繼電保護(hù)裝置態(tài)勢感知及輔助決策的智能運(yùn)維系統(tǒng)

甄理

摘要：繼電保護(hù)是電力系統(tǒng)的重要組成部分，繼電保護(hù)系統(tǒng)在運(yùn)行中發(fā)生故障，會給電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行造成影響。本文對繼電保護(hù)裝置態(tài)勢感知及輔助決策的智能運(yùn)維系統(tǒng)進(jìn)行分析，以供參考。

關(guān)鍵詞：繼電保護(hù);態(tài)勢感知;輔助決策

引言

隨著技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，在變電站中，使用繼電保護(hù)設(shè)備較為普遍，由于變電站的磁場較強(qiáng)，再加上其高壓設(shè)備較多，若強(qiáng)電磁干擾設(shè)備，極易引發(fā)安全事故。大氣干擾或供電系統(tǒng)的外干擾也會影響弱電設(shè)備，但隨著我國繼電保護(hù)技術(shù)的增強(qiáng)，可有效保護(hù)變電站。

1變電站繼電保護(hù)的工作原理

在運(yùn)用繼電保護(hù)技術(shù)保護(hù)變電站的過程中，其目標(biāo)也較為明確，利用該技術(shù)后，可使變電站供電變得更加可靠。檢修繼電保護(hù)設(shè)備時(shí)，可提升該設(shè)備的可用系數(shù)與可靠性，防止出現(xiàn)傳統(tǒng)檢修方式的不足，并使相關(guān)設(shè)備的壽命得以延長，進(jìn)而使用戶用電變得更加安全、可靠。與此同時(shí)，保護(hù)用電設(shè)備的安全也能促進(jìn)相關(guān)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，當(dāng)前，在電力系統(tǒng)行業(yè)內(nèi)，正廣泛應(yīng)用繼電保護(hù)技術(shù)，且相關(guān)的保護(hù)裝置也可進(jìn)行遠(yuǎn)程輸送，技術(shù)人員可利用其數(shù)字化的特征，盡快實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)搶修。當(dāng)前的搶修方式與過去有所不同，由預(yù)知性檢修替代了計(jì)劃性檢修，使檢修的盲目性有效降低，改變了過去由經(jīng)驗(yàn)來判斷檢修的方式。

2繼電保護(hù)所發(fā)揮的作用

繼電保護(hù)在電力系統(tǒng)發(fā)生內(nèi)部故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，能夠智能識別電力系統(tǒng)本身的故障或危及安全運(yùn)行的事件，根據(jù)故障的性質(zhì)，在保護(hù)裝置可能實(shí)現(xiàn)的最短時(shí)間和最小范圍內(nèi)，將運(yùn)行的故障設(shè)備從系統(tǒng)中切除，或及時(shí)發(fā)出報(bào)警信號。具體而言，主要功能包括：（1）監(jiān)控電力系統(tǒng)中設(shè)備的運(yùn)行，當(dāng)被保護(hù)的設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，相應(yīng)的繼電保護(hù)裝置迅速精確地給故障元件相關(guān)的斷路器設(shè)備發(fā)出跳閘指令，讓故障設(shè)備第一時(shí)間從電力系統(tǒng)中切除，將事故影響范圍降到最小，降低對電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定供電的影響。（2）科學(xué)智能傳達(dá)電氣設(shè)備各種不正常運(yùn)行狀態(tài)，并根據(jù)不正常運(yùn)行狀態(tài)和設(shè)備運(yùn)維條件的迥異而發(fā)出相應(yīng)的指令，警醒值班工作人員及時(shí)高效地采取相應(yīng)的措施，或可由自動(dòng)裝置自動(dòng)進(jìn)行相關(guān)的跳閘及控制。（3）實(shí)現(xiàn)對電力系統(tǒng)設(shè)備的自動(dòng)化控制和遠(yuǎn)程操作，以及對工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)控制。

