程層網(wǎng)絡交換機。過程層網(wǎng)絡交換機則較多的負責數(shù)據(jù)共享，測量、計量、告警量、狀態(tài)量的中轉以及傳輸工作。

間隔層設備包括：保護裝置、測控裝置等設備；站控層設備包括：監(jiān)控主機、工程師站、遠動機等設備。智能站的間隔層、站控層設備與常規(guī)站大抵相同。只不過常規(guī)站的間隔層設備向下是模擬接口、向上是數(shù)字接口；而智能站的間隔層設備向上向下均為數(shù)字接口。

智能站網(wǎng)絡結構如圖5所示：通過站控層網(wǎng)絡、過程層網(wǎng)絡分別將站控層設備、間隔層設備以及過程層設備聯(lián)系起來。其中，站控層網(wǎng)絡通過MMS報文傳輸遠方分合閘命令、閉鎖邏輯、遙測、搖信等信息；過程層網(wǎng)絡通過SV報文傳遞電流電壓采樣值，GOOSE報文傳遞保護跳合閘命令、閉重、一次設備狀態(tài)量等信息。

圖5 智能站網(wǎng)絡結構

其中，紫色表示MMS報文、藍色表示GOOSE報文、紅色表示SV報文

對于現(xiàn)階段的智能站，過程層網(wǎng)絡信息傳輸方式分為點對點傳輸與組網(wǎng)傳輸。前者通過光纖直連，主要傳遞與保護相關的信息，而后者則通過交換機，主要傳遞測量、計量、告警量、狀態(tài)量等信息。如此設計的主要原因在于：

當前過程層網(wǎng)絡交換機的可靠性不高，將與保護相關的信息以點對點的方式傳輸，能提高保護信息傳遞的可靠性，同時使其免于受到過程層網(wǎng)絡風暴的影響。

以110kV線路間隔為例，分別講述智能站信息的點對點與組網(wǎng)傳輸。

本例中，涉及到的過程層設備：線路合并單元、母線合并單元、線路智能終端、線路間隔過程層交換機、110kV母差保護過程層中心交換機。

間隔層設備：線路保護測控裝置、電能表、110kV母差保護。

點對點傳輸信息流

圖6 智能站典型間隔信息點對點傳輸

其中，紅色箭頭代表SV報文，藍色箭頭代表GOOSE報文，黑色虛線表示電纜傳輸?shù)哪M量。圖6中并未畫出通過過程層交換機組網(wǎng)傳輸?shù)男畔ⅰ?/p>

智能站信息點對點傳輸路徑按實現(xiàn)的功能劃分，可分為采樣路徑與出口路徑。

采樣路徑：

母線合并單元、線路合并單元從一次設備采集到的保護電壓、電流，以SV報文的形式通過光纖直連，點對點傳輸至保護。

值得注意的是本例中電壓量的傳輸路徑。即，110kV母差保護通過點對點的傳輸方式獲取保護級母線電壓；線路合并單元通過合并單元級聯(lián)的傳輸方式(也屬于點對點)，獲取母線保護、測量、計量級電壓。其中，線路合并單元的保護級電壓通過點對點的方式傳輸至本間隔的線路保測裝置；而測量、計量級電壓通過組網(wǎng)傳輸至保測裝置以及電能表。

出口路徑：

線路間隔智能終端通過光纖，點對點接收來自110kV母差保護以及本間隔線路保測裝置的GOOSE報文，完成跳閘以及重合閘功能。

組網(wǎng)傳輸

圖7 智能站典型間隔信息組網(wǎng)傳輸

注：110kV母差保護中心交換機可理解為過程層的主交換機；命名為110kV母差保護中心交換機原因：一是交換機位于110kV母差保護屏，二是交換機傳輸?shù)氖桥c110kV母差保護相關的跨間隔信息。

