智能變電站繼電保護(hù)在線運(yùn)維系統(tǒng)的技術(shù)應(yīng)用與實(shí)踐

楊映鵬 葉智尊 葉迅

國網(wǎng)四川省電力公司檢修公司 四川成都 610041

近年來，隨著智能變電站的大量投運(yùn)及運(yùn)維工作的開展，繼電保護(hù)裝置的智能化程度得到進(jìn)一步的提升，其狀態(tài)以及性能數(shù)據(jù)的采集與監(jiān)控能力也隨著提高。

1 智能變電站與傳統(tǒng)變電站的區(qū)別

智能變電站采用了更多的新設(shè)備、新材料和新技術(shù)。采用現(xiàn)代信息數(shù)字化與控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了智能化綜合控制柜，取代了傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)布線方式，大大提高了操作的可靠性和安全性。智能變電站在信息采集、傳輸和處理等各個(gè)方面都不同于傳統(tǒng)變電站。智能變電站具有較高的集成度。智能變電站可以實(shí)現(xiàn)一次、二次設(shè)備的集成和智能化集成。智能變電站具有全網(wǎng)意識(shí)。強(qiáng)調(diào)滿足電網(wǎng)運(yùn)行要求，注重變電站、變電站和控制。系統(tǒng)中心的協(xié)調(diào)與互動(dòng)提高了整體運(yùn)行水平，有別于傳統(tǒng)變電站單一強(qiáng)調(diào)手段、功能和滿足自身需求。智能變電站具有三層結(jié)構(gòu)和兩層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，簡化了網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)處理更為復(fù)雜的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)問題[1]。

2 智能變電站繼電保護(hù)在線運(yùn)維的技術(shù)分析

2.1 繼電保護(hù)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)

繼電保護(hù)可以在相關(guān)設(shè)備的支持下，連續(xù)監(jiān)測(cè)關(guān)鍵模擬信號(hào)的狀態(tài)信息，并通過通信方式輸出這些設(shè)備的信息。信息監(jiān)控子系統(tǒng)也能意識(shí)到信息的緩存和能量供給，分析國家信息的每日變化規(guī)律，最終將設(shè)備組合起來。實(shí)現(xiàn)了故障的仿真功能，實(shí)現(xiàn)了電力設(shè)備繼電保護(hù)的維護(hù)功能[2]。為了充分利用智能分站的中繼保護(hù)設(shè)備的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，首先，要實(shí)現(xiàn)相關(guān)信息的傳輸，在線監(jiān)控信息應(yīng)該被傳輸?shù)接?jì)算機(jī)去分析監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的情況。在智能變電站繼電保護(hù)過程中，一種是通過測(cè)控裝置傳輸數(shù)據(jù)，另一種是通過網(wǎng)絡(luò)分析儀傳輸數(shù)據(jù)。針對(duì)突變概率相對(duì)較小的信息，傳輸時(shí)間不受限制，可以采用慢速傳輸方式。

2.2 繼電保護(hù)二次回路狀態(tài)監(jiān)測(cè)

智能變電站機(jī)電保護(hù)的二次電路與以往的變電站有所不同。關(guān)鍵原因是過去變電站采用模擬信號(hào)傳輸，智能變電站采用數(shù)字信號(hào)傳輸，光纖網(wǎng)絡(luò)的連接。在智能變電站的情況下，繼電保護(hù)二次回路的狀態(tài)監(jiān)測(cè)通常包括物理鏈路狀態(tài)監(jiān)測(cè)和邏輯鏈路狀態(tài)監(jiān)測(cè)[3]。

（1）物理鏈路的狀態(tài)監(jiān)測(cè)。主要監(jiān)測(cè)變電站通信網(wǎng)絡(luò)中各通信鏈路的狀態(tài)，最終實(shí)現(xiàn)狀態(tài)評(píng)估。為了實(shí)現(xiàn)物理鏈路的狀態(tài)監(jiān)控，第一應(yīng)該明確物理鏈路所涉及的設(shè)備目標(biāo)，明確物理鏈路的狀態(tài)模型。利用運(yùn)維系統(tǒng)中的PhysConn元件，可以獲取物理鏈路物理端口中不同通信對(duì)象的配置信息，然后通過智能設(shè)備報(bào)警信號(hào)及時(shí)獲取物理鏈路狀態(tài)的異常信息。

