保護(hù)動(dòng)作擴(kuò)大化行為分析系統(tǒng)的研究與建立

摘 要：繼電保護(hù)裝置是電力系統(tǒng)的重要組成部分，保護(hù)裝置是否正確動(dòng)作對(duì)保證電力系統(tǒng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，防止事故發(fā)生和擴(kuò)大起到關(guān)鍵性的決定作用。文章主要介紹通過對(duì)220kV變電站內(nèi)設(shè)備中的一個(gè)保護(hù)設(shè)備動(dòng)作，擴(kuò)大化分析該站內(nèi)所有的保護(hù)設(shè)備，辨別動(dòng)作的保護(hù)與相鄰保護(hù)的動(dòng)作情況、各動(dòng)作保護(hù)的邏輯關(guān)系、所動(dòng)作保護(hù)是否存在擴(kuò)大化影響，并形成站內(nèi)或多個(gè)變電站內(nèi)部保護(hù)動(dòng)作實(shí)時(shí)展示，全面反映事故場(chǎng)景，使得管理人員能夠快速梳理動(dòng)作誘因及主次順序，提升保護(hù)設(shè)備運(yùn)維管理水平。

關(guān)鍵詞：繼電保護(hù)裝置；電力系統(tǒng)；保護(hù)動(dòng)作擴(kuò)大化；220kV變電站

1 概述

隨著電力系統(tǒng)的高速發(fā)展，電網(wǎng)規(guī)模日益擴(kuò)大，電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，提高電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行水平顯得尤為重要。繼電保護(hù)裝置是關(guān)系到電網(wǎng)安全可靠運(yùn)行的重要設(shè)備，是電力系統(tǒng)不可缺少的重要組成部分，保護(hù)裝置是否正確動(dòng)作將直接影響到整個(gè)系統(tǒng)是否安全穩(wěn)定的運(yùn)行。

繼電保護(hù)裝置在被保護(hù)的電氣設(shè)備，如母線、變壓器、線路等發(fā)生故障時(shí)，通過采集故障量進(jìn)行分析判斷，當(dāng)故障量滿足繼電保護(hù)裝置的動(dòng)作條件時(shí)，就會(huì)動(dòng)作，動(dòng)作的結(jié)果按照預(yù)先設(shè)定的動(dòng)作邏輯，對(duì)被保護(hù)設(shè)備發(fā)出各種命令，如跳閘、重合等。由于電力系統(tǒng)的特殊性，電氣故障的發(fā)生是不可避免的。一旦發(fā)生局部電網(wǎng)和設(shè)備事故，而得不到有效控制，就會(huì)造成對(duì)電網(wǎng)穩(wěn)定的破壞和大面積停電事故。

2 繼電保護(hù)動(dòng)作行為分析的現(xiàn)狀

傳統(tǒng)的繼電保護(hù)動(dòng)作行為分析方法主要有繼電保護(hù)測(cè)試儀和電力系統(tǒng)繼電保護(hù)動(dòng)模實(shí)驗(yàn)，但是這些分析方法主要集中在動(dòng)作的正確性和及時(shí)性驗(yàn)證，并且分析主體為一個(gè)保護(hù)設(shè)備，基于設(shè)備關(guān)聯(lián)關(guān)系及動(dòng)作情況進(jìn)行保護(hù)動(dòng)作擴(kuò)大化分析的相關(guān)研究暫時(shí)無正式文獻(xiàn)報(bào)道。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

針對(duì)以上繼電保護(hù)動(dòng)作行為分析的現(xiàn)狀，通過SOV架構(gòu)及平臺(tái)數(shù)據(jù)共享技術(shù)、J2EE、B/S架構(gòu)和SUV圖形技術(shù)等，文章研發(fā)了保護(hù)動(dòng)作擴(kuò)大化行為分析系統(tǒng)，系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

