基于保信系統(tǒng)的保護(hù)區(qū)外故障分析功能研究

鐘寶華 危 樂

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司河源供電局，廣東 河源 517000）

0 引言

繼電保護(hù)正常運(yùn)行是保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定的重要前提，為了讓新投運(yùn)的繼電保護(hù)裝置能在電網(wǎng)故障時(shí)經(jīng)受住考驗(yàn)，專業(yè)人員發(fā)明了保護(hù)區(qū)外故障分析工作模式，通過(guò)觀察區(qū)外故障時(shí)新保護(hù)的狀態(tài)來(lái)判斷該裝置定值、回路或功能是否完備且正確。但常規(guī)的區(qū)外故障分析太依賴人力資源和運(yùn)維人員的技能水平，一方面需要運(yùn)維人員到現(xiàn)場(chǎng)或在保信主站端開展，另一方面又對(duì)運(yùn)維人員有很高的技能水平要求，在運(yùn)維部門人力資源緊缺且人員技能水平參差不齊的大背景下，保護(hù)區(qū)外故障分析的效率和正確性大打折扣。故本文提出一種電力系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置區(qū)外故障分析方法[1]，基于繼電保護(hù)信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，通過(guò)研究智能分析判別方法實(shí)現(xiàn)相關(guān)變電站的相關(guān)繼電保護(hù)裝置全流程區(qū)外故障分析并得出結(jié)果。如此一來(lái)，設(shè)備運(yùn)維效率大大提高，繼電保護(hù)裝置及二次回路隱患更容易被發(fā)現(xiàn)，保護(hù)誤動(dòng)或拒動(dòng)事件將大大減少，從而有利于確保電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

1 專用名詞介紹

“繼電保護(hù)裝置區(qū)外故障分析”，顧名思義即繼電保護(hù)裝置在主保護(hù)范圍外發(fā)生故障時(shí)，開展本間隔繼電保護(hù)裝置動(dòng)作情況分析，主要通過(guò)保護(hù)啟動(dòng)情況、電流電壓波形等數(shù)據(jù)分析繼電保護(hù)裝置及二次回路運(yùn)行是否正常。

“繼電保護(hù)信息系統(tǒng)”，又稱保信系統(tǒng)，指的是一種可以遠(yuǎn)程召喚變電站內(nèi)保護(hù)定值、錄波和狀態(tài)量等信息的主站系統(tǒng)，通常部署在電網(wǎng)公司各級(jí)調(diào)度機(jī)構(gòu)，用于開展繼電保護(hù)裝置的遠(yuǎn)方巡視、特維、修改定值等工作。

2 常規(guī)工作模式

當(dāng)前，電網(wǎng)公司的變電站繼電保護(hù)裝置運(yùn)維人員開展繼電保護(hù)裝置區(qū)外故障分析的工作模式有兩種：一種是運(yùn)維人員直接前往變電站檢查故障元件相鄰設(shè)備保護(hù)裝置開展分析，優(yōu)勢(shì)在于信息比較直觀，缺點(diǎn)是耗時(shí)較長(zhǎng)、打印的動(dòng)作報(bào)告較多；另一種是通過(guò)保信系統(tǒng)遠(yuǎn)程召喚故障元件相鄰設(shè)備保護(hù)裝置數(shù)據(jù)開展分析，優(yōu)勢(shì)在于耗時(shí)較短、不用打印報(bào)告，缺點(diǎn)是信息不夠直觀。兩種工作模式各有利弊，總的來(lái)說(shuō)，第二種模式更高效便捷一些，但均需要專業(yè)人員分析判斷，智能化程度較低。

3 區(qū)外故障分析新模式

針對(duì)常規(guī)工作模式的缺點(diǎn)和不足，本文研究了一種保護(hù)區(qū)外故障分析新模式。將保信系統(tǒng)采集的繼電保護(hù)設(shè)備信息進(jìn)行實(shí)用化處理，首先實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)一、二次設(shè)備協(xié)同拓?fù)浠阌诙ㄎ还收显髾z索需開展區(qū)外故障分析的二次設(shè)備；其次，通過(guò)智能判斷方法全流程開展繼電保護(hù)裝置區(qū)外故障分析；最后，得出相關(guān)繼電保護(hù)裝置的局域區(qū)外故障分析報(bào)告輸出給專業(yè)運(yùn)維人員。詳細(xì)功能介紹如下。

