智能變電站繼電保護在線監(jiān)測系統(tǒng)的實現(xiàn)

王濤

摘要：隨著智能電網(wǎng)的普及和發(fā)展，自動化設備的應用越來廣泛，因此，對繼電保護設備的管理工作提出新的要求。傳統(tǒng)人工定期檢修模式顯然已經(jīng)無法滿足智能供電設備可靠性的要求，需要構(gòu)建繼電保護在線檢測系統(tǒng)，實現(xiàn)自動化的狀態(tài)檢測和檢修。鑒于此，本文對智能變電站繼電保護在線檢測系統(tǒng)的實現(xiàn)進行深入研究，試圖為之提供行之有效的可行性建議。

關鍵詞：智能變電站;繼電保護;監(jiān)測系統(tǒng);設計

智能電網(wǎng)主要是指運用信息技術實現(xiàn)變電站自動化運行、信息共享化、變電站分區(qū)統(tǒng)一管理等，利用計算機仿真技術實現(xiàn)智能化電網(wǎng)調(diào)度和控制的基礎單元。變電站繼電保護設備能夠有效確保電力設備的安全、可靠的運行。在智能電網(wǎng)高速發(fā)展的今天，智能化、自動化的繼電保護設備得到了大面積的普及應用，有效提升了電能輸送的質(zhì)量，對于繼電保護設備狀態(tài)檢測就顯得尤為重要。

1、繼電保護設備的狀態(tài)監(jiān)測技術

繼電保護（RelayProtection）主要是指對電力系統(tǒng)中發(fā)生的故障或異常情況進行檢測，從而發(fā)出報警信號，或直接將故障部分隔離、切除的一種重要措施。繼電保護負責采集電網(wǎng)設備的運行狀態(tài)，然后進行分析判斷，輸出指令的一個系統(tǒng)。傳統(tǒng)的繼電保護主要采用的是晶閘管調(diào)壓器和移相器，對電力設備的電壓、電流、相位進行調(diào)整，但是由于晶閘管調(diào)壓器和移相器體積較大，而且調(diào)整精度較低，已然無法滿足高精度繼電保護工作。在現(xiàn)代科學技術的推動下，微電子技術已廣泛運用于智能電網(wǎng)繼電保護當中，本文就對智能變電站繼電保護在線監(jiān)測系統(tǒng)的設計與應用進行詳細分析。

智能變電站繼電保護設備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)主要包括：智能變電站電源信息，電源電平輸出，即兩功率或電壓之比的對數(shù)，有時也可用來表示兩電流之比的對數(shù);智能電網(wǎng)設備運行溫度信息，具體包括設備內(nèi)部的工作溫度、裝置過程層光纖數(shù)據(jù)接口的溫度;監(jiān)測光強信息，光強即發(fā)光強度，主要是發(fā)光體在給定方向上的發(fā)光強度，是該發(fā)光體在該方向的立體角元dΩ內(nèi)傳輸?shù)墓馔縟Φ除以該立體角元所得之商，即單位立體角的光通量。智能變電站繼電保護設備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，可以有效監(jiān)測裝置過程層光纖數(shù)據(jù)接口接受的光強信息;此外，智能變電站繼電保護設備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)可以進行數(shù)據(jù)信息的統(tǒng)計，包括繼電保護設備實際運行過程中無故障時間統(tǒng)計、繼電保護裝置采樣值（SV）信息、裝置面向通用對象的智能變電站事件（GOOSE）統(tǒng)計信息，GOOSE是IEC61850中的一種快速報文傳輸機制，用于傳輸變電站內(nèi)IED之間重要的實時性信號。GOOSE采用網(wǎng)絡信號代替了常規(guī)變電站裝置之間硬接線的通信方式，大大簡化了變電站二次電纜接線。此外，在線監(jiān)測系統(tǒng)還負責對智能變電站繼電保護設備自檢信息，裝置硬件以及回路自檢信息的收集和整理。

