電力系統(tǒng)繼電保護(hù)故障信息采集及處理系統(tǒng)

張慶兵

中煤昔陽能源有限責(zé)任公司 山西晉中 045300

在現(xiàn)代社會下，我國的信息技術(shù)、計算技術(shù)、通信技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入到了一個新的發(fā)展階段。如今，繼電保護(hù)越來越朝著自動化、智能化等方向發(fā)展。為了提高電力系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)水平，相關(guān)人員需要不斷地研究電力系統(tǒng)繼電保護(hù)故障信息采集以及處理的相關(guān)知識，增強(qiáng)自身解決電力系統(tǒng)所生產(chǎn)問題的能力。

1 繼電保護(hù)裝置在電網(wǎng)中的作用及要求

1.1 繼電保護(hù)的作用

保障電力系統(tǒng)的安全性：如果電力系統(tǒng)在實際的運行中所發(fā)生問題時，繼電保護(hù)裝置將會接收到故障信息，進(jìn)而及時把信息傳遞到斷路器，從而阻止問題。通過以上一系列活動，繼電保護(hù)裝置不僅可以更好地保護(hù)系統(tǒng)，而且可以降低供電風(fēng)險。

對電力系統(tǒng)的不正常工作進(jìn)行提示：在系統(tǒng)發(fā)生問題時，繼電保護(hù)裝置會依照實際的問題位置，發(fā)出不同的聲響。在這種情況之下，相關(guān)工作人員就可以針對性進(jìn)行維修，以此提高維修效率。不過，對于一些小的問題來講，裝置可以自行管理，進(jìn)而保證系統(tǒng)恢復(fù)到正常狀態(tài)。電力系統(tǒng)的運行進(jìn)行監(jiān)控：繼電保護(hù)裝置也會全方位地監(jiān)控電力系統(tǒng)，提高電力系統(tǒng)運轉(zhuǎn)質(zhì)量。例如2019年4月5日12:43，安平發(fā)電廠220KV供電線路（平昔線）#7桿塔下部發(fā)生山火，造成A、C相相繼發(fā)生瞬時性接地，線路“縱聯(lián)差動”保護(hù)動作，#1、2#主變出口開關(guān)201、202及對側(cè)261開關(guān)跳閘，對側(cè)開關(guān)261重合閘成功，#1、#2機(jī)組與系統(tǒng)解列停機(jī)。17:31，機(jī)組恢復(fù)并網(wǎng)。通過線路故障錄波器波形分析及現(xiàn)場巡線勘察，判定該線路“縱聯(lián)差動”保護(hù)動作跳閘是由于山火導(dǎo)致瞬時接地故障引起，山火是導(dǎo)致這次線路跳閘的直接原因。此外，原設(shè)計220KV平昔線電廠側(cè)沒有設(shè)置線路側(cè)斷路器，201、202開關(guān)不屬于分相合閘方式，不能實現(xiàn)重合閘功能，線路發(fā)生瞬時接地故障201、202開關(guān)跳閘后不能重合閘，是導(dǎo)致#1、#2機(jī)組與系統(tǒng)解列停機(jī)的原因。因故障錄波器波形分析功能與縱聯(lián)差動保護(hù)動作跳閘不僅加快了維修速度，同時也保障了生產(chǎn)安全。由此可見，繼電保護(hù)裝置在電網(wǎng)中的重要性。

1.2 對繼電保護(hù)在電力系統(tǒng)中的要求

繼電保護(hù)需要在技術(shù)上滿足四個基本要求。具體如下所述，一是，選擇性。電力系統(tǒng)屬于一個龐大且復(fù)雜的體系。如果繼電保護(hù)裝置性能不佳，將會延長工作人員的維修時間。不過，當(dāng)前的繼電保護(hù)裝置可以自動化地排除運行問題。二是，速動性。繼電保護(hù)裝置可以縮短在大電流、低電壓下的運行時間，減少故障對系統(tǒng)的損害。三是，靈敏性。由于繼電保護(hù)裝置的智能化水平相對較高，繼電保護(hù)裝置可以根據(jù)運行問題，快速對故障信息做出反應(yīng)，提高系統(tǒng)運行水平。四是，可靠性。也就是說，繼電保護(hù)裝置只會在系統(tǒng)發(fā)生運轉(zhuǎn)問題時，才會做出一定的反應(yīng)，以此保護(hù)電力系統(tǒng)。

2 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)故障信息采集及處理系統(tǒng)開發(fā)

2.1 硬件系統(tǒng)開發(fā)

