調(diào)度集控一體化的繼電保護(hù)故障的防護(hù)措施

摘 要：隨著我國電力行業(yè)的快速發(fā)展，社會開始對供電系統(tǒng)的安全可靠性高度關(guān)注，因此，繼電保護(hù)及故障信息系統(tǒng)應(yīng)時代的發(fā)展需求產(chǎn)生了，在變電站發(fā)生故障時，該系統(tǒng)會對故障進(jìn)行快速而準(zhǔn)確的分析，并且根據(jù)獲得的分析結(jié)果及時做出準(zhǔn)確的處理，確保電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，為廣大群眾提供一個良好、穩(wěn)定的用電環(huán)境。

關(guān)鍵詞：調(diào)度集控一體化；繼電保護(hù)；防護(hù)措施

中圖分類號：TM77 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）27-0099-02

繼電保護(hù)裝置是用來維護(hù)電力系統(tǒng)的安全，保護(hù)發(fā)電機(jī)、輸電線路、變壓器等重要部位免遭破壞。繼電保護(hù)裝置一般是由三部分組成，分別為測量元件、邏輯環(huán)節(jié)以及最后的執(zhí)行輸出。測量元件用來測量被保護(hù)部分的物理參數(shù)，并與標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行對比，給出相應(yīng)的邏輯信號；邏輯環(huán)節(jié)通過一定的邏輯關(guān)系分辨出故障的類別和位置，最后確定相應(yīng)的指令并將其傳遞到執(zhí)行輸出部分；執(zhí)行輸出部分則會根據(jù)收到的指令，完成最后的保護(hù)任務(wù)。

1 調(diào)度集控一體化系統(tǒng)

1.1 調(diào)度集控一體化系統(tǒng)的構(gòu)造

將集控的元素加入到調(diào)度主站系統(tǒng)中，由于調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)的不斷外擴(kuò)，集控中心便可以完成與系統(tǒng)的終端延伸和結(jié)合，構(gòu)造出調(diào)度集控一體化系統(tǒng)。它可以將電網(wǎng)信息的使用和維護(hù)完美的統(tǒng)一到一起，使得變電運(yùn)行與調(diào)度集約化，在越來越復(fù)雜的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)中起到重要的作用。簡單數(shù)量上的疊加并非是調(diào)度與集控用戶群的增加，調(diào)度與集控用戶群的增長主要體現(xiàn)在電網(wǎng)監(jiān)控能力的增強(qiáng)和電網(wǎng)管理體系的完善。

例如：在廣州中心地區(qū)的調(diào)度員，他們關(guān)心的是電網(wǎng)主系統(tǒng)的運(yùn)行情況，而在監(jiān)控中心和巡檢中心等集控員工關(guān)注的是某個變電站內(nèi)部的變電設(shè)備的運(yùn)行情況。不同的用戶會收到不同的信息，這就充分體現(xiàn)了調(diào)度集控一體化的基本特征。保護(hù)裝置的結(jié)構(gòu)聯(lián)系圖如圖1所示，它簡單的表示出繼電保護(hù)裝置環(huán)節(jié)之間的聯(lián)系。繼電保護(hù)裝置的電路圖，如圖2所示。

1.2 調(diào)度集控一體化系統(tǒng)的信息交換

調(diào)度集控一體化系統(tǒng)的信息交換主要包括數(shù)據(jù)庫信息交換、圖形交換、圖模對應(yīng)關(guān)系交換三個主要方面。

1.2.1 數(shù)據(jù)庫信息交換

對可擴(kuò)散的語言文件進(jìn)行標(biāo)記，它們達(dá)到通用信息模型標(biāo)準(zhǔn)后便可進(jìn)行數(shù)據(jù)的交換，通用信息模型將調(diào)度信息模型中的所有主要對象以及它們之間的聯(lián)系進(jìn)行了定義，是可以覆蓋所有的電力系統(tǒng)模型。數(shù)據(jù)的交換是異步進(jìn)行的，以全模型的方式實現(xiàn)交換，采用某個格式作為模型交換的標(biāo)準(zhǔn)格式，然后進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)不同系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換。

1.2.2 圖形交換

將從系統(tǒng)收到的符合標(biāo)準(zhǔn)的可縮放矢量圖形文件轉(zhuǎn)換格式，使該圖形文件能夠在本系統(tǒng)中讀出。

1.2.3 圖模對應(yīng)關(guān)系交換

圖模對應(yīng)關(guān)系交換的主要對象是廠站一次接線圖形以及圖形內(nèi)部全部圖元，所有的圖元都與數(shù)據(jù)庫相連接，保證廠站一次接線圖準(zhǔn)確無誤，完成圖模對應(yīng)關(guān)系的交換。

