電網(wǎng)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)芻議

郭征南

（1、武漢大學(xué)電氣工程學(xué)院，湖北 武漢 430072 2、云南電網(wǎng)公司紅河供電局，云南 蒙自 661100）

1 前言

電網(wǎng)是一個(gè)不可分割的整體，對(duì)整個(gè)電網(wǎng)的一、二次設(shè)備信息進(jìn)行綜合利用，對(duì)保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重大的意義。近幾年，計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，使綜合利用整個(gè)電網(wǎng)的一、二次設(shè)備信息成為可能。電網(wǎng)繼電保護(hù)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)就是綜合利用整個(gè)電網(wǎng)智能設(shè)備所采集的信息，自動(dòng)對(duì)信息進(jìn)行計(jì)算分析，并調(diào)整繼電保護(hù)的工作狀態(tài)，以確保電網(wǎng)運(yùn)行安全可靠的自動(dòng)化系統(tǒng)。

2 系統(tǒng)構(gòu)成

從電網(wǎng)的角度分析電網(wǎng)繼電保護(hù)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)獲取信息的途徑。電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，可以從調(diào)度中心獲得；一次設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)及輸送潮流，可以通過EMS 系統(tǒng)實(shí)時(shí)獲得；保護(hù)裝置的投退信息，由于必須通過調(diào)度下令，由現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行，因此可以從調(diào)度管理系統(tǒng)獲得，并從變電站監(jiān)控系統(tǒng)得到執(zhí)行情況的驗(yàn)證；保護(hù)裝置故障及異常，可以從微機(jī)保護(hù)裝置獲得；電網(wǎng)故障信息，可以從微機(jī)保護(hù)及微機(jī)故障錄波器獲得。通過以上分析，可以看出，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)繼電保護(hù)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的信息資源是充分的。

3 功能分析

3.1 實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)裝置對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的自適應(yīng)電網(wǎng)繼電保護(hù)的整定計(jì)算十分復(fù)雜，由于傳統(tǒng)的繼電保護(hù)以預(yù)先整定、實(shí)時(shí)動(dòng)作為特征，保護(hù)定值必須適應(yīng)所有可能出現(xiàn)的運(yùn)行方式的變化。為使預(yù)先整定的保護(hù)定值適應(yīng)所有可能出現(xiàn)的運(yùn)行方式的變化，必然出現(xiàn)以下問題：

A.縮短了保護(hù)范圍，延長(zhǎng)了保護(hù)動(dòng)作延時(shí)。

B.被迫退出某些受運(yùn)行方式變化影響較大的保護(hù)。如四段式的零序電流保護(hù)僅能無(wú)配合的使用其最后兩段。

C.可能還存在由于運(yùn)行方式考慮不周而出現(xiàn)失去配合。

D.被迫限制一次系統(tǒng)運(yùn)行方式。

電網(wǎng)繼電保護(hù)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)可以徹底改變這種局面。只要在調(diào)度端的服務(wù)器安裝故障計(jì)算及繼電保護(hù)定值綜合分析程序，依靠從EMS 系統(tǒng)獲得的系統(tǒng)一次設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，就可以迅速準(zhǔn)確的判斷出當(dāng)前繼電保護(hù)裝置整定值的可靠性，如出現(xiàn)部分后備保護(hù)定值不配合時(shí)，根據(jù)從調(diào)度管理系統(tǒng)獲得的線路縱聯(lián)保護(hù)及母差保護(hù)的投入情況，確定是否需要調(diào)整定值。如需要調(diào)整，可通過調(diào)度端服務(wù)器向變電站的客戶機(jī)下達(dá)指令，由客戶機(jī)動(dòng)態(tài)修改保護(hù)定值，從而實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)裝置對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的自適應(yīng)。以上所有計(jì)算分析工作，均依靠調(diào)度端服務(wù)器實(shí)時(shí)自動(dòng)完成，這樣，繼電保護(hù)整定值就無(wú)需預(yù)先考慮那些出現(xiàn)機(jī)率很小的組合方式，從而解決困擾繼電保護(hù)整定計(jì)算工作的不同運(yùn)行方式下可靠性與選擇性存在矛盾的問題。

3.2 實(shí)現(xiàn)對(duì)各種復(fù)雜故障的準(zhǔn)確故障定位

目前的保護(hù)和故障錄波器的故障測(cè)距算法，一般分為故障分析法和行波法兩類。其中行波法由于存在行波信號(hào)的提取和故障產(chǎn)生行波的不確定性等問題而難以在電力生產(chǎn)中得到較好的運(yùn)用。而故障分析法如果想要準(zhǔn)確進(jìn)行故障定位，必須得到故障前線路兩端綜合阻抗、相鄰線運(yùn)行方式、與相鄰線的互感等信息，很顯然，僅利用保護(hù)或故障錄波器自己采集的數(shù)據(jù)，很難實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的故障定位。另外，對(duì)于比較復(fù)雜的故障，比如跨線異名相故障，單端分析手段已經(jīng)無(wú)法正確判斷故障性質(zhì)和故障距離，因此，往往出現(xiàn)誤報(bào)。

我們知道，得到的系統(tǒng)故障信息愈多，則對(duì)故障性質(zhì)、故障位置的判斷和故障距離的檢測(cè)愈準(zhǔn)確，因此，通過電網(wǎng)繼電保護(hù)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，可以徹底解決這個(gè)問題。調(diào)度端數(shù)據(jù)庫(kù)中，已經(jīng)儲(chǔ)備了所有一次設(shè)備參數(shù)、線路平行距離、互感情況等信息，通過共享EMS 系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，可以獲得故障前系統(tǒng)一次設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。故障發(fā)生后，線路兩端變電站的客戶機(jī)可以從保護(hù)和故障錄波器搜集故障報(bào)告，上送到服務(wù)器。調(diào)度端服務(wù)器將以上信息綜合利用，通過比較簡(jiǎn)單的故障計(jì)算，就可確定故障性質(zhì)并實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的故障定位。

