智能變電站二次回路在線監(jiān)測(cè)技術(shù)研究

王宏偉　鄭運(yùn)召

摘要：本文結(jié)合智能變電站二次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)的現(xiàn)狀，對(duì)二次回路進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的研究，監(jiān)測(cè)鏈路是否存在異常。并進(jìn)行虛端子及虛回路可視化展示，研究了鏈路異常定位技術(shù)方案。為驗(yàn)證二次設(shè)備在線監(jiān)測(cè)及二次回路在線監(jiān)測(cè)，構(gòu)建仿真系統(tǒng)。模擬變電站二次回路運(yùn)行狀態(tài)，計(jì)算正常、異常后的二次回路特征數(shù)據(jù)，為故障分析提供數(shù)據(jù)支持。

關(guān)鍵詞：智能變電站 二次回路 監(jiān)測(cè)技術(shù)

中圖分類號(hào)：TM76；TM63 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2015）05-0000-00

1緒論

目前智能變電站二次回路通過(guò)光纜連接，各個(gè)保護(hù)裝置輸入、輸出端子為邏輯連接，不具可視化。同時(shí)智能變電站利用GOOSE信號(hào)傳輸開(kāi)關(guān)量，其特點(diǎn)為實(shí)時(shí)聯(lián)通狀態(tài)可以自檢?；谝陨蟽牲c(diǎn)，實(shí)現(xiàn)二次回路在線監(jiān)測(cè)，需要對(duì)智能變電站全站IED設(shè)備間虛端子及回路達(dá)到可視化效果，利用各個(gè)IED設(shè)備的鏈路告警信號(hào)及相關(guān)壓板狀態(tài)驅(qū)動(dòng)可視化回路通斷的動(dòng)態(tài)展示[1]。

智能變電站運(yùn)行、維護(hù)及檢修人員能夠在站內(nèi)通過(guò)工具隨時(shí)觀察全站的IED設(shè)備虛端子連接情況及虛回路的可視化圖面，方便快捷的了解鏈路是否存在異常。虛端子及虛回路可視化展示使用對(duì)象為運(yùn)行和檢修及廠家調(diào)試員，要求展示工具的支撐平臺(tái)為手持終端[2-4]。接入方式為以太網(wǎng)直接連接變電站站控層網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)或者監(jiān)控設(shè)備輸出接口，SCD文件由工具本身預(yù)設(shè)完成。

2 二次回路虛擬展現(xiàn)和異常定位技術(shù)

全站按照層級(jí)關(guān)系將智能變電站全站虛回路展示畫(huà)面示意如圖1。

不同電壓等級(jí)之間存在GOOSE連接情況時(shí)，畫(huà)出連接示意圖；如果其中一組GOOSE鏈路中斷時(shí)，需要在示意圖中用中斷顏色線條標(biāo)示，并標(biāo)示中斷符號(hào)；點(diǎn)擊各個(gè)電壓等級(jí)圖標(biāo)進(jìn)入此電壓等級(jí)的展示畫(huà)面，如圖2。

按照間隔為單位展示，間隔之間存在GOOSE連接情況時(shí)，畫(huà)出連接示意圖；

間隔之間GOOSE連接線按照實(shí)際GOOSE鏈路進(jìn)行展示，其中一組GOOSE鏈路中斷時(shí)，需要在示意圖中用中斷顏色線條標(biāo)示，并標(biāo)示中斷符號(hào)；點(diǎn)擊各個(gè)間隔圖標(biāo)進(jìn)入此間隔的展示畫(huà)面，如圖3。