1.3 繼電保護(hù)系統(tǒng)的集成

繼電保護(hù)信息系統(tǒng)不僅是一個繼電保護(hù)運(yùn)行管理系統(tǒng)，還是一個輔助的分析和決策系統(tǒng)。調(diào)度集控一體化系統(tǒng)信號來自于變電站硬接點(diǎn)，微機(jī)保護(hù)配置以及報警信息，利用保護(hù)子站來讀取保護(hù)裝置的具體物理參數(shù)，保護(hù)子站與主站之間保持密切聯(lián)系，傳遞報警信號，這樣一來，各種保護(hù)動作信息便可以全部出現(xiàn)在調(diào)度集控一體化系統(tǒng)的告警窗內(nèi)，系統(tǒng)便可以隨時對電網(wǎng)的線路進(jìn)行仿真模擬和安全分析，繼電保護(hù)仿真對于故障時繼電保護(hù)裝置的安全運(yùn)行起到至關(guān)重要的作用。

1.4 繼電保護(hù)系統(tǒng)的特性

繼電保護(hù)裝置要很好地完成任務(wù)，必須具備以下幾個特點(diǎn)：選擇性、可靠性、靈敏性、速動性。也就是要求繼電保護(hù)裝置能夠在最短的時間內(nèi)，精確地判斷故障特點(diǎn)和位置，并做出可靠的保護(hù)動作。繼電保護(hù)根據(jù)保護(hù)對象可分為輸電線路保護(hù)和主部件保護(hù)；按保護(hù)功能分為異常運(yùn)轉(zhuǎn)保護(hù)和短路故障保護(hù)；按處理的信息量分為模擬式保護(hù)和數(shù)字式保護(hù)；按保護(hù)動作的原理分為低電壓保護(hù)，過電流保護(hù)，功率方向保護(hù)，距離保護(hù)，高頻保護(hù)等。例如：低電壓保護(hù)是在相間發(fā)生短路故障時，相間電壓下降，此時就需要保護(hù)裝置啟動，進(jìn)行調(diào)控，使得相間電壓恢復(fù)正常值，供電系統(tǒng)恢復(fù)正常工作，保護(hù)裝置結(jié)束任務(wù)并關(guān)閉。

2 系統(tǒng)應(yīng)用中出現(xiàn)的問題

目前，我國的繼電保護(hù)故障分析系統(tǒng)仍然處在初步階段，沒有完整的高性能的系統(tǒng)應(yīng)用作支撐，在實際操作中應(yīng)當(dāng)被運(yùn)用的手段都不夠成熟，系統(tǒng)發(fā)揮的效果不高。

2.1 系統(tǒng)穩(wěn)定性不高

在繼電保護(hù)系統(tǒng)的初步設(shè)計和制造過程中，人們都把重點(diǎn)放在電力系統(tǒng)的故障分析及處理能力上，對測試數(shù)據(jù)進(jìn)行傳送，對文件的格式進(jìn)行轉(zhuǎn)化，而忽略了系統(tǒng)本身的穩(wěn)定性，繼電保護(hù)的裝置是否置于適應(yīng)的環(huán)境中，在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中是否能夠準(zhǔn)確的測試出數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確的傳送以及準(zhǔn)確的分析，如果不能保證這些，那么主控站收到的信息可能不準(zhǔn)確，繼電保護(hù)裝置一旦開啟發(fā)出錯誤的指令，后果將不堪設(shè)想。

2.2 數(shù)據(jù)安全度不高

在數(shù)據(jù)的傳輸過程中，數(shù)據(jù)可能被截獲或者被一些惡意軟件攻擊，也可能被一些不法分子非法訪問，造成數(shù)據(jù)的丟失，對于國家的一些重大電力工程，如：三峽水電站，核發(fā)電站等，這些信息都應(yīng)該屬于機(jī)密，機(jī)密泄露便會讓不法分子有機(jī)可乘，破壞祖國的現(xiàn)代化建設(shè)，給國家電力系統(tǒng)造成巨大損失，破壞群眾的用電環(huán)境。

2.3 信息交換和數(shù)據(jù)匯集不夠規(guī)范

由于地域廣大，工程實施的不同要求等因素的影響，使得繼電保護(hù)系統(tǒng)在實際運(yùn)用中不夠規(guī)范。在系統(tǒng)的運(yùn)行當(dāng)中，數(shù)據(jù)交換的雙方必須要有準(zhǔn)確的定位，以何種方式進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，并且了解所交換文件的格式，以便于轉(zhuǎn)換而讀出數(shù)據(jù)，并且在轉(zhuǎn)換過程中保證數(shù)據(jù)的完整性，這些實際的應(yīng)用在我國的繼電保護(hù)裝置中可能都存在一定的問題。