其中，紅色箭頭代表SV報文，藍色箭頭代表GOOSE報文，黑色虛線表示電纜傳輸?shù)哪M量。圖7中并未畫出點對點傳輸?shù)男畔ⅰ?/p>

智能站信息組網(wǎng)傳輸路徑按信息的類別劃分，可分為以下5種路徑：

1)測量級電流/電壓

2) 計量級電流/電壓

3)110kV母差保護閉重信息

4)遙控、聯(lián)鎖信息

5) 裝置及一次設備的告警量、狀態(tài)量

其中，前兩種路徑均從線路間隔的合并單元發(fā)出，接至本間隔交換機組網(wǎng)，線路保護測控裝置、電能表分別從本間隔交換機上獲得測量級電流/電壓和計量級電流/電壓。

路徑3)單獨拆解如圖8所示。

圖8 110kV母差保護閉重信息傳遞

其目的是將110kV母差保護的閉重信息，組網(wǎng)傳遞至線路間隔的保護測控裝置，從而保證110kV母差保護跳閘的同時，令線路間隔重合閘放電，閉鎖重合閘功能。

該傳輸信息涉及到110kV母差保護與本間隔的線路保測裝置，因此在組網(wǎng)時，將110kV母差保護中心交換機與本間隔交換機納入傳輸路徑。即，閉重信息通過110kV母差保護中心交換機傳遞至本間隔交換機，再由線路保測裝置從本間隔交換機上取得閉重信息。

路徑4)通過本間隔交換機將遙控、聯(lián)鎖信息傳遞至線路智能終端，進而完成對一次設備的遠方操作以及五防閉鎖功能。

路徑5)以線路合并單元與智能終端為起點，將線路合并單元、智能終端自身的告警量以及線路智能終端采集到的一次設備的狀態(tài)量通過本間隔交換機傳遞至線路保護測控裝置，再由線路保護測控裝置通過站控層網(wǎng)絡上傳至后臺。

其中，告警量包括：SV、GOOSE終端，配置異常，采樣品質異常等；一次設備的狀態(tài)量包括：斷路器、閘刀位置，合位監(jiān)視，KKJ合后位置，事故總，控制電壓異常等信息。

將圖7與圖8合二為一即可得到圖9，智能站典型間隔完整的信息傳輸路徑。

圖9 智能站典型間隔信息完整路徑傳輸

眾所周知，智能站間隔層設備與過程層設備通過光纖以SV/GOOSE報文的形式傳輸信息。但不可將SV/GOOSE報文單單理解為電流（電壓）/跳合閘命令的數(shù)字表現(xiàn)形式，報文中還包含了其他信息。例如，采樣延時、Test標識、事件時標、報文允許生存時間等。

其中，“Test標識”由裝置的檢修硬壓板的狀態(tài)決定。當裝置的檢修硬壓板投入時，裝置發(fā)出的報文中“Test標識”置為“Ture”，接收端設備將報文的“Test標識”與自身的檢修硬壓板狀態(tài)做比對。若一致，則接收端裝置認為報文有效；否則，無效。

圖10 智能站檢修機制種類

如圖10所示，合并單元、保護測控裝置以及各自的檢修硬壓板組成了SV檢修機制；保護測控裝置、智能終端以及各自的檢修硬壓板組成了GOOSE檢修機制。

簡單地說，SV檢修機制決定了采樣的有效性，進而決定保護能否動作；GOOSE檢修機制決定了跳合閘命令的有效性，進而決定一次設備能否根據(jù)保護測控裝置的GOOSE命令而動作。

值得注意的是，當智能站二次設備的檢修硬壓板均在投入狀態(tài)時，保護也能正常動作出口。因此，在智能站二次設備進行檢修工作時，各個裝置檢修硬壓板的狀態(tài)應嚴格把控，防止二次設備試驗導致一次設備誤動的事故發(fā)生。

