智能站繼電保護(hù)在線監(jiān)測(cè)及分析診斷裝置管理

段佳莉

摘 要：智能變電站基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)為將全站信息轉(zhuǎn)化成虛擬的數(shù)字量，在簡(jiǎn)化施工節(jié)省電纜的同時(shí)也導(dǎo)致智能變電站的內(nèi)部智能設(shè)備連接關(guān)系不直觀，加大了現(xiàn)場(chǎng)工作人員查找故障的難度。設(shè)備間的“虛回路”關(guān)系的不可見(jiàn)性造成繼電保護(hù)有誤動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)、增加現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維檢修的難度，從而導(dǎo)致繼電保護(hù)的可靠性降低。

0 引言

“十二五”期間，變壓器、開(kāi)關(guān)、刀閘、輸電線路等一次設(shè)備狀態(tài)檢修工作被列為國(guó)網(wǎng)公司的工作重點(diǎn)，輸變電設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)快速推進(jìn)，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集進(jìn)入自動(dòng)化階段。一次設(shè)備的狀態(tài)特征是規(guī)律性和不可逆，其監(jiān)測(cè)點(diǎn)已經(jīng)明確化，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的利用和狀態(tài)評(píng)估已趨于成熟。在智能變電站的大力建設(shè)和IEC61850標(biāo)準(zhǔn)深入推廣應(yīng)用的情況下，國(guó)內(nèi)外對(duì)變電站一次設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)已經(jīng)做了充分的研究。相反，二次設(shè)備定期檢修和狀態(tài)檢修都屬于預(yù)防性檢修，而且二次設(shè)備狀態(tài)的特征比較復(fù)雜和多元化，即有不可逆的硬件狀態(tài)，也有可逆的軟件系統(tǒng)環(huán)境，還有多變的設(shè)備外部環(huán)境狀態(tài)，這些都導(dǎo)致二次設(shè)備的監(jiān)測(cè)更復(fù)雜。

智能變電站的主要特征是智能化一次設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)化二次設(shè)備、標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)交換、狀態(tài)化設(shè)備檢修、自動(dòng)化運(yùn)維管理。二次設(shè)備廣泛應(yīng)用智能終端、合并單元等智能電子設(shè)備，并基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行建模和通訊，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等發(fā)展已經(jīng)趨于成熟和穩(wěn)定，便于監(jiān)測(cè)和分析。

1 管理內(nèi)涵

以實(shí)際需求為導(dǎo)向，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)工作實(shí)際，研制一款智能站二次設(shè)備在線監(jiān)測(cè)及智能分析裝置，能實(shí)現(xiàn)對(duì)智能變電站保護(hù)定值、壓板、控制字、動(dòng)作事件、SV采樣、GOOSE狀態(tài)等進(jìn)行全面監(jiān)測(cè)，同時(shí)可對(duì)定值進(jìn)行定時(shí)自動(dòng)校核，壓板狀態(tài)進(jìn)行智能判斷，鏈路連接狀態(tài)進(jìn)行自動(dòng)判斷。以可視化的方式對(duì)智能變電站進(jìn)行直觀顯示，并以監(jiān)視的全站大數(shù)據(jù)為依據(jù)，進(jìn)行綜合分析、自動(dòng)校核、智能診斷，為智能站二次設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)、異常處理、故障分析提供輔助決策手段，全面提升智能變電站的運(yùn)維水平。

2 主要做法

2.1保護(hù)定值自動(dòng)校核

自動(dòng)獲取保護(hù)裝置當(dāng)前區(qū)定值，和預(yù)先設(shè)置好的模板進(jìn)行比對(duì)，從而判斷定值或定值區(qū)是否發(fā)生變更，被變更的定值項(xiàng)和運(yùn)行定值區(qū)將著色，變更信息顯示在定值窗下面，告警信息和獨(dú)立判斷的定值區(qū)號(hào)將發(fā)往監(jiān)控中心。

2.2 保護(hù)壓板狀態(tài)監(jiān)測(cè)

SCD文件相應(yīng)的裝置的dsRelayEna數(shù)據(jù)集。通過(guò)61850報(bào)告服務(wù)自動(dòng)上送，與數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)值模板進(jìn)行比較，從而判斷壓板狀態(tài)是否存在，發(fā)出“壓板變位”黃色警告。并與“壓板策略”模板進(jìn)行條件和要求的核查，自動(dòng)識(shí)別壓板投退狀態(tài)是否符合變電站安全策略，發(fā)出“壓板異?！奔t色報(bào)警。

2.3壓板智能校核

根據(jù)配置的智能告警邏輯，判斷當(dāng)前狀態(tài)是否滿足相應(yīng)的邏輯，產(chǎn)生智能告警；根據(jù)開(kāi)關(guān)刀閘等一次設(shè)備狀態(tài)判斷間隔運(yùn)行狀態(tài)，一次設(shè)備狀態(tài)分為停電和上電運(yùn)行；其中上電運(yùn)行又分為正常運(yùn)行和除缺；除缺分為保護(hù)故障，合并單元故障，智能終端故障；不同的故障隔離方式不一樣，分為以下四種：

第一種模式是國(guó)網(wǎng)“調(diào)繼（2015）92號(hào)”文模式：最小化隔離故障設(shè)備，故障設(shè)備處理和聯(lián)調(diào)安全措施分開(kāi)進(jìn)行；第二種是關(guān)聯(lián)停運(yùn)模式，一次性隔離停運(yùn)故障裝置和相鄰關(guān)聯(lián)設(shè)備，更好滿足缺陷處理和設(shè)備聯(lián)調(diào)要求；第三種是出口停運(yùn)模式，任何裝置故障都退出口跳閘硬壓板，沒(méi)有關(guān)聯(lián)的裝置可以繼續(xù)運(yùn)行；第四種是全套停運(yùn)模式，任一裝置故障全停保護(hù)退出運(yùn)行。各種處理模式可采用定值進(jìn)行選擇。