3 提高系統(tǒng)安全性的措施

提高系統(tǒng)的安全性主要在于對于傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的保護(hù)，如果接受到的數(shù)據(jù)錯誤，作出錯誤的反應(yīng)，將會影響到整個電力系統(tǒng)的運(yùn)行，給千千萬萬的用電客戶帶來不便。提高系統(tǒng)安全性的裝置主要是以下兩種：反向?qū)Ｓ冒踩綦x裝置和正向?qū)Ｓ冒踩綦x裝置。

3.1 反向?qū)Ｓ冒踩綦x裝置

反向?qū)Ｓ冒踩綦x裝置是唯一的數(shù)據(jù)傳輸途徑，它的主要工作就在于準(zhǔn)確的將某個區(qū)域的數(shù)據(jù)傳輸?shù)搅硪粋€區(qū)域，例如：該裝置將A區(qū)域的數(shù)據(jù)傳輸?shù)紹、C兩個區(qū)域，并集中的接受來自B、C兩個區(qū)域的數(shù)據(jù)，并對其進(jìn)行有效性的檢測，并且再將這些數(shù)據(jù)輸送到B、C兩個區(qū)域進(jìn)行驗證。相關(guān)的流程如下文所述：

①在將數(shù)據(jù)傳輸給反向?qū)Ｓ冒踩綦x裝置之前，對于需要發(fā)送的數(shù)據(jù)安全區(qū)發(fā)送端簽名，以表達(dá)出數(shù)據(jù)的來源。

②確定了端簽名之后，接收到與該端簽名相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息，利用反向?qū)Ｓ冒踩綦x裝置對數(shù)據(jù)內(nèi)容及有效性進(jìn)行過濾檢查。

③數(shù)據(jù)通過檢查之后，發(fā)送到初始發(fā)送端的安全區(qū)域內(nèi)部的接收程序，整個過程就算結(jié)束。

3.2 正向?qū)Ｓ冒踩綦x裝置

①從A安全區(qū)域到B、C兩區(qū)域的數(shù)據(jù)傳輸中禁止攜帶應(yīng)用數(shù)據(jù)，在應(yīng)用層和表示層中，數(shù)據(jù)應(yīng)該實現(xiàn)完全的單向傳輸。

②支持特殊標(biāo)志在應(yīng)用層的應(yīng)用，并且進(jìn)行相應(yīng)的識別，在應(yīng)用層中制定獨(dú)特性的數(shù)據(jù)解析功能。

③在安全隔離裝置的兩個處理系統(tǒng)不同時連通的情況下，也能實現(xiàn)數(shù)據(jù)的高效傳輸；在沒有網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境下，兩個安全區(qū)域之間也可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的安全交換，格式轉(zhuǎn)換并且讀出。

④對于傳輸?shù)臄?shù)據(jù)中的圖形的管理，管理人員利用相應(yīng)的證書可以進(jìn)行方便而安全的維修管理，對圖形的解析更加精準(zhǔn)。

⑤隔離裝置內(nèi)外兩個網(wǎng)卡內(nèi)部是非網(wǎng)絡(luò)連接，將TCP聯(lián)接分解成內(nèi)外兩個應(yīng)用網(wǎng)關(guān)，將裝置內(nèi)外的兩個網(wǎng)卡對應(yīng)的虛擬聯(lián)接進(jìn)行隔離，使得兩個網(wǎng)關(guān)之間無法建立直接的TCP聯(lián)接，避免了TCP穿透性聯(lián)接。

4 結(jié) 語

我國的大型調(diào)度集控一體化水平距離發(fā)達(dá)國家還有相當(dāng)長的一段路要走，要想實現(xiàn)繼電保護(hù)調(diào)度集控一體化的快速發(fā)展，需要以強(qiáng)大的EMS應(yīng)用軟件為基礎(chǔ)，解決各個應(yīng)用軟件之間的問題，實現(xiàn)它們之間的無縫對接，功能整合。在調(diào)度中心的調(diào)度集控、繼電保護(hù)、故障處理系統(tǒng)的建設(shè)中提出全新的適合中國電力發(fā)展的新理念，同時不斷借鑒國外的先進(jìn)的經(jīng)驗，理論與實際結(jié)合，實事求是，實現(xiàn)中國電力系統(tǒng)的歷史性飛躍。

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