智能變電站繼電保護(hù)在線運(yùn)維系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

陳凱

摘要：智能變電站的總體結(jié)構(gòu)可以分為三個(gè)層次，過(guò)程層、間隔層以及變電層。過(guò)程層主要負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)繼電保護(hù)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，電器運(yùn)行情況以及運(yùn)行操作過(guò)程中的驅(qū)動(dòng)和執(zhí)行情況，是智能變電站自動(dòng)化運(yùn)行的基礎(chǔ)和前提。在互聯(lián)網(wǎng)科技蓬勃發(fā)展的今天，借助先進(jìn)技術(shù)所研究的繼電保護(hù)技術(shù)是非常有意義的，為創(chuàng)造更加先進(jìn)智能變電站提供了條件。因而對(duì)智能變電站繼電保護(hù)在線運(yùn)維系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)與設(shè)計(jì)，對(duì)變電站及國(guó)家電網(wǎng)的安全運(yùn)行意義重大。

關(guān)鍵詞：智能變電站;繼電保護(hù);在線運(yùn)維系統(tǒng);關(guān)鍵技術(shù)

1引言

我國(guó)的科技不斷進(jìn)步，人工智能技術(shù)越來(lái)越完善，智能設(shè)備在變電過(guò)程中的應(yīng)用，提高了變電站的技術(shù)水平，也為用戶供電提高起到保障作用，智能變電站繼電保護(hù)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用，對(duì)電力系統(tǒng)的發(fā)展起到推動(dòng)作用，智能設(shè)備在繼電保護(hù)中的應(yīng)用，促進(jìn)了智能變電站繼電保護(hù)在線系統(tǒng)設(shè)計(jì)的實(shí)施。

2智能變電站體系結(jié)構(gòu)

智能變電站在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上與傳統(tǒng)站有明顯不同。三層兩網(wǎng)結(jié)構(gòu)是智能變電站典型應(yīng)用結(jié)構(gòu)，其中三層是指過(guò)程層、間隔層、站控層，兩網(wǎng)是站控層網(wǎng)絡(luò)和過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)。目前，我國(guó)在智能變電站實(shí)際發(fā)展的過(guò)程中，繼電保護(hù)裝置的種類(lèi)較多，因此，在選擇設(shè)備的過(guò)程中，需要結(jié)合電力系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行狀況，合理的選擇保護(hù)設(shè)備，對(duì)其功能進(jìn)行分析，確保可以完成繼電保護(hù)工作任務(wù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)電力系統(tǒng)故障問(wèn)題，做出準(zhǔn)確的判斷，并發(fā)出警告。在電力行業(yè)快速發(fā)展的社會(huì)背景下，繼電保護(hù)裝置也開(kāi)始形成網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化模式，靈敏性較高，可以合理的應(yīng)對(duì)突發(fā)問(wèn)題。在此期間，為了降低電力系統(tǒng)的故障問(wèn)題，還是采用繼電保護(hù)方式進(jìn)行自動(dòng)化的運(yùn)維保護(hù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)短路問(wèn)題，并減少對(duì)電力設(shè)備的損害。在網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)以及自動(dòng)化相關(guān)技術(shù)快速發(fā)展的環(huán)境下，電力系統(tǒng)也開(kāi)始同步使用此類(lèi)技術(shù)，可以促進(jìn)繼電保護(hù)系統(tǒng)的智能化發(fā)展。尤其是單片機(jī)技術(shù)，在應(yīng)用過(guò)程中能夠提升繼電保護(hù)裝置運(yùn)行準(zhǔn)確性與可靠性，為監(jiān)督工作人員提供具體的監(jiān)督資料，提升整體管理工作的便利性，進(jìn)一步促進(jìn)網(wǎng)路控制調(diào)節(jié)優(yōu)勢(shì)的發(fā)揮。

3智能變電站繼電保護(hù)在線運(yùn)維系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用

在智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行的過(guò)程中，要想更好的使用在線運(yùn)維系統(tǒng)，就要全面引進(jìn)關(guān)鍵技術(shù)，保證提升整體在線運(yùn)維系統(tǒng)的運(yùn)行水平。具體技術(shù)為：

3.1設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)分析

繼電保護(hù)設(shè)備在電網(wǎng)運(yùn)行中是至關(guān)重要的一環(huán)，能夠監(jiān)視并控制一次設(shè)備，而智能變電站繼電保護(hù)狀態(tài)檢修的基礎(chǔ)便是詳細(xì)了解各智能設(shè)備的監(jiān)測(cè)信息，繼而確定設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)是否良好。智能變電站繼電保護(hù)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要包括：智能變電站電源信息，電源電平輸出，即兩功率或電壓之比的對(duì)數(shù)，有時(shí)也可用來(lái)表示兩電流之比的對(duì)數(shù);智能電網(wǎng)設(shè)備運(yùn)行溫度信息，具體包括設(shè)備內(nèi)部的工作溫度、裝置過(guò)程層光纖數(shù)據(jù)接口的溫度;監(jiān)測(cè)光強(qiáng)信息，光強(qiáng)即發(fā)光強(qiáng)度，主要是發(fā)光體在給定方向上的發(fā)光強(qiáng)度，是該發(fā)光體在該方向的立體角元dΩ內(nèi)傳輸?shù)墓馔縟Φ除以該立體角元所得之商，即單位立體角的光通量。智能變電站繼電保護(hù)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可以有效監(jiān)測(cè)裝置過(guò)程層光纖數(shù)據(jù)接口接受的光強(qiáng)信息;此外，智能變電站繼電保護(hù)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的統(tǒng)計(jì)，包括繼電保護(hù)設(shè)備實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中無(wú)故障時(shí)間統(tǒng)計(jì)、繼電保護(hù)裝置采樣值（SV）信息、裝置面向通用對(duì)象的智能變電站事件（GOOSE）統(tǒng)計(jì)信息，GOOSE是IEC61850中的一種快速報(bào)文傳輸機(jī)制，用于傳輸變電站內(nèi)IED之間重要的實(shí)時(shí)性信號(hào)。GOOSE得使用大大簡(jiǎn)化了變電站二次電纜接線。此外，在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)還負(fù)責(zé)對(duì)智能變電站繼電保護(hù)設(shè)備自檢信息，裝置硬件以及回路自檢信息的收集和整理。

