繼電保護故障信息系統(tǒng)應用分析

鄭天齊 王永剛 沈永良 王世奇 鄔軍軍

摘要：隨著變電站的高速發(fā)展，傳統(tǒng)變電站正在向智能變電站甚至無人值守變電站快速轉(zhuǎn)型。因此，變電系統(tǒng)及其組成設備種類繁多、構(gòu)造復雜，集智能化與復雜化于一體的日常維護要求不斷增髙，傳輸?shù)街髡镜臄?shù)據(jù)也越來越復雜，給運維人員和調(diào)度人員帶來了巨大的工作壓力。本文提出了一種監(jiān)控與預警系統(tǒng)，對設備的實時運行狀態(tài)進行監(jiān)測和上傳，減少工作人員的工作量并節(jié)約故障排查時間。

關鍵詞：變電運維;繼保信息;實時監(jiān)視

中圖分類號：TM77 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2019）12-0024-02

0 引言

目前，電力行業(yè)逐漸向智能化靠攏。然而，由于變電站中的設備來自不同廠家，各廠家繼電保護裝置對外接口不統(tǒng)一。因此，對各繼電保護裝置的測試，運行維護人員仍采取手動測試方法，測試速度慢且無法滿足實時傳輸?shù)囊螅茈y在第一時間獲得故障數(shù)據(jù)。

從IEC61850標準實施開始，定值清單和對外接口信息更加規(guī)范。加之5G技術的快速發(fā)展，高清視頻信息可以同步傳輸?shù)胶笈_，讓繼電保護裝置的數(shù)字化監(jiān)控、數(shù)據(jù)的實時傳輸與下載得以實現(xiàn)。

1 背景

繼電保護故障信息系統(tǒng)的建設和應用起于1998年，2003年開始在全國范圍內(nèi)普遍應用，經(jīng)過繼電保護專業(yè)人員的不斷努力，該系統(tǒng)在使用過程發(fā)揮了重要作用，繼電保護故障信息系統(tǒng)的作用不斷被認可。國家電力公司在《電網(wǎng)二次系統(tǒng)“十一五”規(guī)劃》以及《電網(wǎng)“十一五”科技規(guī)劃》中明確提出要廣泛建設繼電保護故障信息系統(tǒng)，并將繼電保護故障信息系統(tǒng)列入到電網(wǎng)二次系統(tǒng)規(guī)劃的范疇，要求在比較短的時間內(nèi)完成對220kV及以上電網(wǎng)的基本覆蓋。

2 主要功能

繼電保護故障信息系統(tǒng)，相比傳統(tǒng)的繼電保護設備管理方法，更加契合未來繼電保護信息處理的發(fā)展方向。操作人員不再需要人為操作收集設備來對信息進行采集和分析，繼電保護故障信息系統(tǒng)可以自行采集信息，并對這些信息進行數(shù)據(jù)篩選，直觀地展現(xiàn)給操作人員。解決了繼電保護的管理工作量大，勞動生產(chǎn)率低的問題，同時為未來智能決策系統(tǒng)提供了基礎運行環(huán)境。

繼電保護故障信息系統(tǒng)主要由各級調(diào)度中心或集控站主站系統(tǒng)和變電站端的子站系統(tǒng)組成。具體系統(tǒng)框架見圖1。

主站系統(tǒng)：繼電保護故障信息主站系統(tǒng)是近年的熱門項目。為適應國家規(guī)定，主站需要解決如下兩個問題：（1）在廠站端，繼電保護故障信息處理子站可以將不同裝置的通信接口、通信協(xié)議和數(shù)據(jù)協(xié)議統(tǒng)一，主站能向所有子站開放;（2）在調(diào)度端，建立故障信息數(shù)據(jù)庫及相關處理應用，并且和其他系統(tǒng)及應用要有良好的兼容性。

子站系統(tǒng)：主要負責信息的采集、處理、存儲及轉(zhuǎn)發(fā)，為調(diào)度中心提供數(shù)據(jù)分析的原始數(shù)據(jù)和事件記錄量。同時負責站內(nèi)巡檢與自檢、數(shù)據(jù)查詢與檢索、視頻監(jiān)視和日志管理。

3 繼電保護信息系統(tǒng)的技術實現(xiàn)

3.1 信息數(shù)據(jù)源的分布

繼電保護故障信息系統(tǒng)順利運行的前提是采集數(shù)據(jù)的準確性、快速性，數(shù)據(jù)主要來源如下：變電站信息采集終端通過保護裝置RTU發(fā)送至控制端的實時數(shù)據(jù);現(xiàn)場運維人員存放的試驗記錄、運行制度等記錄;智能終端定時采集的數(shù)據(jù)，其他系統(tǒng)中提供的繼電保護有關數(shù)據(jù)和參考資料。

3.2 信息數(shù)據(jù)源分布的改進

繼電保護故障信息系統(tǒng)，通過加入新的數(shù)據(jù)源——網(wǎng)絡系統(tǒng)監(jiān)控數(shù)據(jù)，這樣可以保證數(shù)據(jù)采集的及時性，同時可以提高系統(tǒng)對數(shù)據(jù)的分析處理能力，同時采集多數(shù)據(jù)源提供的數(shù)據(jù)可以提高系統(tǒng)可靠性。通過構(gòu)架集成各個端口數(shù)據(jù)，能容納更加多樣的應用程序，提升系統(tǒng)的拓展開發(fā)能力，通過網(wǎng)絡數(shù)據(jù)的交換，實現(xiàn)開放MIS接口的開放。