3繼電保護(hù)的常見故障類型

所有互感器的二次繞組回路都必須有且只能有一點(diǎn)接地?，F(xiàn)場由于等電位地網(wǎng)及二次回路接地不規(guī)范，二次電氣設(shè)備繁多且二次回路接線復(fù)雜，再加上電纜絕緣老化以及人為接線錯(cuò)誤等因素，導(dǎo)致二次回路經(jīng)常出現(xiàn)多點(diǎn)接地的安全隱患，在外部嚴(yán)重干擾情況下，出現(xiàn)繼電保護(hù)裝置誤動(dòng)作或拒動(dòng)的安全事故。如當(dāng)PT二次回路出現(xiàn)多點(diǎn)接地，在一次系統(tǒng)出現(xiàn)接地故障的時(shí)候，因故障點(diǎn)電位及變壓器中性點(diǎn)電流的影響，造成保護(hù)裝置采樣到的二次電壓與實(shí)際故障相電壓不一致，對保護(hù)裝置的動(dòng)作行為產(chǎn)生影響，出現(xiàn)保護(hù)拒動(dòng)或者誤動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn);當(dāng)CT二次回路出現(xiàn)多點(diǎn)接地，當(dāng)一次系統(tǒng)出現(xiàn)接地故障的時(shí)候，因二次電流回路存在分流，導(dǎo)致保護(hù)裝置采樣到的電流出現(xiàn)一定的偏差，對保護(hù)裝置的動(dòng)作行為產(chǎn)生影響，出現(xiàn)保護(hù)拒動(dòng)或者誤動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)。

4開展變電站繼電保護(hù)的具體試驗(yàn)

技術(shù)人員在試驗(yàn)前，需仔細(xì)檢測繼電保護(hù)裝置內(nèi)部的電流與電壓值，其方式可選用合并器內(nèi)部的光數(shù)字信號，傳統(tǒng)繼電保護(hù)裝置的測試儀器只能將模擬量輸出，而當(dāng)前的新型測試儀，即光數(shù)字信號儀器，在開展測試的過程中，該儀器可借助保護(hù)裝置內(nèi)部的光纖進(jìn)行直接輸入測試，此方式有效避免了相應(yīng)誤差，減少了多種傳統(tǒng)式檢驗(yàn)步驟，如采樣精度或零漂等，節(jié)約保護(hù)成本的同時(shí)，也改善了保護(hù)裝置的使用效率與效果。為滿足繼電保護(hù)裝置的實(shí)際需求，工作人員還需嚴(yán)格保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)間間隔，若其傳輸時(shí)間差距較大或并未同步，應(yīng)合理選擇保護(hù)裝置，并對母線保護(hù)或變壓器保護(hù)等實(shí)行科學(xué)的測試與管理。

5智能電網(wǎng)的繼電保護(hù)新技術(shù)研

以往的繼電保護(hù)系統(tǒng)采集的信息主要是單端量或雙端量，數(shù)據(jù)信息有較大的局限性，無法適應(yīng)現(xiàn)代智能電網(wǎng)繼電保護(hù)需求，不利于國家電網(wǎng)安全運(yùn)行。而廣域保護(hù)技術(shù)主要以電網(wǎng)的子集作為分析和處理最小單位，之后在整個(gè)電網(wǎng)域的范圍內(nèi)對多個(gè)子集信息進(jìn)行匯總分析，準(zhǔn)確判斷電網(wǎng)出現(xiàn)故障的位置及原因，最后得出解決問題的方法。在廣域保護(hù)技術(shù)中，最大的優(yōu)點(diǎn)是安全自動(dòng)控制系統(tǒng)，不但能對故障進(jìn)行處理，還能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)復(fù)位，以提高繼電保護(hù)裝置的自適應(yīng)能力和工作效率，進(jìn)而維護(hù)智能電網(wǎng)的穩(wěn)定性和安全性。