3.3 完成事故分析及事故恢復(fù)的繼電保護(hù)輔助決策

系統(tǒng)發(fā)生事故后，往往有可能伴隨著其它保護(hù)的誤動(dòng)作。傳統(tǒng)的事故分析由人完成，受經(jīng)驗(yàn)和水平的影響，易出現(xiàn)偏差。由于電網(wǎng)繼電保護(hù)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)搜集了故障前后系統(tǒng)一次設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和變電站保護(hù)和故錄的故障報(bào)告，可以綜合線路兩端保護(hù)動(dòng)作信息及同一端的其它保護(hù)動(dòng)作信息進(jìn)行模糊分析，并依靠保護(hù)和故錄的采樣數(shù)據(jù)精確計(jì)算，從而能夠迅速準(zhǔn)確的做出判斷，實(shí)現(xiàn)事故恢復(fù)的繼電保護(hù)輔助決策。

當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生較大的事故時(shí)，由于在較短時(shí)間內(nèi)跳閘線路較多，一般已經(jīng)超過了繼電保護(hù)能夠適應(yīng)的運(yùn)行方式，此時(shí)保護(hù)可能已經(jīng)處于無(wú)配合的狀態(tài)。此時(shí)進(jìn)行事故恢復(fù)，不僅需要考慮一次運(yùn)行方式的合理，還需要考慮保護(hù)是否能夠可靠并有選擇的切除故障。借助電網(wǎng)繼電保護(hù)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，可以分析當(dāng)前運(yùn)行方式下保護(hù)的靈敏度及配合關(guān)系，并通過遠(yuǎn)程改定值，完成繼電保護(hù)裝置對(duì)系統(tǒng)事故運(yùn)行狀態(tài)的自適應(yīng)。

3.4 實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)裝置的狀態(tài)檢修

根據(jù)以往的統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)存在缺陷、二次回路維護(hù)不良、廠家制造質(zhì)量不良往往是繼電保護(hù)裝置誤動(dòng)作的主要原因。由于微機(jī)型繼電保護(hù)裝置具有自檢及存儲(chǔ)故障報(bào)告的能力，因此，可以通過電網(wǎng)繼電保護(hù)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)裝置的狀態(tài)檢修。

3.5 對(duì)系統(tǒng)中運(yùn)行的繼電保護(hù)裝置進(jìn)行可靠性分析

通過與繼電保護(hù)管理信息系統(tǒng)交換保護(hù)配置、服役時(shí)間、各種保護(hù)裝置的正動(dòng)率及異常率等信息，電網(wǎng)繼電保護(hù)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)繼電保護(hù)裝置的可靠性分析。特別是當(dāng)某種保護(hù)或保護(hù)信號(hào)傳輸裝置出現(xiàn)問題，并暫時(shí)無(wú)法解決時(shí)，通過將此類裝置的可靠性評(píng)價(jià)降低，減輕系統(tǒng)對(duì)此類保護(hù)的依賴，通過遠(yuǎn)程調(diào)整定值等手段，實(shí)現(xiàn)周圍系統(tǒng)保護(hù)的配合，防止因此類保護(hù)的拒動(dòng)而擴(kuò)大事故。

3.6 自動(dòng)完成線路參數(shù)修正

由于征地的限制，新建線路往往與原有線路共用線路走廊，線路之間電磁感應(yīng)日益增大。造成新線路參數(shù)測(cè)試的不準(zhǔn)確以及原有線路參數(shù)的變化?，F(xiàn)在，依靠電網(wǎng)繼電保護(hù)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，可以將每次故障周圍系統(tǒng)保護(hù)的采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，利用線路兩端的故障電流、故障電壓，校核并修正線路參數(shù)，實(shí)現(xiàn)線路參數(shù)的自動(dòng)在線測(cè)量，從而提高繼電保護(hù)基礎(chǔ)參數(shù)的可靠性，保證系統(tǒng)安全。

4 實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)的難點(diǎn)分析

從技術(shù)上說，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)繼電保護(hù)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的條件已經(jīng)成熟，無(wú)論是變電站客戶機(jī)對(duì)保護(hù)信息的搜集、信息的網(wǎng)絡(luò)傳輸還是調(diào)度端服務(wù)器對(duì)EMS 系統(tǒng)共享數(shù)據(jù)的讀取、故障及穩(wěn)定分析計(jì)算，都可以得到解決。主要的實(shí)施難度在于此系統(tǒng)需要綜合繼電保護(hù)、調(diào)度、方式、遠(yuǎn)動(dòng)、通信以及變電站綜合自動(dòng)化等各個(gè)專業(yè)的技術(shù)，并且涉及到控制運(yùn)行設(shè)備，其它專業(yè)一般不愿牽扯其中，因此只有解決好管理問題，才可能順利實(shí)施。

5 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)電網(wǎng)繼電保護(hù)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，將給電網(wǎng)繼電保護(hù)工作帶來一次質(zhì)的飛躍，不但加強(qiáng)了繼電保護(hù)的效能和可靠性，還對(duì)保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行起到了重大的意義。

[1]電力工業(yè)部電力規(guī)劃設(shè)計(jì)總院.電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：中國(guó)電力出版社，1998.

[2]嚴(yán)興疇,繼電保護(hù)技術(shù)極其應(yīng)用[J]科技資訊.2007.

[3]周培華,淺談電力系統(tǒng)中繼電保護(hù)的發(fā)展趨勢(shì)[J].科技咨詢導(dǎo)報(bào)2007.