繼電保護(hù)智能化測試系統(tǒng)分析

汪昌元，游晨曦

（1廣西電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力調(diào)度控制中心 廣西 防城港 538000）

（2廣西電網(wǎng)有限責(zé)任公司防城港供電局 廣西 防城港 538000）

0 引言

目前，我國變電站主要可劃分為過程層、間隔層、站控層以及站控層網(wǎng)絡(luò)和過程層網(wǎng)絡(luò)，通過這幾種劃分系統(tǒng)形成一個(gè)完整的變電站。其中，站控層對變電站多方面的信息進(jìn)行收集、分析后對信息進(jìn)行傳遞，起到控制中心的作用。過程層在智能變電站中完成電力運(yùn)行實(shí)時(shí)的電氣量檢測、運(yùn)行設(shè)備的狀態(tài)參數(shù)檢測、操作控制執(zhí)行與驅(qū)動，過程層是繼電保護(hù)系統(tǒng)中最重要的環(huán)節(jié)。

1 傳統(tǒng)繼電保護(hù)和智能化繼電保護(hù)的區(qū)別

1.1 傳統(tǒng)繼電保護(hù)系統(tǒng)的缺陷

繼電保護(hù)智能化測試系統(tǒng)相對于傳統(tǒng)的測試系統(tǒng)而言，在實(shí)際應(yīng)用期間既可以規(guī)范化處理檢驗(yàn)工作，還可以統(tǒng)一化處理數(shù)據(jù)和實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)過程模式化，使得繼電保護(hù)檢驗(yàn)工作智能化程度增加。但傳統(tǒng)繼電保護(hù)系統(tǒng)在實(shí)際測試期間需要投入大量的物力資源和人力資源，在對其質(zhì)量展開檢驗(yàn)的時(shí)候，也經(jīng)常性地受到各種因素影響而導(dǎo)致檢驗(yàn)效果下降，甚至?xí)?yán)重影響到檢驗(yàn)結(jié)果精準(zhǔn)度，對電力系統(tǒng)生產(chǎn)周期和工作息率等產(chǎn)生不良影響。

傳統(tǒng)繼電器保護(hù)系統(tǒng)在運(yùn)轉(zhuǎn)期間，測試人員要事前配備好筆記本電腦、測試報(bào)告、繼電保護(hù)測試儀等硬件設(shè)備，通過筆記本電腦對測試儀做出控制，以手動的方式完成測試工作，同時(shí)將測試過程和結(jié)果進(jìn)行詳細(xì)記錄形成報(bào)告。工作流程存在著較多影響因素對繼電保護(hù)測試工作效率產(chǎn)生影響。

首先，現(xiàn)場測試環(huán)節(jié)不能充分保證參與測試的工作人員具有專業(yè)操作技能和知識，測試期間工作人員能否按照檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)際操作規(guī)程展開難以進(jìn)行評估，對測試結(jié)果判斷時(shí)，測試人員和測試質(zhì)量經(jīng)驗(yàn)性成分較大。其次，在測試過程中還需要對重要的試驗(yàn)過程和詳細(xì)數(shù)據(jù)展開記錄，在測試工作實(shí)施前，需要修改投退壓板、定值等，以相關(guān)要求為依據(jù)進(jìn)行重新接線，不僅效率低，而且還會因?yàn)槟承┘?xì)節(jié)被忽略而出現(xiàn)試驗(yàn)失敗的現(xiàn)象。再次，以手寫的方式填寫試驗(yàn)報(bào)告，不能保證效率及數(shù)據(jù)信息的有效性和真實(shí)性。最后，在傳遞報(bào)告的時(shí)候采取人工的方式，延長了審核周期，還為后期的統(tǒng)計(jì)和查詢工作造成不便。

1.1.1 設(shè)備自檢能力差

傳統(tǒng)繼電保護(hù)系統(tǒng)采用的設(shè)備不但結(jié)構(gòu)復(fù)雜而且安全性低，并缺乏設(shè)備故障自我檢測能力。主要是依靠工作人員在定期檢查二次系統(tǒng)時(shí)，對系統(tǒng)進(jìn)行測試和校驗(yàn)來發(fā)現(xiàn)問題，這項(xiàng)檢查不但操作流程復(fù)雜，耗時(shí)久而且人工成本的花費(fèi)也大，并且檢查時(shí)可能存在疏漏導(dǎo)致檢查的可靠性低。