6態(tài)勢感知

繼電保護(hù)運(yùn)維手段多以人工為主，裝置上送的告警信息不能直觀反映各個(gè)保護(hù)功能的狀態(tài)。且保護(hù)功能運(yùn)行與否涉及的因素很多，靠運(yùn)維巡檢人員無法準(zhǔn)確、迅速地得到現(xiàn)場運(yùn)行保護(hù)裝置中各個(gè)保護(hù)功能的實(shí)際運(yùn)行情況，也無法從全局角度短時(shí)間制定出準(zhǔn)確的運(yùn)維策略，甚至可能導(dǎo)致電力系統(tǒng)一次設(shè)備處于“無保護(hù)”狀態(tài)，給電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來隱患。最新的智能站保護(hù)裝置已經(jīng)具備綜合了保護(hù)信息的保護(hù)功能狀態(tài)評估功能，但對于存量變電站保護(hù)設(shè)備，迫切需要實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能狀態(tài)評估功能，提高保護(hù)運(yùn)維水平。這類保護(hù)設(shè)備不具備標(biāo)準(zhǔn)化詞條、模型，難以采用統(tǒng)一的方法進(jìn)行保護(hù)功能狀態(tài)評估。為此，提出了基于保護(hù)信息模糊識別的變電站保護(hù)設(shè)備功能狀態(tài)的判別方法。

7輔助決策

保護(hù)遠(yuǎn)程運(yùn)維數(shù)據(jù)通過調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)送至調(diào)度主站的保護(hù)運(yùn)行信息采集平臺，進(jìn)入當(dāng)前數(shù)據(jù)分析區(qū)，即實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)。當(dāng)前數(shù)據(jù)分析區(qū)的數(shù)據(jù)會同步轉(zhuǎn)存至歷史數(shù)據(jù)池，并判斷是否有告警觸發(fā)輔助決策：存在異常告警的情況下，一方面進(jìn)行影響性分析，包括保護(hù)功能狀態(tài)、自主巡檢結(jié)果以及告警信息處理等;另一方面進(jìn)行歷史庫檢索，查看類似異常以及處理方法。兩方面共同生成檢修輔助決策。運(yùn)維檢修人員根據(jù)輔助決策信息，完成對二次設(shè)備異常的處理后，應(yīng)將此次異常處理的詳細(xì)過程及結(jié)果輸入進(jìn)歷史數(shù)據(jù)池，作為經(jīng)驗(yàn)積累不斷豐富決策庫內(nèi)容。

8遠(yuǎn)程運(yùn)維

基于虛擬鏈接及網(wǎng)關(guān)透明轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)，可以使位于主站端的調(diào)試工具軟件遠(yuǎn)程直接訪問子站端的繼電保護(hù)裝置，有利于設(shè)備廠家技術(shù)專家遠(yuǎn)程協(xié)助快速處理現(xiàn)場問題，縮短消缺耗時(shí)。遠(yuǎn)程運(yùn)維應(yīng)支持召喚裝置內(nèi)部日志文件和數(shù)據(jù)等調(diào)試級應(yīng)用。從安全角度出發(fā)，遠(yuǎn)程運(yùn)維不允許主站端的調(diào)試軟件直接接入變電站監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，因此訪問站內(nèi)裝置必須經(jīng)過縱向加密裝置和出口網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)。可以利用變電站內(nèi)的保信子站裝置作為子站端出口的透明網(wǎng)關(guān)，并通過已有的通信通道建立主子站之間的虛擬連接，完成對上對下通信。這種結(jié)構(gòu)使得采用串口接入透明網(wǎng)關(guān)的裝置也能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程調(diào)試。

結(jié)束語

總而言之，隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，電力需求量逐漸擴(kuò)大，智能電網(wǎng)建設(shè)對我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要的意義，而繼電保護(hù)技術(shù)是智能電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的排頭兵，是電網(wǎng)向智能化、數(shù)字化發(fā)展的基礎(chǔ)。因此，電力工作人員一定要認(rèn)識到繼電保護(hù)的重要性，加強(qiáng)繼電保護(hù)技術(shù)的研究工作，為智能電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行提供基礎(chǔ)保障，促進(jìn)智能電網(wǎng)健康可持續(xù)發(fā)展。

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