繼電保護(hù)故障信息采集及處理硬件系統(tǒng)開發(fā)時，需要對系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲以及處理位置進(jìn)行科學(xué)分析，根據(jù)繼電保護(hù)裝置的實際應(yīng)用情況，掌握不同的結(jié)構(gòu)方案。通常情況下，硬件系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)方案有以下幾種：第一，分層集中結(jié)構(gòu)。在分層集中結(jié)構(gòu)中，變電站子系統(tǒng)與主站系統(tǒng)的連接方式主要是通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)全方位連接。同時，通過網(wǎng)絡(luò)主站系統(tǒng)能夠全面高效的收集子系統(tǒng)中的信息數(shù)據(jù)，并且可以實現(xiàn)在不同層級系統(tǒng)中將信息數(shù)據(jù)完整有效的傳遞，從而由上層主站系統(tǒng)對收集到的故障信息數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，根據(jù)下層主站系統(tǒng)的需求不同，利用智能化處理方式實現(xiàn)具有針對性的信息數(shù)據(jù)傳輸。

第二，分層分布結(jié)構(gòu)。在分層分布結(jié)構(gòu)中，變電站子系統(tǒng)同樣可以通過網(wǎng)絡(luò)與主站系統(tǒng)實現(xiàn)全方位連接，保證信息數(shù)據(jù)傳遞的全面性、有效性、即時性，同時，主站系統(tǒng)能夠根據(jù)需要進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送。分層分布結(jié)構(gòu)中，系統(tǒng)功能狀態(tài)會處在一個相對較為分散的狀態(tài)中，因此，系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性相對較高。

第三，主站分部結(jié)構(gòu)。利用網(wǎng)絡(luò)，子站系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)與主站系統(tǒng)的全方位連接，所以同一個子站系統(tǒng)與主站系統(tǒng)的連接數(shù)量不是單一的，可以實現(xiàn)多條連接。在主站分布結(jié)構(gòu)中，主站系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對電力數(shù)據(jù)的合理有效調(diào)度與全面高效的連接。這種結(jié)構(gòu)方式下，主站系統(tǒng)的區(qū)域不同，則通信網(wǎng)絡(luò)也就不同，主站系統(tǒng)通過對通信網(wǎng)絡(luò)的劃分，能夠?qū)崿F(xiàn)對子站系統(tǒng)信息數(shù)據(jù)的高效處理，更好的實現(xiàn)在不同主站系統(tǒng)中對數(shù)據(jù)信息進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。

2.2 軟件系統(tǒng)開發(fā)

在電力系統(tǒng)繼電保護(hù)故障信息采集及處理系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)開發(fā)中，繼電保護(hù)故障信息采集及處理系統(tǒng)的特點是其軟件設(shè)計的主要依據(jù)。在設(shè)計過程中，需要對現(xiàn)場運行的二次設(shè)備的種類與數(shù)量進(jìn)行分析，一般來說，其分布多是在變電站當(dāng)中，所以對系統(tǒng)的可用性的要求較高，在對系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，有效實現(xiàn)是其應(yīng)當(dāng)考慮的重點。在繼電保護(hù)故障信息系統(tǒng)的構(gòu)成中，有很多的獨立運行的對象組件，這些對象組件不經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)對結(jié)構(gòu)規(guī)范運行，同時還可以進(jìn)行獨立的開發(fā)設(shè)計，并且各個對象組件在計算機(jī)應(yīng)用當(dāng)中處于一種平行關(guān)系，不會互相干擾，從而有效的提高了系統(tǒng)的優(yōu)越性，使系統(tǒng)更加開放，并且進(jìn)一步提升了系統(tǒng)的可維護(hù)、可擴(kuò)充的性能，保持系統(tǒng)較高的適用性。