1.1.2 供電質(zhì)量缺乏科學(xué)的保證

目前，我國經(jīng)濟(jì)正處于快速發(fā)展的階段，不論是居民還是工農(nóng)業(yè)在用電的需求量上都大大增加，特別是工業(yè)用電和農(nóng)業(yè)用電在電力的使用上占據(jù)了很大比重。在對電壓的需求上，工業(yè)用電和居民用電的需求是不一樣的，電壓從電廠發(fā)出再經(jīng)過各個(gè)變電站進(jìn)行電壓的調(diào)節(jié)，最終達(dá)到各個(gè)需要的電壓并發(fā)送到各個(gè)用電處。用電質(zhì)量是通過電壓和電流的強(qiáng)度來決定的，但是傳統(tǒng)的變電站多數(shù)不具備調(diào)壓的技術(shù)，容易發(fā)生各類問題，而且無法及時(shí)采取補(bǔ)救措施，針對目前對電壓多變和供電質(zhì)量要求高的時(shí)代，傳統(tǒng)繼電保護(hù)系統(tǒng)缺乏供電質(zhì)量保證，無法達(dá)到目前市場多樣化的需求[1]。

1.1.3 不適應(yīng)電力系統(tǒng)快速計(jì)算和實(shí)時(shí)控制的要求

只有工作人員掌握電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀況，才能對系統(tǒng)進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)保證電力系統(tǒng)在供電時(shí)達(dá)到優(yōu)質(zhì)、穩(wěn)定、安全、經(jīng)濟(jì)的目的。傳統(tǒng)的繼電系統(tǒng)是使用指示燈來進(jìn)行監(jiān)控的，缺乏直觀具體的技術(shù)操作性，并且對數(shù)據(jù)的采集和保存都是人工完成的。這種方式不僅無法保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，而且在需要時(shí)無法及時(shí)調(diào)用，導(dǎo)致沒法進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，不利于電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

1.2 智能繼電保護(hù)的優(yōu)勢

智能繼電保護(hù)測試系統(tǒng)針對傳統(tǒng)繼電保護(hù)測試系統(tǒng)存在的各類問題，改進(jìn)和完善了多個(gè)流程。首先在制定測試任務(wù)的環(huán)節(jié)，要求以測試的流程標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，制定出科學(xué)化測試計(jì)劃，同時(shí)基于系統(tǒng)設(shè)備的詳細(xì)數(shù)據(jù)信息獲取測試參數(shù)。其次，在現(xiàn)場組織開展多項(xiàng)試驗(yàn)活動，在新的測試系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)期間可自動化完成測試試驗(yàn)，保證填寫的數(shù)據(jù)信息具有科學(xué)性和合理性，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性提升。為了確保幫助信息、警示信息可視化，在設(shè)計(jì)與開發(fā)測試系統(tǒng)時(shí)需要增加現(xiàn)場咨詢功能。

就傳統(tǒng)測試系統(tǒng)在測量階段存在的大量試驗(yàn)報(bào)告審核問題，新的系統(tǒng)要求預(yù)審數(shù)據(jù)信息，分析和對比處理數(shù)據(jù)測試信息，由測試人員完成該操作，通過這種處理方式可以快速獲取歷史報(bào)告數(shù)據(jù)，同時(shí)掌握相關(guān)的信息數(shù)據(jù)，從而可有效避免在閱讀和分析時(shí)出現(xiàn)大量的查閱信息資料。但是在現(xiàn)場檢查環(huán)節(jié)，新系統(tǒng)以測試標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，形成標(biāo)準(zhǔn)化格式檢驗(yàn)報(bào)告，同時(shí)可自動化的檢驗(yàn)裝置和分析結(jié)果，將測試結(jié)果填寫入檢驗(yàn)報(bào)告，縮短測試時(shí)間。為了能夠在最短時(shí)間內(nèi)獲取幫助信息以及預(yù)警信息，新系統(tǒng)在具體使用期間，還可以提供信息幫助功能，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場咨詢。

就現(xiàn)場檢驗(yàn)方面的人員而言，要正確認(rèn)識其存在的各方面問題，形成的新系統(tǒng)要具有保護(hù)裝置檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)模式，由此以方便用戶在實(shí)際錄入期間可按照錄入整定書實(shí)現(xiàn)。還要對檢驗(yàn)過程展開相應(yīng)的作業(yè)指導(dǎo)，為便利化操作提供支持。最后，還必須要搭建起功能強(qiáng)大的在線幫助系統(tǒng)，為檢驗(yàn)人員的檢驗(yàn)工作提供有效幫助。

