智能變電站繼電保護(hù)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)踐探索

張超科 杜亞晨

摘要：變電站繼電保護(hù)設(shè)備對(duì)保障電力系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行起著決定性作用。在智能變電站技術(shù)條件下，繼電保護(hù)設(shè)備應(yīng)大量采用數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化技術(shù)，使得傳統(tǒng)的依賴人工定檢的運(yùn)維方式能夠得到有效的解決，保證實(shí)際工作有效性的提高。

關(guān)鍵詞：智能變電站;繼電保護(hù);在線檢測(cè);應(yīng)用

近年來，隨著智能變電站的應(yīng)用和推廣，為實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)與檢修創(chuàng)造了良好的技術(shù)條件，繼電保護(hù)設(shè)備的智能化程度不斷提高，在實(shí)際工作中，相關(guān)工作人員要加強(qiáng)對(duì)這一問題的重視程度，結(jié)合智能技術(shù)的功能和運(yùn)行要求開展相關(guān)的工作，促進(jìn)智能變電站的平穩(wěn)運(yùn)行。

一、智能變電站繼電保護(hù)狀態(tài)監(jiān)測(cè)內(nèi)容分析

1.1 繼電保護(hù)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)信息

為了實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)智能變電站各組成部分運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，需要采取重點(diǎn)監(jiān)測(cè)的方式，對(duì)變電站電源、電源輸出情況、設(shè)備工作溫度、光強(qiáng)信息以及回路檢查信息進(jìn)行全面收集，通過對(duì)智能變電站主要環(huán)節(jié)的監(jiān)控，使得在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠在短時(shí)間將變電站的運(yùn)行狀況進(jìn)行直觀的展現(xiàn)，滿足了變電站故障維修和設(shè)備保養(yǎng)工作的客觀需求。

1.2 在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)信息數(shù)據(jù)傳輸體系

在智能變電站繼電保護(hù)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的工作中，由于對(duì)合并單元以及智能終端對(duì)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的要求，所以數(shù)據(jù)匯總以及分析流程需要在站控制網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行，這就導(dǎo)致變電站故障信息難以進(jìn)行快速上傳，增加了變電站故障處理時(shí)間，帶來了一定的經(jīng)濟(jì)損失。基于這一情況，在進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)規(guī)劃的過程中，需要進(jìn)行數(shù)據(jù)體系的傳輸，通過對(duì)測(cè)控裝置以及網(wǎng)絡(luò)分析儀器的合理使用，實(shí)現(xiàn)故障數(shù)據(jù)的快速交互，在進(jìn)行實(shí)際操作的過程中，技術(shù)人員需要以科學(xué)性原則為指導(dǎo)，在這一理論框架下，對(duì)系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)進(jìn)行管控，在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸體系的構(gòu)建，要充分體現(xiàn)科學(xué)性的原則，只有從科學(xué)的角度對(duì)各種元器件、各個(gè)工作環(huán)節(jié)進(jìn)行認(rèn)知，才能夠最大限度的保證在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)信息數(shù)據(jù)傳輸體系能夠滿足智能變電站繼電保護(hù)工作的客觀要求，只有在科學(xué)精神、科學(xué)手段、科學(xué)理念的指導(dǎo)下，我們才能夠以現(xiàn)有的技術(shù)條件為基礎(chǔ)，進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)信息數(shù)據(jù)傳輸體系的合理化構(gòu)建。在線監(jiān)控信息通過 SV 網(wǎng)絡(luò)以及 GOOSE 框架，將網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部信息傳輸?shù)奖O(jiān)測(cè)裝置中，監(jiān)測(cè)裝置將收到的信息通過MMS（報(bào)文規(guī)范）傳輸?shù)奖O(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，確保智能變電站保護(hù)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的合理化構(gòu)建。在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)分析儀轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)信息的股從中，需要通過網(wǎng)絡(luò)分析儀對(duì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)內(nèi)部的過程對(duì)信息進(jìn)行報(bào)文處理，并經(jīng)過報(bào)文解析，將相關(guān)信息傳輸?shù)綌?shù)據(jù)端口。這兩種在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸方式在規(guī)劃設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，需要根據(jù)實(shí)際需求，進(jìn)行必要的選擇。

二、 繼電保護(hù)二次回路在線監(jiān)測(cè)

2.1 物理鏈路通信在線監(jiān)測(cè)