（2）邏輯鏈路的狀態(tài)監(jiān)測(cè)。它主要監(jiān)測(cè)智能變電站的過程層網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包，最終目標(biāo)是提高網(wǎng)絡(luò)通信內(nèi)容的準(zhǔn)確性和有效性。智能變電站的運(yùn)行中，一旦出現(xiàn)配置誤差，就很難通過人工檢測(cè)達(dá)到有效定位誤差的效果。在這種情況下,操作和維護(hù)系統(tǒng)可以取代手動(dòng)檢查錯(cuò)誤的過程,定期獲取網(wǎng)絡(luò)報(bào)文信息，也可以檢測(cè)變電站的配置,如果出現(xiàn)配置不正確的現(xiàn)象,它可以及時(shí)糾正,以防止事故發(fā)生[4]。

3 繼電保護(hù)在線運(yùn)維系統(tǒng)工程應(yīng)用

2013年投入運(yùn)行的220kV北京未來城及110kV武漢未來城新一代智能變電站中，筆者參與研發(fā)的繼電保護(hù)在線運(yùn)維系統(tǒng)投入應(yīng)用，其系統(tǒng)架構(gòu)如圖所示。

3.1 數(shù)據(jù)采集層

（1）IEC61850前置采集模塊。這一模塊的關(guān)鍵性能就是采集智能終端、交換機(jī)等信號(hào)，采集和SV鏈路斷鏈信號(hào)，采集保護(hù)功能壓力板和通信傳輸/接收壓力板狀態(tài)。

（2）報(bào)文采集和分析模塊。該模塊的關(guān)鍵性能是在線捕獲MMS、GOOSE和SV消息，在線解析消息格式和內(nèi)容錯(cuò)誤，在線檢查SCD文件的消息配置和一致性。

3.2 數(shù)據(jù)應(yīng)用層

該模塊是處理IEC61850預(yù)采集模塊發(fā)送的設(shè)備狀態(tài)信號(hào)。通過對(duì)超限判別、趨勢(shì)分析、狀態(tài)評(píng)價(jià)等類似比較的綜合分析，可以實(shí)時(shí)獲得各設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，異常狀態(tài)需要修復(fù)。

二次回路狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊。通過分析器件狀態(tài)、鏈路狀態(tài)以及消息傳輸狀態(tài)的數(shù)據(jù)，可以實(shí)時(shí)獲得二次電路中物理和邏輯鏈路的狀態(tài)。

3.3 數(shù)據(jù)展示層

該模塊的主要功能是在區(qū)間內(nèi)圖形化顯示智能設(shè)備之間的邏輯鏈路關(guān)系。當(dāng)邏輯鏈路不正常時(shí)，屏幕上出現(xiàn)不同顏色或閃爍提示用戶，雙擊邏輯鏈路即可顯示鏈路中傳輸?shù)倪壿嬓盘?hào)[5]。

總之，隨著智能變電站的大量投運(yùn)及運(yùn)維工作的開展，大大增加了變電站運(yùn)維、檢修的不可控性，在智能變電站繼電保護(hù)運(yùn)行、維護(hù)過程中，存在著對(duì)SCD文件理解不夠深入、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)混淆、不易發(fā)現(xiàn)和處理缺陷、安全措施執(zhí)行困難等問題。繼電保護(hù)的在線操作和維護(hù)系統(tǒng)意識(shí)到在智能分站的繼電保護(hù)設(shè)備和二次電路的早期預(yù)警和預(yù)警系統(tǒng)，為繼電器保護(hù)設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)和維護(hù)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。對(duì)運(yùn)維系統(tǒng)的重點(diǎn)性能做出了具體的介紹，論述了建模、體系結(jié)構(gòu)等關(guān)鍵技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，并給出了工程應(yīng)用實(shí)例，對(duì)運(yùn)維系統(tǒng)的深入推廣應(yīng)用有著十分重要的參考意義。