2.4物理鏈路可視化及綜合診斷

2.4.1物理鏈路可視化

智能變電站光纖連接一般有兩種，一種是直連，即一對(duì)光纖將兩個(gè)裝置直接連接起來(lái)，信號(hào)直接傳遞；一種是通過(guò)交換機(jī)將信號(hào)傳輸過(guò)來(lái)。全站SCD（substation configuration description）配置文件包含IED（Intellignet Electtonic Device）信息，卻沒(méi)有交換機(jī)信息。

但是實(shí)際工程應(yīng)用中絕大部分SCD中都沒(méi)有配置或沒(méi)有按照規(guī)范配置相應(yīng)的信息，很難根據(jù)SCD文件知道設(shè)備間是通過(guò)交換機(jī)相連還是直連，本系統(tǒng)通過(guò)系統(tǒng)配置工具來(lái)實(shí)現(xiàn)全站鏈路的可視化。具體如下面四張圖所示：

2.4.2 鏈路綜合診斷

本系統(tǒng)既采集站控層數(shù)據(jù)，又采集過(guò)程層GOOSE/SV報(bào)文，當(dāng)鏈路又異常時(shí)，站控層會(huì)有相應(yīng)的鏈路異常報(bào)文，詞報(bào)文可以知道鏈路異常情況，但無(wú)法診斷分析。本系統(tǒng)在此基礎(chǔ)上，同時(shí)判斷過(guò)程層報(bào)文情況，兩者相結(jié)合整體判斷鏈路情況。

3 實(shí)施效果

3.1實(shí)施后的優(yōu)點(diǎn)

專業(yè)管理涉及調(diào)控中心二次技術(shù)室、運(yùn)維檢修部變電運(yùn)檢室，適用于所有智能變電站，滿足不同廠家設(shè)備的要求，適應(yīng)各種二次設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視。主要有以下效果：

1）減少運(yùn)維工作量：按運(yùn)規(guī)要求開(kāi)展定值、壓板的復(fù)核工作，所有定值打印后逐條進(jìn)行核對(duì)，壓板逐個(gè)校核其投退的正確性，對(duì)運(yùn)維人員來(lái)說(shuō)都有很大的工作量，特別是實(shí)現(xiàn)定值自動(dòng)校核后，使得遠(yuǎn)方切換定值區(qū)成為可能，亦將減少運(yùn)檢人員來(lái)回奔波，提升電網(wǎng)運(yùn)行方式的倒換速度，可及時(shí)保證定值隨電網(wǎng)方式發(fā)生改變，保證電網(wǎng)安全可靠運(yùn)行；

2）提升設(shè)備運(yùn)行可靠性：自動(dòng)巡檢代替人工校核，將避免人員責(zé)任心不強(qiáng)、業(yè)務(wù)水平不高產(chǎn)生的錯(cuò)誤，特別是壓板檢測(cè)，如果運(yùn)行規(guī)程模糊不清或者運(yùn)維人員使用困難，那漏投、誤投壓板將在所難免。實(shí)現(xiàn)自動(dòng)巡檢后，將有效解決保護(hù)定值壓板的狀態(tài)監(jiān)測(cè)問(wèn)題，為二次設(shè)備狀態(tài)檢修創(chuàng)造了條件。

3）圖形化顯示：圖形化方式展示站內(nèi)光纖物理鏈路、二次虛回路、保護(hù)狀態(tài)的可視化在線監(jiān)測(cè)及智能診斷，并為智能變電站運(yùn)維檢修安全措施進(jìn)行在線校核與預(yù)警，為運(yùn)維檢修人員提供直觀的狀態(tài)確認(rèn)手段。

3.2指標(biāo)提升情況

專業(yè)管理指標(biāo)設(shè)定有：定值誤整定率、壓板誤操作率、定值壓板校核及時(shí)率、鏈路異常率，控制這些指標(biāo)將有效提升同業(yè)對(duì)標(biāo)的“變電精益化管理指數(shù)”和“電網(wǎng)安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警工作評(píng)價(jià)指數(shù)”。

定值壓板自動(dòng)校核和人工核對(duì)相比，將有效降低錯(cuò)誤發(fā)生的概率，減少定值誤整定、壓板誤操作，將極大提高定值壓板校核的及時(shí)率，提升正常檢修和裝置故障處理的安全措施，及時(shí)發(fā)出電網(wǎng)安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警信號(hào)。

4 結(jié)語(yǔ)

強(qiáng)化智能變電站運(yùn)行管理，推廣保護(hù)設(shè)備在線監(jiān)測(cè)與智能診斷裝置，實(shí)現(xiàn)全站二次設(shè)備及二次回路可視化展示、裝置鏈路缺陷的快速定位和高效處置、運(yùn)維檢修操作二次防誤預(yù)警以及二次虛回路誤接線和誤設(shè)置預(yù)警、為智能站二次設(shè)備故障處理及運(yùn)維檢修操作提供有效的使用工具，提升智能變電站運(yùn)維水平。深化以數(shù)字化推動(dòng)管理轉(zhuǎn)型的工作，基于電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)，通過(guò)加強(qiáng)管理和技術(shù)分析，結(jié)合未來(lái)電力技術(shù)飛速發(fā)展的需要，對(duì)電力設(shè)備進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)運(yùn)行設(shè)備的各種參數(shù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備的潛在故障和正在實(shí)現(xiàn)電氣設(shè)備的狀態(tài)檢修，對(duì)智能電網(wǎng)的安全可靠運(yùn)行提供有力保障。