新一代智能變電站繼電保護(hù)故障可視化分析

李 萍

（國網(wǎng)淮安供電公司，江蘇 淮安 223002）

1 故障可視化分析

1.1 信息生成

當(dāng)繼電保護(hù)裝置發(fā)生動作后會生成5 種文件，包含故障錄波、中間節(jié)點(diǎn)及動作情況簡報等，以DL/T860 的方式對故障信息進(jìn)行傳輸。裝置每次動作都會同時產(chǎn)生中間節(jié)點(diǎn)文件與故障錄波文件，這兩種文件表示的時間段完全相同。其中，故障錄波為裝置此次動作相關(guān)的所有信息；而中間節(jié)點(diǎn)除故障錄波信息外，還包含保護(hù)邏輯圖形。在故障分析的初步階段，主要運(yùn)用故障錄波；當(dāng)需要對故障進(jìn)行深入分析時，應(yīng)使用中間節(jié)點(diǎn)文件[1]。

1.2 可視化分析

在故障錄波文件的分析工具中，具有對保護(hù)邏輯進(jìn)行可視化分析的基本功能，將時間作為主要線索，根據(jù)不同的動作文件綜合分析故障，以清晰地再現(xiàn)發(fā)生故障時不同元件各自動作邏輯與順序。在對保護(hù)邏輯圖進(jìn)行可視化分析的過程中，選擇高亮顯示各個中間節(jié)點(diǎn)的保護(hù)動作，根據(jù)基本圖元對圖形繪制模式進(jìn)行定義。所有圖元必須配備單獨(dú)的屬性state，以對狀態(tài)個數(shù)屬性進(jìn)行表示；所有內(nèi)部對象還要配備屬性Sta，以對元素狀態(tài)進(jìn)行表示。模板中所有內(nèi)部對象均可將Sta 作為依據(jù)完成條件繪制，使圖形能依據(jù)具體值顯示不同風(fēng)格。為了更加簡潔明晰地顯示圖形，只按keyid3 值對連接線實(shí)施條件繪制，當(dāng)Sta 等于0 時，繪制一條黑色線；當(dāng)Sta 等于1 時，繪制一條紅色線。

1.3 互操作

保護(hù)邏輯圖可以通過G 語言直接完成自描述，由綜合應(yīng)用服務(wù)器對經(jīng)過G 圖形處理的保護(hù)邏輯圖實(shí)施解析。由于G 語言在電力系統(tǒng)中可對圖形進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化描述，所以支持在不同的廠家之間進(jìn)行互操作。但是，需要對廠家自身使用習(xí)慣進(jìn)行考慮，因此互操作主要包含如下兩種情況。（1）若配合廠家同樣以G 語言為主，則可實(shí)現(xiàn)直接配合，無需進(jìn)行額外工作，并且還能確保故障分析對應(yīng)的顯示風(fēng)格保持一致。（2）若配合廠家沒有使用G 語言，則需提供能進(jìn)行故障可視化分析的系統(tǒng)插件，插件的數(shù)量無論配置的裝置數(shù)量如何均使用一個，不需要執(zhí)行按照裝置類型配置插件的操作。此外，分析軟件需附加參數(shù)調(diào)用，采取對“.ekefile”實(shí)施運(yùn)行的方式準(zhǔn)確調(diào)取波形。其中，file 表示全路徑文件名，應(yīng)帶有.cf 的后綴。

2 故障可視化分析具體應(yīng)用

利用此方法開發(fā)邏輯圖生成模塊，同時對該模塊和可視化軟件進(jìn)行集成。在對保護(hù)程序進(jìn)行編譯的過程中，以程序設(shè)置為依據(jù)生成可實(shí)現(xiàn)在線回放的圖形文件，要求這一文件處在程序代碼中，以確保圖形和程序完全一致。裝置啟動后生產(chǎn)包含中間節(jié)點(diǎn)等在內(nèi)的文件，保護(hù)邏輯圖形的具體內(nèi)容可以自動生成至.debs 文件中，為可視化分析提供條件。借助以G 語言為基礎(chǔ)的圖形自描述模式對配套文件解析功能模塊進(jìn)行開發(fā)，同時對該模塊和波形分析工具進(jìn)行集成。此時波形分析工具應(yīng)增加故障回放方面的功能，同時打開錄波與中間節(jié)點(diǎn)文件，以故障錄波為開啟條件，采取這樣的方式對故障波形實(shí)施可視化分析與同步回放分析。在裝置發(fā)生動作時立刻生成擾動通知及各類文件，由錄波器采用文件服務(wù)收集故障信息，再對其進(jìn)行上送。因此，無論是綜合應(yīng)用服務(wù)器、調(diào)度端還是錄波器均能對故障實(shí)施可視化分析。