1.2.1 設(shè)備智能化

智能繼電系統(tǒng)在簡化二次接線后優(yōu)化了回路問題，避免了復(fù)雜的電線回路，這樣可以做到對電力系統(tǒng)進(jìn)行測控和保護(hù)，提高了對設(shè)備監(jiān)測的可靠性。用光電技術(shù)對設(shè)備進(jìn)行智能化升級，將光纖通信技術(shù)應(yīng)用到變電站的各個(gè)設(shè)備和控制環(huán)節(jié)上，這樣不僅減少電纜的使用量，增加安全系數(shù)，而且可以利用光纖對數(shù)據(jù)的高速穩(wěn)定傳播的特點(diǎn)提高電力數(shù)據(jù)的調(diào)取速度和準(zhǔn)確性[2-3]。

1.2.2 智能化高級應(yīng)用

智能繼電保護(hù)通過大數(shù)據(jù)平臺可以對信息進(jìn)行全面處理和分析，并采取相應(yīng)的措施。通過智能系統(tǒng)不僅可以做到資源共享、信息數(shù)字化，而且可以將多種功能多環(huán)節(jié)相結(jié)合，使得對電力系統(tǒng)的維護(hù)更簡單高效。

1.2.3 檢驗(yàn)效率高

繼電保護(hù)智能化測試系統(tǒng)在使用期間可自動化填寫試驗(yàn)報(bào)告和檢驗(yàn)報(bào)告，以網(wǎng)絡(luò)環(huán)境為支撐傳遞試驗(yàn)報(bào)告，在最短時(shí)間內(nèi)將報(bào)表中的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)并發(fā)布，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)募皶r(shí)性和完整性，也為后期的查閱和參考提供方便。這種處理方式不僅在一定程度上增加檢驗(yàn)的效率，還可以將統(tǒng)計(jì)工作效率和審核工作水平穩(wěn)步提升。

1.2.4 檢驗(yàn)質(zhì)量高

繼電保護(hù)智能化測試系統(tǒng)建設(shè)的基礎(chǔ)是作業(yè)指導(dǎo)書和檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，在正式實(shí)施試驗(yàn)前期階段可將整定值錄入其中，提示測試人員對比保護(hù)裝置定值和數(shù)值，最大程度地避免在測試期間存在的誤差，有效控制措施過程，大幅度提升檢驗(yàn)質(zhì)量。

1.2.5 數(shù)據(jù)具有真實(shí)性

系統(tǒng)檢驗(yàn)程序自動化的將檢驗(yàn)報(bào)告填寫完成，從而可顯著保證數(shù)據(jù)信息的真實(shí)性和完整性。同時(shí)，在輸出數(shù)據(jù)信息的時(shí)候還可以以不同的形式完成，從而保證數(shù)據(jù)信息在獲取和應(yīng)用的時(shí)候具有良好的便捷性。此外，還能將測試儀器輸出故障狀態(tài)進(jìn)行保存，為后期的統(tǒng)計(jì)工作和分析工作提供充足的依據(jù)，規(guī)范化和統(tǒng)一化處理檢驗(yàn)報(bào)告格式，促使檢驗(yàn)工作規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息準(zhǔn)確性和真實(shí)性提高。

2 智能變電站繼電保護(hù)設(shè)備運(yùn)行及維護(hù)關(guān)鍵內(nèi)容分析

2.1 繼電保護(hù)設(shè)備運(yùn)行維護(hù)

由于繼電保護(hù)在整個(gè)電力系統(tǒng)中占據(jù)著重要作用，所以繼電保護(hù)設(shè)備運(yùn)行維護(hù)屬于重點(diǎn)維護(hù)內(nèi)容。通過繼電保護(hù)設(shè)備對變電站進(jìn)行監(jiān)控，不僅可以提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行安全，而且還有助于供電傳輸穩(wěn)定性以及質(zhì)量的保證。設(shè)備的維護(hù)主要針對系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理模塊、設(shè)備運(yùn)行通信模塊以及系統(tǒng)的備份模塊進(jìn)行維護(hù)并加強(qiáng)系統(tǒng)的安全防護(hù)。通過應(yīng)用有效的檢測方式和設(shè)備對系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)，確保繼電保護(hù)設(shè)備運(yùn)行性能。

2.2 故障維護(hù)管控

定期的維護(hù)可以使各類系統(tǒng)組件運(yùn)行效率提高，保證運(yùn)行的穩(wěn)定性。系統(tǒng)管理人員應(yīng)對繼電保護(hù)系統(tǒng)的邏輯程序進(jìn)行優(yōu)化升級，提高故障維護(hù)的效率。在故障維護(hù)中首先應(yīng)進(jìn)行故障排查工作，在處理故障時(shí)對可能導(dǎo)致故障的問題進(jìn)行集中判斷和分析，擬定故障針對性的預(yù)防和管控措施。