為完成保護(hù)動(dòng)作擴(kuò)大化行為分析系統(tǒng)的開發(fā)，有下面幾個(gè)關(guān)鍵問題。

（1）確定相鄰保護(hù)原則：保護(hù)動(dòng)作擴(kuò)大化分析主要針對(duì)220kV變電站內(nèi)設(shè)備一個(gè)保護(hù)設(shè)備動(dòng)作，就分析該站內(nèi)的所有設(shè)備的保護(hù)設(shè)備；若是輸電連接線路的線路保護(hù)和斷路器保護(hù)動(dòng)作，擴(kuò)大分析到對(duì)側(cè)變電站的線路保護(hù)和斷路器保護(hù)動(dòng)作情況、母線保護(hù)、主變壓器保護(hù)。（2）數(shù)據(jù)接口：基礎(chǔ)數(shù)據(jù)接口：與故障信息主站接口，接入變電站、保護(hù)設(shè)備等基本信息其中涉及到基本數(shù)據(jù)庫表若干個(gè)庫表。（3）保護(hù)動(dòng)作數(shù)據(jù)接入：與故障信息主站接口，接入變電站各個(gè)保護(hù)設(shè)備最新定值設(shè)置信息、保護(hù)設(shè)備實(shí)時(shí)動(dòng)作事件信息、故障錄波器啟動(dòng)后記錄故障前、后過程的各種電氣量等信息，其中涉及到基本數(shù)據(jù)庫表若干個(gè)庫表。（4）召喚保護(hù)數(shù)據(jù)接入方式：與故障信息主站接口中沒有的實(shí)時(shí)保護(hù)數(shù)據(jù)，采用遠(yuǎn)程命令召喚的方式處理。召喚的數(shù)據(jù)依然寫入到故障信息主站系統(tǒng)內(nèi)。召喚成功后再以數(shù)據(jù)已經(jīng)存在方式再接入使用。（5）清洗整理接口數(shù)據(jù)：與故障信息主站接入數(shù)據(jù)后，首先對(duì)需要的信息基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行校對(duì)確認(rèn)，將導(dǎo)入的無效數(shù)據(jù)、信息不完善數(shù)據(jù)、設(shè)備狀態(tài)已經(jīng)退運(yùn)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)清洗過濾掉。保證導(dǎo)入的基本數(shù)據(jù)與當(dāng)前變電站正常運(yùn)行的設(shè)備信息完全吻合準(zhǔn)確。針對(duì)故障信息主站導(dǎo)入的信息進(jìn)行過濾整理清洗，既要保證數(shù)據(jù)記錄總數(shù)正確，也要保證每條數(shù)據(jù)最新性和有效性。防止導(dǎo)入數(shù)據(jù)中存在無效數(shù)據(jù)和設(shè)備狀態(tài)已經(jīng)退運(yùn)的數(shù)據(jù)。

4 系統(tǒng)功能

4.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

主要包括220kV變電站信息、220kV變電站一次設(shè)備信息、220kV變電站保護(hù)設(shè)備信息。

4.2 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

主要包括220kV變電站網(wǎng)絡(luò)關(guān)系和保護(hù)設(shè)備鄰接關(guān)系。其中，護(hù)設(shè)備鄰接關(guān)系以220kV變電站內(nèi)保護(hù)設(shè)備與主變壓器、輸電線路進(jìn)出線間隔的保護(hù)對(duì)應(yīng)關(guān)系為基礎(chǔ)，再以輸電線路與相鄰變電站連接關(guān)系，確定保護(hù)設(shè)備鄰接關(guān)系，便于為后續(xù)保護(hù)擴(kuò)大化分析提供拓?fù)潢P(guān)系。

4.3 圖形數(shù)據(jù)

主要包括220kV變電站網(wǎng)絡(luò)圖和220kV變電站主接線圖。采用SVG圖形技術(shù)展示變電站的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖和設(shè)備主接線圖。

4.4 數(shù)據(jù)接口

主要包括信息主站保護(hù)設(shè)備數(shù)據(jù)接入、信息主站故障錄波器數(shù)據(jù)接入、變電站SCADA測(cè)控?cái)?shù)據(jù)接入。