3.1 電網(wǎng)一、二次設(shè)備協(xié)同拓?fù)浠?/h3>

通過(guò)對(duì)保信系統(tǒng)相關(guān)站點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行建模，構(gòu)筑一、二次設(shè)備協(xié)同拓?fù)鋱D，如圖1所示。對(duì)圖中關(guān)鍵數(shù)據(jù)進(jìn)行收集關(guān)聯(lián)，例如拓?fù)溥B接情況、保護(hù)裝置名稱、電壓等級(jí)等，通過(guò)拓?fù)浠蓪?shí)現(xiàn)依據(jù)判斷條件快速檢索需開展區(qū)外故障分析的相關(guān)二次設(shè)備。圖1中簡(jiǎn)單介紹了一個(gè)電力系統(tǒng)一、二次拓?fù)洌?20 kV/110 kV/10 kV局部電網(wǎng)系統(tǒng)，圖中舉例介紹了部分二次設(shè)備關(guān)聯(lián)，如A站220 kV甲線間隔關(guān)聯(lián)“A站220 kV甲線保護(hù)一”“A站220 kV甲線保護(hù)二”、A站110 kV母線間隔關(guān)聯(lián)“A站110 kV母線保護(hù)”、D站甲號(hào)主變間隔關(guān)聯(lián)“D站甲號(hào)主變保護(hù)一”“D站甲號(hào)主變保護(hù)二”等，每個(gè)一次設(shè)備間隔都會(huì)關(guān)聯(lián)相應(yīng)的二次保護(hù)裝置，有些保護(hù)是雙重化配置[2]，有些是單配置。

圖1 一、二次設(shè)備協(xié)同拓?fù)鋱D

3.2 區(qū)外故障分析方法

基于上述一、二次設(shè)備協(xié)同拓?fù)鋱D，在電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，通過(guò)對(duì)故障元件的相鄰設(shè)備拓?fù)錂z索，開展繼電保護(hù)設(shè)備區(qū)外故障分析，下一章節(jié)重點(diǎn)介紹。

3.3 區(qū)外故障分析報(bào)告

根據(jù)上述內(nèi)容，得出區(qū)外故障分析報(bào)告，給出相關(guān)繼電保護(hù)裝置的分析結(jié)果（區(qū)外故障分析正常與否），供專業(yè)運(yùn)維人員審閱、歸檔。

4 區(qū)外故障分析方法

本文提出了一種區(qū)外故障分析方法，主要由1個(gè)主程序和3個(gè)子程序組成。

4.1 區(qū)外故障分析方法主程序

用于定位一次故障元件設(shè)備，然后通過(guò)圖1中的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，檢索出相鄰一次設(shè)備元件，開展相應(yīng)的繼電保護(hù)裝置區(qū)外故障分析，流程圖如圖2所示。圖中第一步為“主程序開始”，用于啟動(dòng)主程序；第二步為“系統(tǒng)發(fā)生故障”，當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)流轉(zhuǎn)至此步驟；第三步為“定位故障一次設(shè)備，收集動(dòng)作信息”，通過(guò)保護(hù)動(dòng)作情況定位一次故障設(shè)備，收集保護(hù)裝置報(bào)文中的動(dòng)作時(shí)刻、故障相別等動(dòng)作信息[3]；第四步為“通過(guò)拓?fù)鋱D檢索同一電壓等級(jí)的相鄰一次設(shè)備為【1、…、X】”，指的是將故障元件相鄰的同一電壓等級(jí)的一次設(shè)備排列成一組數(shù)組，對(duì)應(yīng)相應(yīng)的一次設(shè)備和二次設(shè)備間隔，例如圖1中220 kV甲線發(fā)生故障，則將【A站220 kV乙線（A站220 kV乙線保護(hù)一/A站220 kV乙線保護(hù)二）、B站220 kV丙線（B站220 kV丙線保護(hù)一/B站220 kV丙線保護(hù)二）】一、二次設(shè)備排列對(duì)應(yīng)，便于后面分析；第五步為“i=1”，即定義計(jì)數(shù)常數(shù)i=1；第六步為“開展第i個(gè)設(shè)備保護(hù)的區(qū)外故障分析子程序1”，即流轉(zhuǎn)至子程序1開展第i個(gè)設(shè)備保護(hù)區(qū)外故障分析；第七步為判斷i是否小于X，如果是則i=i+1，繼續(xù)執(zhí)行第六步，如果否則停止循環(huán)、執(zhí)行下一步；第八步為“輸出區(qū)外故障分析報(bào)告”，即將上述相關(guān)保護(hù)區(qū)外故障分析結(jié)果匯總整理輸出成可查閱的報(bào)告形式；第九步為“結(jié)束”，用于結(jié)束主程序。