下面以典型間隔為例，講解智能站SV/GOOSE檢修機制。

實例講解：

為不失一般性，以110kV線路間隔為例，詳細闡述SV/GOOSE檢修機制。

圖11 110kV線路間隔信息流圖

注：紅色箭頭代表SV報文，藍色箭頭代表GOOSE報文，黑色虛線表示電纜傳輸?shù)哪M量；圖中僅列舉出點對點傳輸方式涉及到的設備及信息。

智能站典型110kV線路間隔設備情況以及信息流如圖11所示。其中，SV檢修機制涉及到的設備為母線合并單元、線路合并單元、110kV母差保護以及線路保護測控裝置；GOOSE檢修機制涉及到的設備為線路智能終端、110kV母差保護以及線路保護測控裝置。

SV檢修機制實例分析

由于檢修機制實質上是比對報文“Test標識”與設備的檢修硬壓板狀態(tài)是否一致。因此，只要合并單元與保護裝置的檢修硬壓板狀態(tài)不一致，對保護的采樣以及動作就會產(chǎn)生影響。此處僅列舉合并單元檢修硬壓板投入的情況進行講解。

情況一：母線合并單元檢修硬壓板投入

此時，SV檢修機制范圍內，各個設備狀態(tài)以及信息傳遞情況如圖12所示。

圖12 母線合并單元檢修硬壓板投入時設備狀態(tài)

可見，母線合并單元檢修硬壓板投入時，母線合并單元發(fā)送SV報文“Test標識”置為“True”。相應地，110kV母差保護認為該報文無效，復壓閉鎖元件開放；而與母線合并單元級聯(lián)的線路合并單元，將“Test標識”為“True”的電壓信息與電流信息合并發(fā)給線路保護測控裝置，裝置認為電流有效、電壓無效，從而閉鎖了裝置內部的距離保護。

此處需要指出兩點：

1)SV報文中含有多個“Test標識”。

例中線路合并單元發(fā)出的SV報文中包含兩大部分：電壓采樣信息、電流采樣信息。每部分都帶有各自的“Test標識”，接收報文的裝置將自身檢修硬壓板的狀態(tài)與報文中的各個“Test標識”逐一比對，使用狀態(tài)一致的信息。

因此，本例中在線路合并單元檢修硬壓板未投入的情況下，保護裝置認為線路合并單元打包發(fā)出的SV報文中，電流采樣信息有效，而電壓采樣信息無效。

2)合并單元檢修硬壓板投入時，所發(fā)的SV報文所有“Test標識”均被置為“True”。

若母線合并單元檢修硬壓板未投入，而線路合并單元檢修硬壓板投入，線路合并單元發(fā)出的SV報文里，電壓、電流“Test標識”均被置為“True”。保護裝置認為電壓、電流采樣均無效（即情況二）。

情況二：線路合并單元檢修硬壓板投入

此時，SV檢修機制范圍內，各個設備狀態(tài)以及信息傳遞情況如圖13所示。

圖13 線路合并單元檢修硬壓板投入時設備狀態(tài)

可見，線路合并單元檢修硬壓板投入時，線路合并單元發(fā)送SV報文“Test標識”置為“True”。相應地，110kV母差保護認為該報文無效，為避免產(chǎn)生差流而造成裝置誤動，母差保護閉鎖；同理，線路保護測控裝置，認為報文中電流、電壓信息均無效，為防止裝置的誤動，也從內部閉鎖線路保護(包括裝置所含的后備保護)。

GOOSE檢修機制實例分析

與SV檢修機制類似，此處僅列舉線路智能終端檢修硬壓板投入的情況。

此時，GOOSE檢修機制范圍內，各個設備狀態(tài)以及信息傳遞情況如圖14所示。

圖14 線路智能終端檢修硬壓板投入時設備狀態(tài)

可見，線路智能終端檢修硬壓板投入時，線路保護測控裝置與110kV母差保護發(fā)送的GOOSE報文“Test標識”與智能終端檢修硬壓板狀態(tài)不一致。相應地，智能終端認為110kV母差保護以及線路保護測控裝置發(fā)送的GOOSE報文無效，不會執(zhí)行跳合閘命令。