2.3 常規(guī)性維護(hù)

對系統(tǒng)進(jìn)行日常的定期常規(guī)性維護(hù)有助于提升運(yùn)行穩(wěn)定性，強(qiáng)化系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量。在常規(guī)化維護(hù)中，維護(hù)人員要注重對智能變電站繼電保護(hù)設(shè)備程序進(jìn)行測試分析，主要測試系統(tǒng)是否能夠及時(shí)傳遞測試指令，并且對指令中的基本執(zhí)行成效進(jìn)行正確的分析，還要做好針對性故障維護(hù)處理。在常規(guī)性的維護(hù)中也要對設(shè)備的構(gòu)件進(jìn)行維護(hù)，檢測其硬件是否反應(yīng)良好，是否具備完善的系統(tǒng)信息傳遞功能。要規(guī)范維護(hù)的范圍和維護(hù)流程及維護(hù)方式，并嚴(yán)格按照章程進(jìn)行操作，才能做到全面提升繼電保護(hù)設(shè)備的作用和安全性。

2.4 監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)

對智能繼電保護(hù)設(shè)備運(yùn)行的維護(hù)必須做到全面落實(shí)監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)作業(yè)。在監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)時(shí)，首先要重視系統(tǒng)信號傳輸?shù)耐〞承?，其次對硬件的維護(hù)要做好裝置檢修，最后針對存儲系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)時(shí)要注重強(qiáng)化監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的保存、查找、更新等數(shù)據(jù)的完整性。

2.5 智能裝置組件運(yùn)行維護(hù)

針對智能裝置組件運(yùn)行維護(hù)，要注意智能化合閘的控制，重點(diǎn)做好設(shè)備跳閘時(shí)情況的集中測試。對跳閘、合閘階段指令完成度進(jìn)行測試分析，并判定設(shè)備相關(guān)構(gòu)件的運(yùn)行情況。如果在檢測時(shí)發(fā)現(xiàn)智能裝置組件在運(yùn)行時(shí)存有故障，應(yīng)做到及時(shí)退出智能控制模式，對故障進(jìn)行相應(yīng)分析和解決。

2.6 GOOSE通信系統(tǒng)維護(hù)管理

GOOSE通信裝置應(yīng)用在智能變電站的運(yùn)行中至關(guān)重要，其中GOOSE通信系統(tǒng)組件的應(yīng)用可以使二次電纜接線的運(yùn)行效果得到有效控制，對系統(tǒng)的全面運(yùn)行產(chǎn)生的能耗具有重要的控制作用。在GOOSE通信系統(tǒng)的維護(hù)中，應(yīng)該注意對不同通信信號轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)質(zhì)量、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備連接的穩(wěn)定性情況等進(jìn)行維護(hù)。對系統(tǒng)各類測試指令是否有效傳遞進(jìn)行記錄，并做好GOOSE通信系統(tǒng)組件在測試時(shí)的運(yùn)行效果進(jìn)行分析，對通信系統(tǒng)遇到的故障問題進(jìn)行評估，才能全面提升解決故障的效率。

3 變電站智能化繼電保護(hù)調(diào)試措施

3.1 調(diào)試保護(hù)設(shè)備

在進(jìn)行繼電保護(hù)調(diào)試之前，工作人員需要在斷電后對設(shè)備進(jìn)行硬件上全方位的檢查，確保設(shè)備構(gòu)件的完整，各個(gè)連接點(diǎn)準(zhǔn)確且牢固，以及檢查相關(guān)的電流、直流回路上的絕緣設(shè)備是否正常。相關(guān)工作人員還需要將設(shè)備內(nèi)的電流回路切斷，觀察電流及電壓是否正常。

3.2 對通道進(jìn)行調(diào)試

在調(diào)試前首先要對通道進(jìn)行判斷，確保設(shè)備內(nèi)的光纖路徑的完善和優(yōu)質(zhì)，避免因?yàn)橥ǖ莱霈F(xiàn)故障而產(chǎn)生警報(bào)。另外，在進(jìn)行調(diào)試前要對光纖的頭部進(jìn)行清理，避免數(shù)據(jù)傳輸不通暢。在調(diào)試通道的過程中，包含了光纖通道在內(nèi)的多方面通道測試，在調(diào)試光纖通道時(shí)，首先需對設(shè)備的發(fā)光功率進(jìn)行檢查，觀察其發(fā)功率是否與同通道內(nèi)的插件標(biāo)準(zhǔn)值一致，其次要檢查光纖的收信率，若檢測時(shí)發(fā)生異常，表面光纖無法正常作業(yè)。