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程層設(shè)備的物理鏈路拓?fù)湫畔ⅰo論采用組網(wǎng)通信方式，還是設(shè)備間通信方式。光纖通信的鏈路包括發(fā)送方光纖接口、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光纖、接收方光纖接口環(huán)節(jié)（其中發(fā)送方和接收方對(duì)應(yīng)的設(shè)備，如保護(hù)裝置、合并單元、智能終端和交換機(jī)）。從設(shè)備損壞可能導(dǎo)致光纖網(wǎng)口通信異常的角度來劃分過程層設(shè)備光纖網(wǎng)口構(gòu)成，包括以下3個(gè)層次[1]。（1）整個(gè)裝置。當(dāng)裝置電源出現(xiàn)異常時(shí)，將導(dǎo)致裝置所有的光纖網(wǎng)絡(luò)口通信出現(xiàn)異常。（2）接口插件。當(dāng)裝置光纖接口插件出現(xiàn)異常時(shí)，將導(dǎo)致插件所有的光纖網(wǎng)絡(luò)口通信出現(xiàn)異常。（3）光纖接口。當(dāng)裝置單個(gè)光纖接口出現(xiàn)異常時(shí)，將導(dǎo)致該光纖接口通信出現(xiàn)異常。光纖通信的監(jiān)視功能是在接收方完成的，在光纖鏈路異常時(shí)，接收方將無法正常的接收數(shù)據(jù)，從而判斷出光纖鏈路發(fā)生了異常，但是接收方實(shí)際上無法接判斷是鏈路的還是參與環(huán)節(jié)出現(xiàn)了問題，即無法定位到是發(fā)送方光纖接口、通信鏈路或者是接收方光纖接口出現(xiàn)異常。為了方便地實(shí)現(xiàn)光纖鏈路狀態(tài)監(jiān)視，接收設(shè)備發(fā)出的鏈路異常報(bào)警需要有明確的物理概念，一般采用針對(duì)發(fā)送設(shè)備的原則來定義。

2.2 邏輯鏈路通信在線監(jiān)測(cè)

智能變電站中，二次回路的整個(gè)生效過程是：先形成SCD文件，再導(dǎo)出裝置可識(shí)別的配置文件，然后裝置解析配置文件，并發(fā)送和接收對(duì)應(yīng)報(bào)文，解析數(shù)據(jù)。配置文件的循環(huán)冗余校驗(yàn)（CRC）機(jī)制能確保下載到裝置的配置文件和 SCD 文件的一致性，但無法保證裝置解析配置文件的正確性，所以除了物理鏈路通信在線監(jiān)測(cè)外，智能變電站過程層通信網(wǎng)絡(luò)還需要進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信內(nèi)容有效性的在線監(jiān)測(cè)，用來確保實(shí)際工程裝置生效的過程層通信配置和SCD的集成配置完全一致。按照 IFC61850 標(biāo)準(zhǔn)要求，過程層 GOOSE 和 SV 在數(shù)據(jù)交換過程中，不僅交換通信數(shù)據(jù)，還交換配置數(shù)據(jù)，這為邏輯鏈路通信的在線監(jiān)測(cè)創(chuàng)造了條件，過程層裝置間GOOSE、SV報(bào)文交互的應(yīng)用信息可以用（MAC，APPID）來唯一標(biāo)識(shí)，交互關(guān)系在 SCD文件中進(jìn)行詳細(xì)描述，SCD文件中定義了如下信息：（1）發(fā)送端 GOOSE、SV 報(bào)告控制塊，以及報(bào)告控制塊對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)集（DataSet）。（2）接收端Inputs關(guān)聯(lián)了發(fā)送端數(shù)據(jù)詳細(xì)信息。（3）GOOSE、SV發(fā)送時(shí)對(duì)應(yīng)的MAC、APPID等信息。通過上述3組信息，在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在導(dǎo)入SCD文件后，讀取GOOSE網(wǎng)絡(luò)配置（GSE）、SMV、DataSet以及功能約束數(shù)據(jù)屬性（FCDA）內(nèi)容，構(gòu)建FCDA與GSE、SMV的關(guān)聯(lián)關(guān)系，并檢索通過（Communication）節(jié)點(diǎn)，構(gòu)建GSE、SMV對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)配置信息，檢索 GOOSE 輸入（GOIN）、SV輸入（SVIN）為前綴的LN 中的Inputs信息，得到發(fā)送者的FCDA以及接收者的插件、端口信息，可以構(gòu)建過程層收發(fā)裝置拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及信息虛回路表[2]。

三、結(jié)束語

智能變電站繼電保護(hù)狀態(tài)檢修研究項(xiàng)目的開展，可最大限度地提高電力設(shè)備的利用率，減少設(shè)備停電時(shí)間，降低誤碰、誤接線、誤整定事故的概率，提高變電站保護(hù)系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性，保證電網(wǎng)的可靠運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)∶

[1]韓平，趙勇，繼電保護(hù)狀態(tài)檢修的實(shí)用化嘗試[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2016，38（19）：92-95.

[2]許偉國(guó)，張亮，數(shù)字化變電站網(wǎng)絡(luò)通信在線故障診斷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J]，電力自動(dòng)化設(shè)備，2016，30（6）：121-124.

（作者單位：國(guó)網(wǎng)河北省電力有限公司臨漳縣供電分公司）