繼電保護綜合故障分析系統(tǒng)研究與應(yīng)用

李海緋

【摘 要】目前，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展迅速，電力工程的發(fā)展也越來越完善。電力企業(yè)運營與發(fā)展的關(guān)鍵問題在于，如何提升電力系統(tǒng)的價值，使其更好地服務(wù)于人們的生產(chǎn)、生活。而繼電保護裝置的推廣以及應(yīng)用，使得這一問題得到了有效的解決。當(dāng)電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障的苗頭，繼電保護裝置就可以發(fā)揮作用，及時將故障切除，使得故障被扼殺在可控制的范圍之內(nèi)，最大程度上降低其對人們生產(chǎn)、生活的不利影響。而故障分析處理系統(tǒng)，則是這一裝置的集成化、智能化、高效化發(fā)展，其推廣與應(yīng)用，為電力系統(tǒng)的運行提供了全面的保障，為我國電力事業(yè)的發(fā)展，注入了新的活力。

【關(guān)鍵詞】繼電保護綜合故障分析系統(tǒng);研究;應(yīng)用

引言

為了解決傳統(tǒng)人工故障分析模式下獲取信息耗時長、信息不全，不能快速準確判斷電網(wǎng)故障時保護是否正確動作，影響電網(wǎng)故障后快速復(fù)電的問題。本文以提高電力系統(tǒng)故障響應(yīng)速度為導(dǎo)向，立足于智能電網(wǎng)的自動化、智能化的特征，提出研究一套變電站繼電保護故障可視化分析及狀態(tài)預(yù)警系統(tǒng)，實現(xiàn)基于SVG可視化技術(shù)的設(shè)備故障動態(tài)反演、多維度可視化綜合故障分析及保護設(shè)備元件級狀態(tài)監(jiān)視與預(yù)警等主要功能。系統(tǒng)在電網(wǎng)故障時能夠自動全面獲取故障量特征信息，結(jié)合保護定值、開關(guān)量變位、保護動作時序等因素綜合判斷保護動作情況，進行動態(tài)反演，并將故障時保護相關(guān)信息及動作情況自動發(fā)送到移動終端，最終給出保護動作結(jié)論并提供檢修方案讓運維人員快速恢復(fù)電力系統(tǒng)。

1電力系統(tǒng)繼電保護及故障檢測的作用

繼電保護及故障檢測的主要作用是保證電力系統(tǒng)的安全性，如果電力系統(tǒng)中繼電保護的設(shè)備和元件出現(xiàn)故障問題，則此時繼電保護裝置能夠體現(xiàn)出選擇性、靈敏性、速動性和可靠性特征，向存在故障的設(shè)備和元件最近的斷路器發(fā)出切斷指令，確保故障能夠被切斷，避免故障問題的擴散，降低故障設(shè)備和元件對電力系統(tǒng)的破壞程度，提高電力系統(tǒng)的安全性。繼電保護裝置及故障檢測還能夠針對電力系統(tǒng)中的保護設(shè)備和濾波設(shè)備等二次裝置進行實時監(jiān)控，確保電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。同時繼電保護裝置及故障檢測還能夠?qū)崿F(xiàn)對電力系統(tǒng)異常情況的自動分析，且具有快速性和準確性，能夠高效診斷出故障發(fā)生位置和故障性質(zhì)。電力系統(tǒng)中設(shè)備出現(xiàn)故障或處于異常工作狀態(tài)時，繼電保護裝置能夠根據(jù)設(shè)備的運行維護標準和異常工作情況進行提示，即通過發(fā)出報警信號的方式，確保工作人員能夠及時了解到電力系統(tǒng)中存在異常運行情況，同時能夠以最快的速度進行處理，保證設(shè)備的安全性。如果設(shè)備出現(xiàn)故障時，現(xiàn)場沒有工作人員，則繼電保護裝置能夠直接針對系統(tǒng)進行處理，如切斷故障電氣設(shè)備，以確保電力系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。

2繼電保護綜合故障分析系統(tǒng)優(yōu)化

2.1仿真模擬

這一系統(tǒng)的仿真模擬應(yīng)用，指的就是通過一些模擬的實驗與測試，使相關(guān)工作人員了解到有關(guān)這一裝置的參數(shù)設(shè)置情況，從而及時作出相應(yīng)的調(diào)整，避免問題的擴大化。相關(guān)工作人員觀察參數(shù)的設(shè)置是否同實際狀況相符合，如果有一定的出入，應(yīng)當(dāng)立即對其進行調(diào)整，設(shè)置科學(xué)、合理的繼電設(shè)備保護參數(shù)，使其更好地服務(wù)于實際工作的開展。在仿真模擬的工作階段，真實性是放在首位的工作要求。換句話說，仿真模擬所進行的實驗與測試，必須以各種繼電保護裝置的仿真模型為基礎(chǔ)。只有這樣，模擬后所得到的結(jié)果才具有參考性，才可以作為參數(shù)設(shè)置的理論、數(shù)據(jù)來源。除此之外，仿真模擬要兼具靈活性與多樣化的特點，即模擬裝置的參數(shù)設(shè)置情況應(yīng)當(dāng)可以被工作人員隨時查看和修改，而且故障的設(shè)置也要考慮到電力系統(tǒng)運行的不同情況、不同狀態(tài)，設(shè)置盡可能豐富的故障，從而提高仿真裝置的現(xiàn)實價值，使其更好地服務(wù)于實際工作的開展。