5 擴(kuò)大化分析

5.1 擴(kuò)大化分析動(dòng)作狀態(tài)

主要分析220kV變電站內(nèi)220kV和110kV電壓等級(jí)設(shè)備的保護(hù)設(shè)備動(dòng)作情況，動(dòng)作情況大致分為三種狀態(tài)：正確動(dòng)作、該動(dòng)未動(dòng)、不該動(dòng)而動(dòng)。

5.2 擴(kuò)大化分析依據(jù)

依據(jù)主要是故障信息主站保護(hù)設(shè)備實(shí)時(shí)的保護(hù)動(dòng)作事件、故障簡(jiǎn)報(bào)、保護(hù)設(shè)備定值數(shù)據(jù)、故障錄波器記錄故障前、后過程的各種電氣量的變化情況數(shù)據(jù)、SCADA測(cè)控?cái)?shù)據(jù)。

5.3 擴(kuò)大化分析過程

若220kV變電站內(nèi)某個(gè)輸電線路設(shè)備的一個(gè)保護(hù)設(shè)備動(dòng)作，則擴(kuò)大化分析過程如下：

根據(jù)相鄰保護(hù)原則分析該站內(nèi)所有同電壓等級(jí)間隔的保護(hù)設(shè)備動(dòng)作情況。

分析該變電站所有與相鄰變電站連接輸電線路對(duì)側(cè)終端保護(hù)動(dòng)作情況，若存在電廠輸電情況，分析連接終端保護(hù)動(dòng)作情況。

分析該變電站兩個(gè)主變壓器兩套保護(hù)動(dòng)作情況。

分析該變電站的母差保護(hù)動(dòng)作情況。

分析時(shí)調(diào)用該保護(hù)設(shè)備當(dāng)時(shí)動(dòng)作情況數(shù)據(jù)信息與該保護(hù)設(shè)備保護(hù)定值進(jìn)行對(duì)比。

分析時(shí)調(diào)用該保護(hù)設(shè)備當(dāng)時(shí)動(dòng)作情況與故障錄波器當(dāng)時(shí)記錄故障前、后過程的各種電氣量的數(shù)據(jù)信息對(duì)比。

分析時(shí)調(diào)用該保護(hù)設(shè)備動(dòng)作情況與SCADA設(shè)備當(dāng)時(shí)測(cè)控?cái)?shù)據(jù)對(duì)比。

分析時(shí)如果保護(hù)設(shè)備實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)不能調(diào)取到，通過命令方式召喚當(dāng)時(shí)的數(shù)據(jù)，在召喚成功后在通過數(shù)據(jù)接口得到當(dāng)時(shí)數(shù)據(jù)。

若220kV變電站內(nèi)發(fā)生母差保護(hù)動(dòng)作，則擴(kuò)大化分析過程如下：（1）分析所有在該母線上連接的輸電線路的保護(hù)是否啟動(dòng)。（2）分析主變壓器的保護(hù)設(shè)備是否啟動(dòng)。

5.4 擴(kuò)大化分析結(jié)論

根據(jù)相鄰保護(hù)原則，將動(dòng)作保護(hù)相鄰的所有保護(hù)當(dāng)時(shí)的狀態(tài)都以不同顏色預(yù)警或顯示：正確動(dòng)作的保護(hù)顯示為綠色、不該動(dòng)而動(dòng)作的保護(hù)顯示為紅色、該動(dòng)而未動(dòng)的保護(hù)顯示藍(lán)色。

6 結(jié)束語

對(duì)保護(hù)動(dòng)作擴(kuò)大化行為分析系統(tǒng)的研究與建立項(xiàng)目的成功實(shí)施，形成了站內(nèi)或多個(gè)變電站內(nèi)部保護(hù)動(dòng)作實(shí)時(shí)展示，全面反映事故場(chǎng)景，為管理人員快速梳理動(dòng)作誘因及主次順序提供強(qiáng)有力技術(shù)支撐工具，全面提升保護(hù)設(shè)備運(yùn)維管理水平。