這一分析方法當(dāng)前已經(jīng)成功應(yīng)用于新一代的智能變電站，尤其是在綜合應(yīng)用服務(wù)器、調(diào)度端以及錄波器等方面，其強(qiáng)大的故障分析能力與互操作性使其具有良好的應(yīng)用與推廣價值。

3 分析智能變電站中繼電保護(hù)故障運(yùn)用可視化技術(shù)處理的方案

3.1 分析繼電保護(hù)中故障信息生成情況

一旦在智能變電站中的繼電保護(hù)進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)，就需要啟動變電站中繼電保護(hù)的系統(tǒng)。在這一過程中無論進(jìn)行何種操作，此系統(tǒng)都能夠自動對歷史操作的情況進(jìn)行完整保護(hù)以及記錄。這些有用的數(shù)據(jù)則可以通過數(shù)據(jù)文件的情況進(jìn)行保存，其中包括動作簡報文件、故障錄波文件以及中間節(jié)點(diǎn)文件。因此，在實(shí)際繼電保護(hù)中就可以通過此裝置記錄故障情況，即通過DL/T860 展開操作。此時，一旦繼電保護(hù)中的裝置啟動或關(guān)閉，系統(tǒng)都會生成自動故障的錄波文件，在此文件中主要記錄各個時間以及中間節(jié)點(diǎn)的時間都是一致的。然而若發(fā)生故障的情況，錄波文件和中間節(jié)點(diǎn)的文件就會出現(xiàn)差異性，且中間節(jié)點(diǎn)中的文件除了能夠有效可知繼電裝置的邏輯信息外，還能夠有效針對故障中的文件記錄有效信息[2]。工作人員可以十分清晰地將中間節(jié)點(diǎn)的文件顯示在繼電裝置中，進(jìn)而可以通過可視化的方式保護(hù)好對應(yīng)的關(guān)系圖。工作人員可以結(jié)合二者記錄情況找出故障信息，并根據(jù)這一特征更好地分析故障。

3.2 分析繼電保護(hù)中故障邏輯關(guān)系圖可視化

繼電保護(hù)中的故障可視化主要是采用過程分析的方式，在此過程中通過繼電保護(hù)相關(guān)的裝置掌握其邏輯關(guān)系中可視化的情況，并將繼電保護(hù)所發(fā)生的故障情況通過錄波分析的方式提升保護(hù)的效果，即在時間關(guān)系中能夠針對故障情況來通過簡報的方式有效促進(jìn)繼電裝置自動生成對應(yīng)的錄波文件，并針對中間節(jié)點(diǎn)的信息文件進(jìn)行科學(xué)分析。因此，在這一環(huán)節(jié)中，工作人員可以通過可視化的邏輯關(guān)系圖掌握各個節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障的情況，并有效促進(jìn)故障分析提升效率。針對繼電保護(hù)中發(fā)生的故障，通過運(yùn)行邏輯圖所包含的文件，即“state”能夠?qū)⒐收现械膶?yīng)個體屬性展示出來，并通過圖元化的方式保存對應(yīng)的屬性文件，即“sta”，其代表的是相關(guān)定義單元中全部的圖元對象，同時還展示出相應(yīng)圖元所屬的狀態(tài)。此外，通過這個圖元內(nèi)部結(jié)構(gòu)還可以找到對應(yīng)的屬性文件，即“sta”的參數(shù)值。同時，通過此方式繪制出圖元模板所包含內(nèi)部對象，就可以將繼電保護(hù)中的故障通過可視化的圖形展示出來，進(jìn)而能夠根據(jù)邏輯圖單元情況展示出對象屬性，一旦“sta”值出現(xiàn)不同的情況，工作人員就可以根據(jù)其不同風(fēng)格找到故障的位置。一般新一代的智能變電站中，在繼電保護(hù)故障采用可視化技術(shù)進(jìn)行分析和研究，工作人員通過簡潔圖像方式使得故障呈現(xiàn)出來，并且和“keyid3”的參數(shù)值繪制出邏輯圖。紅線代表的是“sta”值“1”，黑線中“sta”值則表示 的是“0”。