按照IED設(shè)備為單位展示，IED之間存在GOOSE連接情況時(shí)，畫(huà)出連接示意圖，建議左邊為間隔為過(guò)程層設(shè)備；IED之間GOOSE連接線按照實(shí)際GOOSE鏈路進(jìn)行展示，其中一組GOOSE鏈路中斷時(shí)，需要在示意圖中用中斷顏色線條標(biāo)示，并標(biāo)示中斷符號(hào)；當(dāng)某個(gè)IED檢修壓板投入時(shí)，需要將相關(guān)的GOOSE鏈路使用黃色標(biāo)示；點(diǎn)擊各個(gè)IED圖標(biāo)進(jìn)入此間隔的展示畫(huà)面，如圖4。

以具體IED設(shè)備為中心展示，所有虛回路按此IED按照輸入、輸出順序排列。其他相關(guān)IED設(shè)備僅顯示與此IED設(shè)備有連線的虛回路；部分虛回路設(shè)置相應(yīng)的輸入和輸出壓板，當(dāng)壓板退出時(shí)，此虛回路為斷開(kāi)狀態(tài)；當(dāng)某個(gè)IED檢修壓板投入時(shí)，需要將相關(guān)的GOOSE鏈路使用黃色標(biāo)示；此界面的IED所有告警狀態(tài)信息可以點(diǎn)擊觀察。

3鏈路異常定位技術(shù)方案

保護(hù)裝置上送的GOOSE斷鏈報(bào)文，ICD文件中其描述名稱固定為“第n組GOOSE接收斷鏈”。其中第n組的確定方法，即與實(shí)際GOOSE鏈路的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下圖5。

站控層虛回路展示工具根據(jù)保護(hù)裝置的斷鏈描述名稱獲得遙信上送參引與實(shí)際GOOSE鏈路的對(duì)應(yīng)關(guān)系。當(dāng)此參引遙信上送變位時(shí)即為某個(gè)GOOSE鏈路通斷情況變化。保護(hù)裝置的SV斷鏈方法的判別如同GOOSE。

GOOSE虛回路與GOOSE鏈路的差異在于，GOOSE虛回路指的是某個(gè)GOOSE鏈路中的每一個(gè)具體的通道。在GOOSE鏈路連接正常情況下，需要判別其中某個(gè)通道連接的兩端設(shè)置的發(fā)送壓板和接收壓板是否投入，任何一個(gè)壓板不投情況下，顯示此通道為斷開(kāi)狀態(tài)。

如圖6，雖然線路保護(hù)IED和母線保護(hù)IED裝置之間的GOOSE鏈路是正常連接，但是由于線路保護(hù)啟動(dòng)失靈出口壓板退出，導(dǎo)致啟失靈虛回路為斷開(kāi)狀態(tài)。

站控層客戶端設(shè)備能夠分別獲取失靈啟動(dòng)壓板狀態(tài)和失靈啟動(dòng)出口虛端子的連接信息，但失靈啟動(dòng)壓板與失靈啟動(dòng)出口虛端子之間無(wú)關(guān)聯(lián)關(guān)系模型。因此，保護(hù)程序建立輸入、輸出虛端子與軟壓板間的關(guān)聯(lián)關(guān)系；ICD文件私有部分導(dǎo)出輸入、輸出虛端子參引與軟壓板參引的映射關(guān)系；

3.1仿真驗(yàn)證

為驗(yàn)證二次設(shè)備在線監(jiān)測(cè)及二次回路在線監(jiān)測(cè)，構(gòu)建仿真系統(tǒng)。模擬變電站二次回路運(yùn)行狀態(tài)，計(jì)算正常、異常后的二次回路特征數(shù)據(jù)，為故障分析提供數(shù)據(jù)支持。模擬實(shí)際操作：二次回路中故障查找過(guò)程中的節(jié)點(diǎn)電壓測(cè)量，通過(guò)電壓測(cè)量判斷斷線位置；斷線仿真功能：模擬二次回路中的斷線情況，根據(jù)二次回路拓?fù)溥B接關(guān)系計(jì)算產(chǎn)生該類故障現(xiàn)象數(shù)據(jù)（節(jié)點(diǎn)電壓），為故障查找提供支撐數(shù)據(jù)。仿真測(cè)試系統(tǒng)架構(gòu)如圖7。