2、智能變電站繼電保護狀態(tài)監(jiān)測內(nèi)容分析

2.1、繼電保護在線監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測信息

為了實現(xiàn)在線監(jiān)測系統(tǒng)對智能變電站各組成部分運行狀態(tài)的實時監(jiān)控，需要采取重點監(jiān)測的方式，對變電站電源、電源輸出情況、設備工作溫度、光強信息以及回路檢查信息進行全面收集，通過對智能變電站主要環(huán)節(jié)的監(jiān)控，使得在線監(jiān)測系統(tǒng)能夠在短時間將變電站的運行狀況進行直觀的展現(xiàn)，滿足了變電站故障維修以設備保養(yǎng)工作的客觀需求。

2.2、在線監(jiān)測系統(tǒng)信息數(shù)據(jù)傳輸體系

在智能變電站繼電保護在線監(jiān)測系統(tǒng)設計的過程匯總，由于對合并單元以及智能終端繼續(xù)努力層級網(wǎng)絡規(guī)劃，因此使得數(shù)據(jù)匯總以及分析流程需要在站控制網(wǎng)絡進行，這就使得變電站故障信息難以進行快速上傳，增加了變電站故障處理時間，帶來了一定的經(jīng)濟損失?；谶@一情況，在進行在線監(jiān)測系統(tǒng)規(guī)劃的過程中，需要進行數(shù)據(jù)體系的傳輸[1]，通過對測控裝置以及網(wǎng)絡分析儀器的合理使用，實現(xiàn)故障數(shù)據(jù)的快速交互，在進行實際操作的過程中，技術人員需要以科學性原則為指導，在這一理論框架下，對系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)進行管控，在線監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸體系的構(gòu)建，要充分體現(xiàn)科學性的原則，只有從科學的角度進行各種元器件、各個環(huán)節(jié)之間進行認知，才能夠最大限度的保證在線監(jiān)測系統(tǒng)信息數(shù)據(jù)傳輸體系能夠滿足智能變電站繼電保護工作的客觀要求，只有在科學精神、科學手段、科學理念的指導下，我們才能夠以現(xiàn)有的技術條件為基礎，進行在線監(jiān)測系統(tǒng)信息數(shù)據(jù)傳輸體系的合理化構(gòu)建。在線監(jiān)測信息通過SV網(wǎng)絡以及GOOSE框架，將網(wǎng)絡內(nèi)部信息傳輸?shù)奖O(jiān)測裝置中，監(jiān)測裝置將收到的信息通過MMS（報文規(guī)范）傳輸?shù)奖O(jiān)測系統(tǒng)中，確保智能變電站繼電保護在線監(jiān)測系統(tǒng)的合理化構(gòu)建[2]。在進行網(wǎng)絡分析儀轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)信息的股從中，需要通過網(wǎng)絡分析儀對監(jiān)測系統(tǒng)內(nèi)部的過程層信息進行報文處理，并經(jīng)過報文解析，將相關信息傳輸?shù)綌?shù)據(jù)端口。這兩種在線監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸方式在規(guī)劃設計環(huán)節(jié)，需要根據(jù)實際需求，進行必要的選擇以及優(yōu)化，確保在線監(jiān)測信息數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠行?，滿足實際的使用需求。

3、智能變電站在線監(jiān)測系統(tǒng)設計

3.1、在線監(jiān)測單元與智能組件的集成

現(xiàn)階段，智能變電站繼電保護在線監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設計，主要采用的是一次設備機構(gòu)、智能單元以及監(jiān)測單元集成方式。該方式主要是將一次設備在線監(jiān)測信息直接接入到集成智能組件，對于可以直接接入智能單元的監(jiān)測信息包括：主變油中溶解氣體、GIS微水、避雷器等，可將在線監(jiān)測單元集成在一次設備的智能組件中，對于不能直接接入的監(jiān)測信息則需要單獨設置在線監(jiān)測單元。

3.2、集成智能組件在線監(jiān)測信息上傳

智能電網(wǎng)繼電保護在線監(jiān)測系統(tǒng)，將數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號上傳至后臺控制系統(tǒng)，其數(shù)據(jù)通信采用電力系統(tǒng)自動化統(tǒng)一的IEC61850標準，該標準通過對智能變電站繼電保護設備通信方式進行規(guī)范化，使其形成一個規(guī)范的輸出，實現(xiàn)系統(tǒng)的無縫連接。