3.3 分析繼電保護(hù)中邏輯關(guān)系圖運(yùn)用G 語言的情況

一般在繼電保護(hù)中運(yùn)用的是G 語言，其可以通過智能變電站中繼電保護(hù)的邏輯關(guān)系圖實(shí)施科學(xué)描述，并通過G 圖形處理對應(yīng)的工作，通過服務(wù)器對應(yīng)的邏輯關(guān)系圖提升故障分析的能力。因此，我國的電力系統(tǒng)可以通過標(biāo)準(zhǔn)化的圖形語言進(jìn)行描述，即G 語言。采用這種方式可以針對不同廠家所生產(chǎn)的設(shè)備實(shí)現(xiàn)互操的目標(biāo)。實(shí)踐運(yùn)用中就可以通過不同電力企業(yè)中的G 語言掌握其差異性，并進(jìn)行調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)互操的過程。一般主要的運(yùn)用方式有兩種，第一種是廠家采用的是G 語言，則可以直接配合并展開互操作，無需做出其他相關(guān)的工作，即可有效保障智能變電站中繼電保護(hù)的故障可視化，同時在呈現(xiàn)方面也展示出一致性風(fēng)格；第二種是廠家不需要運(yùn)用G 語言就可以開展可視化的操作描述，即通過繼電保護(hù)的故障可視化研究，進(jìn)而通過插件引入對應(yīng)的系統(tǒng)即可[3]。在此背景下，故障分析就可以直接從對應(yīng)的程序運(yùn)行插件調(diào)出。此方式的優(yōu)點(diǎn)就是可以通過可視化的方式滿足不同繼電保護(hù)故障的需求，同時還可以簡化智能變電站中繼電保護(hù)的故障可視化操作步驟。

3.4 分析智能變電站中繼電保護(hù)故障的可視化模型

參照分析可知，在繼電保護(hù)中，邏輯關(guān)系圖主要運(yùn)用G 語言的開發(fā)以及解析模塊而通過波形分析的方式引入對應(yīng)的G 語言開發(fā)模塊。通過此模塊就可以充分運(yùn)用波形工具增加故障的回放作用，并且在相應(yīng)時間節(jié)點(diǎn)中所生成的文件就可以在錄波的文件打開，此時工作人員就可以根據(jù)可視化的保護(hù)邏輯圖找出故障波形。因此，在實(shí)際的運(yùn)行中工作人員就能夠啟動繼電保護(hù)的裝置，此時就會自動生成對應(yīng)的文件，即中間節(jié)點(diǎn)的文件和故障簡報的文件，然后工作人員結(jié)合這些可視化的模型有效分析故障情況，進(jìn)而有效將故障中的錄波器展開傳輸。通過這一系列的方式就可以使得智能變電站中的繼電保護(hù)故障得到良好解決，同時通過綜合應(yīng)用的方式提升故障分析的效率。

4 結(jié) 論

通過分析可知，新一代的智能變電站在繼電保護(hù)方面所出現(xiàn)的故障都可以通過可視化的技術(shù)方案及時得到解決。該技術(shù)方案在實(shí)踐運(yùn)用過程中主要是結(jié)合電力系統(tǒng)G 語言的邏輯圖形做好描述，進(jìn)而使得智能變電站中繼電保護(hù)工作可以通過可視化的方式得到及時解決。此外，此技術(shù)方案不同的設(shè)備、廠家以及設(shè)備之間的兼容性十分良好，可以廣泛運(yùn)用在故障解決中。