智能變電站繼電保護(hù)網(wǎng)絡(luò)可視化研究與應(yīng)用

王鵬敏

摘要：智能化變電站自提出以來，經(jīng)歷了多種技術(shù)的革新與融合，逐漸走向成熟，但是面對日益增多的業(yè)務(wù)需求和安全性考慮，對作為信息傳輸與分享樞紐的繼電保護(hù)網(wǎng)絡(luò)提出了更高的要求。文章立足于通過研究智能繼電保護(hù)網(wǎng)絡(luò)可視化技術(shù)，利用SCD文件實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)自動(dòng)區(qū)分以及設(shè)備自動(dòng)識別，結(jié)合傳統(tǒng)的電纜電氣回路點(diǎn)對點(diǎn)傳輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)，做到虛擬連接點(diǎn)對點(diǎn)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)網(wǎng)絡(luò)可視化功能，使得繼電保護(hù)網(wǎng)絡(luò)透明化、智能化，從而解決目前傳統(tǒng)交換機(jī)帶來的“黑匣子”難題，提高智能站的建設(shè)、運(yùn)行、檢修智能化水平，進(jìn)一步為智能站繼電保護(hù)網(wǎng)絡(luò)智能化做貢獻(xiàn)。

關(guān)鍵詞：繼電保護(hù);SCD;網(wǎng)絡(luò);智能變電站;可視化

引言

繼電保護(hù)裝置在變電站中發(fā)揮重要的作用，它可以維護(hù)電力系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定。實(shí)現(xiàn)智能化的變電站需要根據(jù)實(shí)際的情況采取合適的措施，管理變電站中系統(tǒng)的運(yùn)行。當(dāng)設(shè)備或者線路發(fā)生故障時(shí)，可以及時(shí)控制故障設(shè)備，防止影響其他設(shè)備的運(yùn)行，這樣可以降低系統(tǒng)故障的損失。在實(shí)際的查找故障和繼電保護(hù)中存在一些問題，影響實(shí)際系統(tǒng)的運(yùn)行。實(shí)現(xiàn)智能化變電站繼電保護(hù)需要提高系統(tǒng)故障維護(hù)的能力，運(yùn)用相關(guān)的技術(shù)把系統(tǒng)故障進(jìn)行可視化的分析，然后制定合理的方案進(jìn)行處理。

1 智能變電站繼電保護(hù)配置現(xiàn)狀

實(shí)現(xiàn)新一代智能化的變電站需要分析它的結(jié)構(gòu)，根據(jù)它的結(jié)構(gòu)采取措施進(jìn)行處理，這樣可以提高繼電保護(hù)的效率。智能變電站的設(shè)備層主要是實(shí)現(xiàn)電能的處理工作，合理分配電能，進(jìn)行電能的轉(zhuǎn)換和運(yùn)輸，利用設(shè)備監(jiān)控電能的使用情況。變電站的間隔層可以利用裝置實(shí)現(xiàn)對設(shè)備的管理和控制，實(shí)現(xiàn)設(shè)備數(shù)據(jù)的傳輸。站控層具有很多的系統(tǒng)，運(yùn)用系統(tǒng)監(jiān)控變電站的運(yùn)行情況，實(shí)現(xiàn)信息和數(shù)據(jù)的收集和整理工作。智能化系統(tǒng)的建設(shè)具有很多的優(yōu)點(diǎn)，使得變電站可以根據(jù)系統(tǒng)辨別系統(tǒng)運(yùn)行情況，發(fā)現(xiàn)設(shè)備出現(xiàn)問題可以及時(shí)向工作人員反饋，并及時(shí)控制故障波及的范圍。這樣可以盡可能降低系統(tǒng)故障造成的損失，為維修人員盡可能爭取維修的時(shí)間，也可以延長設(shè)備的使用時(shí)間?？墒呛芏嗥髽I(yè)沒有重視新一代智能變電站的建設(shè)工作，沒有重視對它的投資和技術(shù)的發(fā)展。需要分析當(dāng)前的情況，重視變電站的發(fā)展和建設(shè)。根據(jù)智能變電站繼電保護(hù)配置情況，采取合理的方案進(jìn)行處理。

2 繼電保護(hù)邏輯圖的描述方法

一般情況下，抽象化狀態(tài)中繼電保護(hù)的原理有邏輯判別、閾值比較和動(dòng)作計(jì)時(shí)3部分，并通過線連接的形式說明各節(jié)點(diǎn)間的邏輯關(guān)系，而在實(shí)際應(yīng)用中，可以將保護(hù)邏輯圖各節(jié)點(diǎn)元素設(shè)計(jì)為基本元件模板，采用引用模板元件的方式，完成相關(guān)操作，提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行安全性。在繼電保護(hù)裝置的運(yùn)行中，每個(gè)元件都有對應(yīng)的id和keyid屬性，并且初始值都是-1，id是元件在圖形中的序號，而keyid是用于文件數(shù)據(jù)、傳遞數(shù)值和結(jié)果判斷等環(huán)節(jié)。根據(jù)繼電保護(hù)裝置的組成結(jié)構(gòu)來看，基本繪圖元素有端子和連接線，基本圖形元素有狀態(tài)量輸出、狀態(tài)量輸入和“與/或”3種。所以，在實(shí)際操作中，繪圖操作使用的都是基本繪圖元素和基本圖形元素，需要根據(jù)各圖形之間的關(guān)系進(jìn)行連接，以清楚表明圖形中各元件之間的聯(lián)系。另外，繼電保護(hù)裝置的中間節(jié)點(diǎn)文件后綴是.mid和.des2種，前者用于存儲模擬量、相對時(shí)標(biāo)和開關(guān)量通道值;后者主要是用于描述.mid文件的數(shù)據(jù)存儲格式，便于系統(tǒng)進(jìn)行辨別。