3.3 對GOOSE進(jìn)行調(diào)試

通常設(shè)備的信號警報(bào)涵蓋了這個(gè)系統(tǒng)出現(xiàn)的問題，其中針對GOOSE性能最佳狀態(tài)可以同時(shí)支持0～8個(gè)模板的工作，但是在調(diào)試時(shí)往往為了加快工作進(jìn)度，通常調(diào)試員會發(fā)送10個(gè)左右的壓板配備，從而測試出發(fā)射板推出是否會影響系統(tǒng)正常工作。

3.4 完善聯(lián)調(diào)、歸檔資料

智能變電站需要進(jìn)一步優(yōu)化和完善各個(gè)環(huán)節(jié)的聯(lián)調(diào)，做到實(shí)時(shí)監(jiān)測并及時(shí)發(fā)現(xiàn)電力設(shè)備內(nèi)部潛在的問題和隱患，針對采集到的數(shù)據(jù)對問題進(jìn)行分析并采取相應(yīng)的有效措施解決問題，達(dá)到減少工作人員在現(xiàn)場的調(diào)試時(shí)間，提高工作效率。對智能化繼電保護(hù)運(yùn)行過程中各個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)的問題及解決方案應(yīng)當(dāng)做好分類歸檔。對光纖進(jìn)行有序合理的編號標(biāo)記，保證相關(guān)資料的完整性，為繼電系統(tǒng)維護(hù)工作提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)依據(jù)，使故障得到準(zhǔn)確、快速、有效解決。準(zhǔn)確完善的數(shù)據(jù)保存，為日常故障維護(hù)提供重要的依據(jù)和參考作用，促進(jìn)維護(hù)人員了解設(shè)備情況，對繼電保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行規(guī)范的維護(hù)。

4 智能化變電站繼電保護(hù)調(diào)試實(shí)際應(yīng)用

在調(diào)試智能變電站繼電保護(hù)的過程中，各個(gè)環(huán)節(jié)的調(diào)試步驟必須嚴(yán)格按照相應(yīng)的規(guī)章準(zhǔn)則流程進(jìn)行，并對各項(xiàng)調(diào)試內(nèi)容進(jìn)行科學(xué)化細(xì)致化的分工，調(diào)試人員對自己負(fù)責(zé)的環(huán)境進(jìn)行科學(xué)分析，了解設(shè)備和通道的情況以及繼電保護(hù)的具體要求，使得調(diào)試人員在調(diào)試前對系統(tǒng)中各個(gè)環(huán)節(jié)和設(shè)備所存在的各項(xiàng)問題有所了解，只有做到正確地處理繼電保護(hù)調(diào)試遇到的問題，才能對智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行全面升級優(yōu)化，才能保證智能變電站穩(wěn)定安全高效運(yùn)行。

相比傳統(tǒng)的變電站人工作業(yè)模式，智能繼電技術(shù)在科學(xué)技術(shù)上具有優(yōu)越性，不僅有效地解決了技術(shù)上的難題，而且從根本上降低了變電站事故的風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生率，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)和大數(shù)據(jù)平臺系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)自動化完成變電站的相關(guān)操作。而且繼電保護(hù)系統(tǒng)通過采用相關(guān)數(shù)據(jù)，經(jīng)過大數(shù)據(jù)平臺的分析實(shí)施對電力系統(tǒng)實(shí)施檢測做到了發(fā)現(xiàn)故障及時(shí)報(bào)警并對故障進(jìn)行分析和處理的功能。將GOOSE技術(shù)應(yīng)用在智能化變電站中，不僅大大提高了數(shù)據(jù)接收的完整度，而且可以對變電站每一個(gè)設(shè)備進(jìn)行針對性監(jiān)測和分析，保證變電站的運(yùn)行[4-5]。

5 結(jié)語

國家經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展離不開電力的支持，國家正大力支持電網(wǎng)技術(shù)的改革創(chuàng)新，并且加大普及電網(wǎng)發(fā)展的重要性，使人們對電網(wǎng)知識有了更加深刻的認(rèn)識。在智能變電站中應(yīng)用繼電保護(hù)技術(shù)，使其對變電站內(nèi)部各環(huán)節(jié)的運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，促進(jìn)了變電站日常工作的穩(wěn)定性，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)變電站管理工作的不足。