3.2繼電保護(hù)二次回路狀態(tài)監(jiān)測(cè)

3.2.1物理鏈路通信在線監(jiān)測(cè)

物理鏈路通信在線監(jiān)測(cè)是繼電保護(hù)二次回路在線監(jiān)測(cè)的主要內(nèi)容，為了實(shí)現(xiàn)物理鏈路通信在線監(jiān)測(cè)，需要明確智能變電站過(guò)程層設(shè)備的物理鏈路拓?fù)湫畔?。物理鏈路通信監(jiān)測(cè)主要是監(jiān)測(cè)其的物理設(shè)備，設(shè)備是保障變電站供電的基礎(chǔ)設(shè)施，必須保障供電設(shè)備的正常運(yùn)行，無(wú)論采用組網(wǎng)通信方式，還是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信方式，智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的過(guò)程層通信方式都可以等效為圖1所示。

3.2.2邏輯鏈路通信在線監(jiān)測(cè)

邏輯鏈路通信在線監(jiān)測(cè)是繼電保護(hù)二次回路在線監(jiān)測(cè)的重要過(guò)程，目前主要廠家裝置對(duì)GOOSE和SV配置均可進(jìn)行在線校對(duì)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)發(fā)送配置和接收配置不匹配時(shí)能發(fā)出告警信號(hào)。在此基礎(chǔ)上再驗(yàn)證發(fā)送的配置和SCD集成配置是否一致，就可以在邏輯上驗(yàn)證智能站相關(guān)裝置的發(fā)送配置、接收配置與SCD集成配置的一致性。

4繼電保護(hù)在線運(yùn)維系統(tǒng)工程實(shí)踐

2015年某電網(wǎng)投運(yùn)的220kV變電站和110kV變電站中，將繼電保護(hù)在線運(yùn)維系統(tǒng)投入應(yīng)用，該系統(tǒng)主要分為三個(gè)層次，分別是數(shù)據(jù)采集層，數(shù)據(jù)應(yīng)用層和數(shù)據(jù)展示層。在系統(tǒng)投入應(yīng)用的過(guò)程中，每一個(gè)層次包含的功能也有所不同。

4.1數(shù)據(jù)采集層

數(shù)據(jù)采集層包括IEC61850前置采集模塊，報(bào)文分析和采集模塊等。其中IEC61850前置采集模塊的主要功能就是采集各個(gè)裝置設(shè)備的狀態(tài)信號(hào)，如保護(hù)裝置、智能終端裝置以及合并單元，同時(shí)，還包括保護(hù)功能壓板以及通信輸送壓板的狀態(tài)。報(bào)文采集和分析模塊的主要功能在于在線捕捉報(bào)文信息，對(duì)報(bào)文格式和內(nèi)容存在的錯(cuò)誤狀況進(jìn)行解析。

4.2數(shù)據(jù)應(yīng)用層

數(shù)據(jù)應(yīng)用層的功能模塊同樣包括三個(gè)模塊，第一模塊的主要功能是處理采集模塊上送的設(shè)備狀態(tài)信號(hào)，采用綜合分析的方式獲取設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，并且判斷設(shè)備運(yùn)行的正常狀況，如果設(shè)備運(yùn)行異常，則需要對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢修;第二模塊的主要功能是對(duì)報(bào)文分析數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，通過(guò)數(shù)據(jù)綜合分析的方式獲取二次回路的物理鏈路和邏輯鏈路狀態(tài);第三模塊中包括物理鏈路模型以及邏輯鏈路模型兩種，其中物理鏈路主要包括智能設(shè)備以及交換機(jī)，邏輯鏈路包括邏輯信號(hào)以及智能設(shè)備等。

4.3數(shù)據(jù)展示層

數(shù)據(jù)展示層的功能模塊包括四種，設(shè)備狀態(tài)異常警示模塊，鏈路狀態(tài)異常警示模塊，物理鏈路圖形化模塊，邏輯鏈路圖形化模塊。運(yùn)維系統(tǒng)包含的數(shù)據(jù)采集以及處理等功能可以與后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)共用，才能達(dá)到網(wǎng)絡(luò)一體化監(jiān)控的要求。

5結(jié)束語(yǔ)

總而言之，在智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行的過(guò)程中，要想更好的開(kāi)展繼電保護(hù)工作，快速查找故障設(shè)備位置與原因，應(yīng)當(dāng)轉(zhuǎn)變以往的運(yùn)維管理方式，合理使用在線運(yùn)維關(guān)鍵技術(shù)，通過(guò)相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用，提升繼電保護(hù)系統(tǒng)的運(yùn)行效果與水平，滿足當(dāng)前的高效性發(fā)展需求。

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