3 現(xiàn)場應(yīng)用

3.1 應(yīng)用目的

在變電站的發(fā)展過程中，電力運(yùn)維人員更習(xí)慣于可視化的管理方式，無論是對于采集的實(shí)時(shí)量還是管理信息都可以依靠各種工具實(shí)現(xiàn)可視化，由此運(yùn)維人員可以明白直觀的了解真實(shí)的運(yùn)行狀態(tài)。但是進(jìn)入到智能變電站階段，由于光纖網(wǎng)絡(luò)和交換機(jī)的應(yīng)用，作為智能變電站最重要的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)變成了不透明的過程，由此給電力運(yùn)維人員帶來了更為復(fù)雜的難題，而常規(guī)工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)的應(yīng)用只是解決了智能變電站數(shù)據(jù)如何傳輸?shù)膯栴}，并沒有在運(yùn)維管理可視化等方面有任何的進(jìn)展，甚至由于專業(yè)技術(shù)的區(qū)別給電力運(yùn)維人員帶來了更加復(fù)雜的認(rèn)識過程。運(yùn)維人員可以通過可視化的管理界面實(shí)時(shí)查看交換機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及每臺交換機(jī)每個(gè)端口接入IED設(shè)備的基本運(yùn)行情況，對設(shè)備進(jìn)行管理維護(hù)。

3.2 應(yīng)用案例

該系統(tǒng)應(yīng)用于南網(wǎng)云南電網(wǎng)公司昆明供電局變電管理一所繼保自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)室，該實(shí)驗(yàn)室擁有一個(gè)模擬的變電站系統(tǒng)，包括后臺綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，測控裝置，通信管理機(jī)，多種元件的繼電保護(hù)裝置等，具備一個(gè)完善且典型的應(yīng)用環(huán)境。1）站內(nèi)業(yè)務(wù)解析功能，通過解析SCD文件，得到站內(nèi)GOOSE，SV報(bào)文的發(fā)送和訂閱關(guān)系，同時(shí)會列出站內(nèi)所有IED設(shè)備的名稱、型號、廠家信息等，相當(dāng)于自帶SCD解析工具，方便運(yùn)維人員查看SCD文件。2）IED識別定位功能，當(dāng)有IED設(shè)備接入交換機(jī)某個(gè)端口后，會在交換機(jī)該端口上顯示接入設(shè)備的名稱及型號，IED設(shè)備接入前交換機(jī)的端口是空的，IED設(shè)備接入交換機(jī)之后，交換機(jī)各個(gè)端口會顯示接入的是哪一臺IED設(shè)備，這樣就減輕了光纖打標(biāo)簽的工作復(fù)雜程度，可以作為紙質(zhì)標(biāo)簽的一個(gè)電子化補(bǔ)充。3）動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湔故竟δ?，?dāng)通信路徑建立起來之后，可以通過查看網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D來掌握整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的組織結(jié)構(gòu)，一旦網(wǎng)絡(luò)通信節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)問題，方便溯源查缺，提高運(yùn)維效率，由于現(xiàn)場實(shí)際只應(yīng)用了一臺交換機(jī)，沒有與其級聯(lián)的交換機(jī)，所以交換機(jī)鄰居節(jié)點(diǎn)的拓?fù)潢P(guān)系此處沒有展示出來，如果有級聯(lián)交換機(jī)的話，會將所有級聯(lián)的交換機(jī)全部展示出來，同時(shí)這個(gè)拓?fù)鋱D會隨著IED設(shè)備的實(shí)際接入情況而動(dòng)態(tài)更新。

3.3 互操作的方法

在運(yùn)用新一代智能變電站繼電保護(hù)繪制圖形時(shí)，是需要遵循相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的，繪制出的圖形應(yīng)能被業(yè)內(nèi)人士輕易看懂，而且信息應(yīng)該全面清晰?？梢暬到y(tǒng)主要是運(yùn)用G語言來表達(dá)，運(yùn)用自身的某些功能結(jié)構(gòu)將收集到的信息進(jìn)行統(tǒng)一處理。不同的變電站之間可以利用可視化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)互操作，然后根據(jù)廠家布局和系統(tǒng)情況進(jìn)行調(diào)整，無需在系統(tǒng)中安裝其他軟件，只需要設(shè)置相關(guān)參數(shù)，重視系統(tǒng)故障記錄文件名，做好分析處理工作。

結(jié)語

綜上所述，新一代智能變電站繼電保護(hù)故障可視化分析方案能夠提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性。在實(shí)際的操作過程中，繼電保護(hù)故障可視化分析方案操作是極其簡單和便捷的，通用性、實(shí)用性比較高，值得廣泛推廣和應(yīng)用。

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