3.2二次回路異常仿真

（1）裝置自身異常自檢告警信息組：+5電源出錯(cuò)、RAM出錯(cuò)、EEPROM出錯(cuò)、AD時(shí)序出錯(cuò)、CPU登記出錯(cuò)、定值自檢出錯(cuò)、繼電器回路出錯(cuò)。（2）外部輸入信號(hào)異常。（3）二次回路異常仿真。

回路故障，測(cè)控裝置產(chǎn)生的告警現(xiàn)象基本一樣。但是，二次回路的故障的原因是不一樣的，在對(duì)二次回路的組態(tài)展示方面不一樣。

二次回路斷線短路的拓?fù)浞治龊碗娫椿芈芬粯?，可以分析出回路各個(gè)元件的屬性參數(shù)，但是開(kāi)路、短路、極性接反等缺算法；這種情況，被測(cè)設(shè)備工作正常，測(cè)控測(cè)到的直流數(shù)據(jù)異常，異常仿真時(shí)，只需對(duì)測(cè)控的量測(cè)值修改即可，監(jiān)控能夠?qū)α繙y(cè)值異常給予告警，這時(shí)候回路狀態(tài)也應(yīng)該處于異常狀態(tài)。排除故障的流程，首先查看被檢測(cè)的設(shè)備是否正常，再看二次回路仿真組態(tài)圖。異常啟動(dòng)前，量測(cè)值的設(shè)置和拓?fù)潢P(guān)系的改變，通過(guò)組態(tài)界面來(lái)完成；異常產(chǎn)生前，提供拓?fù)溥\(yùn)算，分析回路狀態(tài)，根據(jù)元件狀態(tài)、回路狀態(tài)、回路關(guān)聯(lián)的開(kāi)入開(kāi)出所設(shè)定的算法，執(zhí)行相關(guān)運(yùn)算。根據(jù)運(yùn)算結(jié)果進(jìn)行下步處理：各個(gè)元件的屬性，運(yùn)算目的是便于學(xué)員查找問(wèn)題分析，電阻分析，電壓分析，功能分析；回路及元件狀態(tài)，運(yùn)算目的是把回路狀態(tài)傳給相關(guān)設(shè)備，相關(guān)元件傳給仿真系統(tǒng)；

4結(jié)語(yǔ)

二次回路監(jiān)測(cè)是設(shè)備狀態(tài)檢修重要組成部分，利用智能變電站二次智能設(shè)備（IED）如微機(jī)保護(hù)、測(cè)控等安全自動(dòng)裝置的自檢信息，建立一整套確定二次回路實(shí)際狀況的監(jiān)控系統(tǒng)，來(lái)監(jiān)測(cè)保護(hù)設(shè)備的運(yùn)行狀況，并以診斷回路行為來(lái)確定設(shè)備是否需要檢修，達(dá)到對(duì)二次設(shè)備的異常進(jìn)行提前預(yù)警，從而達(dá)到提高系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性的目的。

參考文獻(xiàn)

[1]付海嬰，付芳芳。繼電保護(hù)二次回路檢修維護(hù)中的若干問(wèn)題分析[J].電力安全技術(shù)，2014， （5）：51-52. DOI：10.3969/j.issn.11-5986/N.2014.05.113.

[2]孔華東，蔡澤祥，鄒俊雄.基于開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)的繼電保護(hù)二次回路邏輯的模型與算法[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2004，32（10）：31-35. DOI：10.3969/j.issn.1674-3415.2004.10.008.

[3]喇曉軍.繼電保護(hù)二次回路故障破壞作用及提高其正確性的措施[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用， 2012，（30）：137-137.

[4]王春蕓.繼電保護(hù)二次回路狀態(tài)檢測(cè)與評(píng)估[D].浙江大學(xué)，2009.