4 故障信息管理系統(tǒng)在的應用功能

（1）設別信息的實時狀態(tài)監(jiān)控功能。繼電保護技術相關人員或者電力調(diào)度人員可以清楚地觀察繼電保護裝置如：軟件板、硬壓板以及開關量的實時狀態(tài)。主要是針對繼電保護裝置的使用可靠性進行檢查。（2）監(jiān)控畫面的歷史事件數(shù)據(jù)查詢。各個變電站相關工作人員向系統(tǒng)提交保護動作信息后，系統(tǒng)會自動將獲取的信息進行整合，但是調(diào)度中心通常難以確定保護裝置發(fā)生了的哪一種保護動作，因此監(jiān)控畫面的歷史事件數(shù)據(jù)查詢可以為調(diào)度人員提供參考依據(jù)，尤其是進行線路檢查和布置工作時更加重要。（3）定值管理。故障信息管理系統(tǒng)的定值管理應用功能主要體現(xiàn)在定值召喚和查詢比較。通常子站向分站或主站傳輸定值，都需要進行數(shù)據(jù)歸檔管理，同時自動標記召喚時間，能夠和歷史定值數(shù)據(jù)實施比較。給查詢分析定值變化狀況提供數(shù)據(jù)支撐;系統(tǒng)還同時擁有自動定值校核的作用，能夠提前設定對比周期，通過設備定值的錄入和單定值之間實施相應的分析比較，提示比較產(chǎn)生的差異項，并且這些數(shù)據(jù)情況還能夠傳輸至IV區(qū)對所有普通人員的WEB端發(fā)布。（4）由于各個地方變電站有不同的地理分布和運行情況，通過地理圖導航科學轉(zhuǎn)變分析變電站地形，轉(zhuǎn)換成相關配置地形圖，以供繼電保護相關工作人員工作需求使用。（5）數(shù)據(jù)庫和方法庫，數(shù)據(jù)庫比傳統(tǒng)的關系數(shù)據(jù)庫更高一級，它支持大數(shù)據(jù)處理和動態(tài)儲存，應用了程序編程接口，具有較強的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。

5 系統(tǒng)特點

5.1 可靠性高、實用性強

繼電保護故障系統(tǒng)的數(shù)據(jù)來源準確可靠，而且有利于系統(tǒng)的維護與升級。繼電保護故障信息系統(tǒng)可以對整個變電站設備進行集中管理，同時采用分布式結(jié)構(gòu)，當某一工作站出現(xiàn)故障不能正常工作時，分布式布局可大大減小局部問題對系統(tǒng)的沖擊，相比于傳統(tǒng)信息處理系統(tǒng)擁有更強的運行可靠性，另外這種分部式管理體系便于管理維護，允許局部切除檢修，大大提高了故障檢修的靈活性，同時減小了故障維護造成的損失。

5.2 開放勝和先進性

目前互聯(lián)網(wǎng)技術已經(jīng)進入了云端時代，大數(shù)據(jù)時代已經(jīng)到來，計算機技術已經(jīng)越來越多在電力行業(yè)中的應用越來越多，各類分析程序也加快了發(fā)展的腳步，不局限于對數(shù)據(jù)的簡單整理，有些已經(jīng)可以對數(shù)據(jù)的走向進行預測，進而預防故障的發(fā)生，從數(shù)據(jù)上為繼電保護設備保駕護航。由于本系統(tǒng)的便捷性和可擴展性，對這些分析程序有很好的兼容性，因此具有廣闊的發(fā)展空間和應用前景。目前針對大電網(wǎng)環(huán)境下繼電保護應對過負荷、FACTS設備對保護的影響以及基于身份識別的保護管理技術開展研究，提出了適應串補線路電流反向的電流差動保護新原理，已有裝置樣機并進行試運。項目研究顯著提升了電網(wǎng)保護，尤其是距離保護抵御過負荷能力，提升了系統(tǒng)對保護信息的收集和整理分析能力，增強了繼電保護系統(tǒng)的整體性能，對于預防保護潛在故障、限制事故范圍擴大，保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行具有重要意義。

6 結(jié)語

互聯(lián)網(wǎng)時代和大數(shù)據(jù)時代的來臨為繼電保護運行管理的現(xiàn)代化提供了機遇，同時也帶來了挑戰(zhàn)。在繼電保護信息化方面，繼電保護專業(yè)強調(diào)運行使用經(jīng)驗、而且對安全可靠性要求較高，而通信和信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展時間仍相對較短，在繼電保護方面應用經(jīng)驗不足，有些解決方案仍由于缺少數(shù)據(jù)和經(jīng)驗的支撐而無法實現(xiàn)，給繼保運維人員帶來了困擾。因此，繼電保護信息網(wǎng)絡建設任重而道遠，在實施之前需要更加詳細的平臺規(guī)劃以及數(shù)據(jù)處理測試。在這方面，本系統(tǒng)已完成較長時間的運行測試，技術相對成熟。

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Application Analysis of? Relay Protection Fault Information System

ZHENG Tian-qi，WANG Yong-gang，SHEN Yong-liang，WANG Shi-qi，WU Jun-jun

（Shanghai XUJI ELECTRIC Limited Company， Shanghai? 200120）

Abstract：With the rapid development of substation， the traditional substation is transforming to intelligent substation or even unattended substation. Therefore， the substation system and its component equipment are of various types and complex structures， and the daily maintenance requirements integrating intelligence and complexity are constantly increasing. The data which transported to relay master station becomes larger， and huge work pressure are brought to the operation and maintenance personnel. In this paper， a monitoring and early warning system is proposed to monitor and upload the real-time operation status of the equipment， reduce the workload of operation and maintenance personnel and save troubleshooting time.

Key words：substation operation;Relay protection information;maintenance real-time monitoring