圖2 區(qū)外故障分析方法主程序流程圖

4.2 區(qū)外故障分析方法子程序1

根據(jù)主程序檢索結(jié)果，首先開展保護(hù)雙重化判別，然后再逐個(gè)開展繼電保護(hù)裝置區(qū)外故障分析，主要通過(guò)繼電保護(hù)裝置啟動(dòng)情況和故障相別比對(duì)判斷，得出分析結(jié)果，流程圖如圖3所示。其中最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)是確認(rèn)保護(hù)判別出來(lái)的故障相別是否與故障設(shè)備故障相別一致，如果一致則可以斷定該保護(hù)區(qū)外故障分析結(jié)果正確。

圖3 區(qū)外故障分析方法子程序1流程圖

子程序1中判斷出未啟動(dòng)保護(hù)時(shí)，并無(wú)法判別出相關(guān)保護(hù)區(qū)外故障分析結(jié)論，故通過(guò)子程序2、子程序3來(lái)判別。

4.3 區(qū)外故障分析方法子程序2

適用于單套配置的保護(hù)判別，子程序2將保護(hù)召喚定值與存檔電子定值進(jìn)行比對(duì)，比較保護(hù)裝置定值項(xiàng)目中軟壓板和保護(hù)裝置開入功能硬壓板狀態(tài)，確認(rèn)保護(hù)裝置定值和功能狀態(tài)均正常的情況下，則判斷該保護(hù)區(qū)外故障分析無(wú)異常，否則判斷為有異常。流程圖如圖4所示。

圖4 區(qū)外故障分析方法子程序2流程圖

4.4 區(qū)外故障分析方法子程序3

適用于雙套配置的保護(hù)判別，同理，將保護(hù)召喚定值與存檔電子定值進(jìn)行比對(duì)，比較保護(hù)裝置定值項(xiàng)目中軟壓板和保護(hù)裝置開入功能硬壓板狀態(tài)，確認(rèn)保護(hù)裝置定值和功能狀態(tài)均正常的情況下，則判斷該保護(hù)區(qū)外故障分析無(wú)異常，否則判斷為有異常。流程圖如圖5所示。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文基于變電站繼電保護(hù)專業(yè)常規(guī)開展的保護(hù)區(qū)外故障分析工作，研究了一種基于保信主站的區(qū)外故障分析新方法新模式，通過(guò)對(duì)保信主站的數(shù)據(jù)進(jìn)行深層次加工處理，將故障元件及相鄰元件的保護(hù)啟動(dòng)等信息收集綜合判斷[4]，得出相關(guān)保護(hù)的區(qū)外故障分析結(jié)果供運(yùn)維人員參考使用。此研究完全切合新型電力系統(tǒng)數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型需求，通過(guò)智能高級(jí)應(yīng)用替代常規(guī)工作模式，不僅大大提高了工作效率，同時(shí)還提高了區(qū)外故障分析的及時(shí)性和準(zhǔn)確度。此研究成果是保護(hù)智能運(yùn)維領(lǐng)域的一個(gè)新突破，可以全面大力推廣，具有極強(qiáng)的實(shí)用性和可復(fù)制性。做好保護(hù)區(qū)外故障分析，能夠確保保護(hù)裝置正常運(yùn)行，筑牢電網(wǎng)第一道防線。

圖5 區(qū)外故障分析方法子程序3流程圖