3 繼電保護(hù)故障分析處理系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用分析

3.1 故障分析處理系統(tǒng)中繼電保護(hù)故障診斷的仿真模擬

繼電保護(hù)故障診斷的仿真模擬主要是通過真實模擬繼電保護(hù)故障診斷，從而加強(qiáng)相關(guān)工作人員對繼電保護(hù)裝置的了解，主要包括參數(shù)設(shè)置等方面的情況，以便于保證工作人員對繼電保護(hù)裝置的參數(shù)設(shè)置更加具有科學(xué)性、合理性，最終實現(xiàn)繼電保護(hù)設(shè)備工作性能的最佳化。在機(jī)型繼電保護(hù)故障診斷仿真模擬過程中，首先應(yīng)當(dāng)保證模擬的真實性，一般來說，仿真模擬測試過程中，在建立繼電保護(hù)裝置仿真模型時，需要以真實系統(tǒng)作為設(shè)置的依據(jù)，從而使模擬故障行為的最終產(chǎn)生的效果更具有真實性。其次，繼電保護(hù)裝置中的保護(hù)動作跳閘后，設(shè)備中的各項數(shù)據(jù)信息應(yīng)當(dāng)顯示出來，并且仿真提示與現(xiàn)實結(jié)果應(yīng)當(dāng)具有一致性。例如，在進(jìn)行故障診斷仿真模擬中，可以將安平發(fā)電廠220KV平昔線接地跳閘事故作為仿真模擬對象，模擬繼電保護(hù)裝置在220KV單出線設(shè)計，電廠側(cè)斷路器不足，各機(jī)組開關(guān)非分相斷路器模型下，遭遇下雨打雷、山火等不可預(yù)測的事故，線路瞬時接地時容易發(fā)生的機(jī)組開關(guān)不能重新合閘，造成運行機(jī)組跳閘停機(jī)的情況。對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄、整理、分析，從而優(yōu)化繼電保護(hù)裝置設(shè)置，提高工作人員對事故的處理、應(yīng)變能力。

3.2 繼電保護(hù)故障分析處理系統(tǒng)的軟件構(gòu)成

繼電保護(hù)故障診斷的工作原理主要是通過在計算機(jī)中進(jìn)行電力系統(tǒng)不同類型故障的模擬，然后計算機(jī)會對故障量進(jìn)行分析，當(dāng)檢測到設(shè)備中的故障信息后則會做出相應(yīng)的保護(hù)動作，同時在系統(tǒng)內(nèi)輸出保護(hù)動作的情況。其組成部分主要可以分為程序以及數(shù)據(jù)庫兩大部分，其中在數(shù)據(jù)庫中主要包括電網(wǎng)一次系統(tǒng)圖、原件參數(shù)以及繼電保護(hù)定制庫等內(nèi)容；程序中的主要組成部分為模擬故障計算程序、保護(hù)動作行為判斷程序、報告輸出程序等。

3.3 建立繼電保護(hù)故障分析處理系統(tǒng)的硬件平臺設(shè)計模型

如果相關(guān)人員可以更好地學(xué)習(xí)網(wǎng)硬件平臺結(jié)構(gòu)知識，構(gòu)建完善的知識框架，就可以及時地排除故障問題。硬件表示方法對繼電保護(hù)裝置的運行也具有重要的作用。因此，相關(guān)人員需要重視硬件的設(shè)計開發(fā)工作。技術(shù)研究者可以根據(jù)通過全方位的研究的人們對繼電保護(hù)裝置的需求以及繼電保護(hù)裝置本應(yīng)該具有的性能等等，制定合理地系統(tǒng)設(shè)計架構(gòu)，保證裝置的運行速度，強(qiáng)化裝置實際工作價值。在這種情況之下，維修人員可以根據(jù)繼電保護(hù)裝置反應(yīng)狀況，開展維修工作。為了提高排除電力系統(tǒng)故障的準(zhǔn)確性，相關(guān)人員就需要按照一定的故障檢修程序，有條不紊地推進(jìn)檢修工作。與此同時，相關(guān)人員需要積極地學(xué)習(xí)一些故障維系知識，提高自身處理故障信息的能力。另外，相關(guān)人員可以學(xué)習(xí)一些他們處理故障問題的經(jīng)驗，進(jìn)而在吸收他們經(jīng)驗的基礎(chǔ)之上提高自身的工作水平，從而強(qiáng)化繼電保護(hù)裝置運行效率。

4 結(jié)語

綜上所述，伴隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，繼電保護(hù)裝置的發(fā)展水平也在提高。在這種情況之下，繼電保護(hù)裝置可以快速地對故障信息做出反應(yīng)，提高維修效率，保證電力系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)，以此為人民創(chuàng)設(shè)良好的用電環(huán)境。與此同時，繼電保護(hù)裝置可以根據(jù)自身數(shù)據(jù)處理工作，自動化地處理一些問題，降低電力系統(tǒng)運行中所產(chǎn)生的安全風(fēng)險。在日新月異的信息、通信等發(fā)展環(huán)境之下，相關(guān)人員有必要不斷地研究繼電保護(hù)裝置，創(chuàng)新與發(fā)展繼電保護(hù)裝置，以此提高電力系統(tǒng)運轉(zhuǎn)質(zhì)量。