基于WAMS的智能電網(wǎng)保護(hù)控制系統(tǒng)的策略研究

陳亞琨　李曉潔　李云松　王一妹

【摘 要】廣域測(cè)量系統(tǒng)（WAMS，Wide Area Measurement System）作為智能電網(wǎng)保護(hù)控制系統(tǒng)的信息來源，其通信網(wǎng)絡(luò)性能也成為智能電網(wǎng)保護(hù)系統(tǒng)的研究熱點(diǎn)。在電網(wǎng)生產(chǎn)中，重要線路保護(hù)通道一般應(yīng)具備兩條獨(dú)立的路由，滿足“雙設(shè)備、雙路由、雙電源”的要求。為了提高保護(hù)業(yè)務(wù)抵抗多點(diǎn)通道故障的安全可靠性，增強(qiáng)保護(hù)業(yè)務(wù)抗風(fēng)險(xiǎn)能力和通信通道組網(wǎng)靈活性，目前具備A/B雙通道的保護(hù)設(shè)備正在逐步替換原有的單通道保護(hù)設(shè)備，但在運(yùn)行中存在通道組網(wǎng)方式復(fù)雜、加重傳輸設(shè)備保護(hù)業(yè)務(wù)重載、不利于快速故障定位等問題，本文旨在結(jié)合主要保護(hù)通道組織方式，并根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行情況提出安全可靠經(jīng)濟(jì)的通道組織方式，為智能電網(wǎng)保護(hù)控制提供新的分析手段，從保護(hù)控制層面有力支撐國(guó)家的堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略。

【關(guān)鍵詞】電力系統(tǒng)通信;WAMS;繼電保護(hù);A/B口保護(hù)裝置;通信運(yùn)行方式

中圖分類號(hào)： TM743;TM930 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2019）30-0053-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.30.025

0 引言

當(dāng)前輸電線路的保護(hù)業(yè)務(wù)組織方式主要有三種，第一種是兩套保護(hù)裝置均為單口配置，每套裝置配置一條通信通道;第二種是兩套保護(hù)裝置均為A/B口配置，每套裝置配置兩條通信通道;第三種是保護(hù)裝置為單口配置，通信通過加裝2M 1+1切換裝置實(shí)現(xiàn)雙通道運(yùn)行。為了提高保護(hù)業(yè)務(wù)抵抗多點(diǎn)通道故障的安全可靠性，保護(hù)業(yè)務(wù)的通信通道雙重化配置是目前最為安全、有效、便捷的方式。本文在梳理分析當(dāng)前主要保護(hù)通道組織方式的基礎(chǔ)上，根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行情況，探討安全可靠經(jīng)濟(jì)的通道組織方式。

1 保護(hù)裝置與通信通道接線方式梳理

當(dāng)前輸電線路繼電保護(hù)裝置生產(chǎn)廠家主要有國(guó)電南自、南瑞繼保、北京四方、許繼、長(zhǎng)園深瑞及ABB等，繼電保護(hù)裝置接口形式可分為單口和雙口兩種，主流通信通道的類型為光纖專用芯及2M復(fù)用。

傳輸設(shè)備的2M復(fù)用信號(hào)通過保護(hù)接口裝置進(jìn)行電光轉(zhuǎn)換，再通過光纖和保護(hù)裝置進(jìn)行接口對(duì)接。單口光纖專用芯接線方式無需通過保護(hù)接口裝置進(jìn)行轉(zhuǎn)接，直接通過光纖專用芯和保護(hù)裝置進(jìn)行對(duì)接。

傳輸設(shè)備的兩路2M復(fù)用信號(hào)分別通過兩套保護(hù)接口裝置進(jìn)行電光轉(zhuǎn)換，再通過光纖分別和保護(hù)裝置的A/B口進(jìn)行對(duì)接。雙口光纖專用保護(hù)芯接線方式一路信號(hào)采用光纖專用芯，另一路信號(hào)采用2M復(fù)用形式分別和保護(hù)裝置的A/B口進(jìn)行對(duì)接。光纖和2M復(fù)用混合接線方式一路信號(hào)采用光纖專用芯，另一路信號(hào)采用2M復(fù)用形式分別和保護(hù)裝置的A/B口進(jìn)行對(duì)接。

1 輸電線路保護(hù)業(yè)務(wù)通信通道承載方式分析

目前電網(wǎng)生產(chǎn)中承載保護(hù)業(yè)務(wù)的通信通道形式比較多樣，主流為2M復(fù)用（需要配置保護(hù)接口裝置）和光纖專用芯（無需配置保護(hù)接口裝置），其中又以2M復(fù)用形式最具典型意義，下文以2M復(fù)用形式為例對(duì)線路保護(hù)業(yè)務(wù)承載方式進(jìn)行分析與梳理其他通道形式以此類推。