2.2基于SVG可視化技術(shù)的故障反演

SVG是由國際互聯(lián)網(wǎng)標準組織制定的一種新的二維矢量圖形格式，同時也是一種完全基于XML的矢量圖形文本標識語言，已經(jīng)逐漸成為網(wǎng)絡(luò)矢量圖形的業(yè)界標準，其在電網(wǎng)系統(tǒng)中早有應(yīng)用。在針對電網(wǎng)預(yù)警和停電計劃處理系統(tǒng)實際需求的研究中，就提出了根據(jù)IEC61970CIM標準建立的電網(wǎng)數(shù)據(jù)模型，并以SVG作為圖形交互的操作對象，用Java語言和Batik工具包進行圖形界面開發(fā)的技術(shù)方案。該方案以目前被廣泛支持的CIM和SVG作為數(shù)據(jù)源，同時兼顧了跨平臺和跨操作系統(tǒng)的需求，已應(yīng)用于某地區(qū)電網(wǎng)預(yù)警和調(diào)度停電計劃信息處理系統(tǒng)。故障反演是數(shù)據(jù)信息化的處理過程，利用輸電線路頻域傳播特性和反演理論構(gòu)建輸電線路故障電流行波波形的反演模型。繼電保護故障分析依賴于裝置的錄波信息以及動作保護邏輯圖。但是動作保護邏輯圖的展示格式?jīng)]有統(tǒng)一的標準，導(dǎo)致目前故障分析工具依賴具體保護廠家，缺乏實用性。隨著SVG技術(shù)的發(fā)展，電網(wǎng)專家們提出了一種基于SVG圖形的保護邏輯圖的表達方式，通過標準化的定義輸入關(guān)聯(lián)、邏輯關(guān)系、連接線等元件，即將這些保護動作元件、邏輯、事件等所有相關(guān)信息通過SVG技術(shù)進行對象化建模，形成標準化保護邏輯關(guān)系圖，配合標準化的錄波文件，清晰地完成繼電保護設(shè)備的故障反演。

2.3變電站綜合自動化繼電保護與故障檢測方法

變電站綜合自動化繼電保護與故障檢測措施主要是將自動控制系統(tǒng)、計算機信息采集系統(tǒng)和處理、網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)等多個技術(shù)綜合在一起進行電力系統(tǒng)保護，包含測量功能、信號功能、保護功能、控制功能、計費功能、繼電保護功能、緊急控制功能、故障錄波功能、RTU功能、維修狀態(tài)信息處理功能等，實現(xiàn)對電力系統(tǒng)的綜合化管理。變電站綜合自動化計算機系統(tǒng)能夠替代工作人員實現(xiàn)對數(shù)字化變電站的監(jiān)測，包含監(jiān)視、控制、操作、測量、記錄和統(tǒng)計分析，同時還能夠?qū)崿F(xiàn)對故障狀態(tài)的監(jiān)視，針對故障問題及時發(fā)出報警信號，且能夠針對故障按照順序進行記錄。實現(xiàn)利用通信網(wǎng)絡(luò)針對變電站整體協(xié)調(diào)問題和功能單一問題等進行處理，將其分割成各個獨立的裝置，同時滿足資源共享、遠方控制與信息共享等變電站集成自動化。此外變電站集成自動化系統(tǒng)，能夠?qū)㈤g隔繼電保護的控制、保護、數(shù)據(jù)處理等全部集成在多功能數(shù)字裝置中，采用光纖總線進行連接，以確保滿足間隔內(nèi)部、間隔間、間隔同站級間的網(wǎng)絡(luò)通信，從而實現(xiàn)對整個繼電保護系統(tǒng)的優(yōu)化。

2.4預(yù)置式耦合故障報告自動構(gòu)建技術(shù)

預(yù)置式構(gòu)件是指具有相對獨立功能和可復(fù)用價值的構(gòu)件。由于構(gòu)件具有多種形態(tài)，因此存在多種組裝方式，例如基于黑盒的組裝與基于白盒的組裝。前者在組裝過程中不需要了解構(gòu)件的內(nèi)部實現(xiàn)，也不對構(gòu)件進行改動;而后者則需要了解構(gòu)件的內(nèi)部實現(xiàn)，且允許對構(gòu)件進行改動。保護故障報告主要涉及保護開關(guān)動作情況、錄波情況、故障情況等內(nèi)容組成，根據(jù)不同的保護故障類型組合后生成報告內(nèi)容，對于此類報告的生成完全適合采用組態(tài)構(gòu)件的方式，在已有的預(yù)置式故障報告中進行組合篩選。WebServices是構(gòu)建大型、復(fù)雜應(yīng)用的理想技術(shù)。它提供了全新的系統(tǒng)設(shè)計思路，系統(tǒng)的模塊、功能可以非常獨立地設(shè)計，各模塊之間通過接口查詢以及自描述的XML格式的數(shù)據(jù)交換，使預(yù)置式構(gòu)件與構(gòu)件之間形成一種弱耦合的關(guān)系，可輕松地將各個模塊、功能集成為一個大型的系統(tǒng)。

結(jié)語

繼電保護故障分析處理系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，使得電力系統(tǒng)的故障分析和處理更加的智能化，確保了繼電保護的有效性。使得繼電保護能夠根據(jù)電網(wǎng)的實際運行情況進行實時的檢測，一旦發(fā)生故障，能夠迅速做出反應(yīng)，進行故障切除，降低電網(wǎng)損失。目前，隨著科技的發(fā)展，應(yīng)該加大繼電保護故障分析處理系統(tǒng)的研發(fā)，使之不斷升級，從而滿足電力系統(tǒng)發(fā)展的需求。

參考文獻：

[1]胡居浩.芻議繼電保護故障信息智能分析方案及應(yīng)用[J].電子世界，2013（22）：36+37.

（作者單位：國網(wǎng)內(nèi)蒙古東部電力有限公司呼倫貝爾供電公司）