4、智能變電站繼電二次回路保護在線監(jiān)測系統(tǒng)的構(gòu)建

4.1、物理鏈路通信在線監(jiān)測的構(gòu)建

在建物理鏈路通信在線監(jiān)測系統(tǒng)構(gòu)建的過程中，物理鏈路通信在智能變電站繼電二次回路保護中的應用必須要遵循實用性的原則。由于智能變電站繼電二次回路保護類型內(nèi)容多樣，信息數(shù)據(jù)繁多。為了適應這一現(xiàn)實狀況，確保物理鏈路通信在智能變電站繼電二次回路保護中的有效應用，就要盡可能的增加物理鏈路通信應用方案的兼容性，減少復雜冗余環(huán)節(jié)據(jù)對智能變電站繼電二次回路保護工作中物理鏈路通信應用活動的不利影響[3]。

因此物理鏈路通信以及相關技術應用流程必須進行簡化處理，降低操作的難度，提升物理鏈路通信應用方案的實用性能，使得在較短時間內(nèi)，進行有效化操作，保證智能變電站繼電二次回路保護工作工作的順利開展，提升現(xiàn)階段智能變電站繼電二次回路保護工作工作的質(zhì)量與水平。在實際操作的過程中，需要實用性框架下，對物理鏈路拓撲信息進行梳理，使得其無論在組網(wǎng)通信方式還是對點通信方式都能夠發(fā)揮在線監(jiān)測系統(tǒng)的優(yōu)勢。實際操作中可以從三個層面出發(fā)，對二次回路整體進行評估，當電源出現(xiàn)異常情況時，將會導致光纖網(wǎng)絡通信端口出現(xiàn)異常，因而在評估過程中，需要對電源運行狀態(tài)進行實時監(jiān)控，確保電源運行狀態(tài)。同時對于線路內(nèi)部接口插件則需要進行通信狀態(tài)測定，一旦發(fā)現(xiàn)問題，應及時進行信息反饋[4]。

4.2、邏輯鏈路通信在線監(jiān)測系統(tǒng)的構(gòu)建

智能變電站二次回路繼電保護的工作流程為SCD文件的形成、可識別配置文件的算數(shù)以及報文的輸送。在輸送完成之后，為了保證在線監(jiān)測系統(tǒng)信息數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠行?，需要對報文進行必要解析，將配置文件中循環(huán)冗余校對機制與SCD保持一致，從而全面提升邏輯鏈路通信的準確性[5]。同時按照IEC61850標準對過程層中的數(shù)據(jù)交換進行控制，同時推動配置文件的交互，為在線監(jiān)測相關操作提供了便捷。通過對整個流程的梳理，對SCD文件、配置分析、報文以及IED設備的作用關系進行明確，使得各個部分的作用得以充分發(fā)揮，滿足在線監(jiān)測系統(tǒng)運行過程中，對于信息數(shù)據(jù)的處理傳輸要求。

5、結(jié)語

在線監(jiān)測系統(tǒng)與智能變電站繼電保護體系的結(jié)合，是一個復雜的過程，文章從二次回路在線監(jiān)測以及繼電保護在線監(jiān)測內(nèi)容分析兩個層面出發(fā)，以現(xiàn)有的技術為基本框架，努力進行在線監(jiān)測系統(tǒng)的構(gòu)建，使其滿足智能變電站繼電保護工作的客觀需求，提升繼電保護工作的有效性，確保電力輸送工作的有序開展。

參考文獻

[1]文繼鋒，盛海華，周強，姜健寧，熊蕙.智能變電站繼電保護在線監(jiān)測系統(tǒng)設計與應用[J].江蘇電機工程，2015，34（1）：21～24.

[2]沈碩堯，宋嘉鵬，李剛.智能變電站繼電保護在線檢測系統(tǒng)設計與應用[J].商品與質(zhì)量，2016（3）：78～79.

[3]李志潔，張曉彤，孫寧波.智能變電站繼電保護在線監(jiān)測系統(tǒng)設計與應用[J].工程技術：引文版，2016（5）：251.