1.1 線路兩套保護(hù)裝置均為單口

1.1.1 運(yùn)行方式

線路的兩套保護(hù)裝置均為單口，每一套裝置配置一條通道，兩套裝置通道相互獨(dú)立，滿足“三雙”要求。通信光纜或設(shè)備單點(diǎn)故障時(shí)，單套保護(hù)裝置通信中斷，另一套裝置通信正常，業(yè)務(wù)不中斷，一次系統(tǒng)單保護(hù)運(yùn)行。

1.1.2 運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)分析

（1）調(diào)度監(jiān)控：?jiǎn)翁妆Ｗo(hù)裝置通過單套通信設(shè)備傳輸，組網(wǎng)簡(jiǎn)單明了，保護(hù)專業(yè)、通信專業(yè)只需要監(jiān)控單套運(yùn)行設(shè)備，監(jiān)控壓力小。

（2）運(yùn)行檢修：光纜、傳輸設(shè)備檢修期間，通道需進(jìn)行迂回，迂回、恢復(fù)期間線路單保護(hù)運(yùn)行，安全風(fēng)險(xiǎn)較大;通信電源檢修期間，保護(hù)接口裝置退出運(yùn)行，一次系統(tǒng)單保護(hù)運(yùn)行，安全風(fēng)險(xiǎn)較大。

（3）應(yīng)急保障：保護(hù)通道故障時(shí)，需保護(hù)專業(yè)、通信專業(yè)共同配合，手動(dòng)切換至臨時(shí)通信通道，通道恢復(fù)時(shí)間長(zhǎng)。

（4）資源配置：每套保護(hù)配置一條通道，資源占用率低，通道配置容易。資源充足時(shí)，可配置冷備應(yīng)急路由。

1.2 線路兩套保護(hù)裝置均為A/B口

220kV級(jí)以上電壓等級(jí)變電站一般配置兩套獨(dú)立的傳輸設(shè)備，當(dāng)輸電線路的兩套保護(hù)裝置均為A/B口時(shí)，通常每套裝置的A接口和B接口交替采用第一路由和第二路由（以下簡(jiǎn)稱“一二、二一”路由方式，并以此類推），第一路由和第二路由滿足“三雙”要求，通信光纜或設(shè)備單點(diǎn)故障時(shí)，線路依然可保持雙套保護(hù)運(yùn)行。方式如圖7所示。

1.2.1 運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)分析

（1）調(diào)度監(jiān)控：?jiǎn)翁妆Ｗo(hù)裝置均通過雙通信通道傳輸，保護(hù)專業(yè)監(jiān)控工作不變，通信專業(yè)需對(duì)兩條通道進(jìn)行監(jiān)控，監(jiān)控壓力較大。

（2）運(yùn)行檢修：光纜、傳輸設(shè)備、通信電源檢修期間，保護(hù)業(yè)務(wù)安全性有所降低，但線路保持雙套保護(hù)運(yùn)行，檢修靈活性較高，安全風(fēng)險(xiǎn)有所降低。

（3）應(yīng)急保障：每套保護(hù)配置兩條通道，單條路由故障，線路保持雙套保護(hù)運(yùn)行。

（4）通道資源配置：一條線路的兩套保護(hù)需占用4條2M復(fù)用通道。通道方式安排難度大，導(dǎo)致或加重光纜、設(shè)備重載隱患，但可提高保護(hù)業(yè)務(wù)安全性。

1.3 線路一套保護(hù)裝置為A/B口，另一套為單口

1.3.1 運(yùn)行方式

部分線路存在一套保護(hù)裝置為A/B口，另一套采用單口配置的情況，采用兩條滿足“三雙”要求路由。

1.3.2 運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)分析

（1）調(diào)度監(jiān)控：保護(hù)專業(yè)監(jiān)控工作不變，通信專業(yè)需對(duì)3條通道進(jìn)行監(jiān)控，監(jiān)控壓力較大。

（2）運(yùn)行檢修：光纜、傳輸設(shè)備、通信電源檢修期間，保護(hù)業(yè)務(wù)安全性有所降低，但線路至少保證單套保護(hù)運(yùn)行，檢修靈活性較高，安全風(fēng)險(xiǎn)有所降低。

（3）應(yīng)急保障：一套為A/B口時(shí)，另一套單口時(shí)，單條路由故障，線路至少保證單套保護(hù)運(yùn)行。

（4）通道資源配置：一條線路的兩套保護(hù)需占用3條2M復(fù)用通道。通道方式安排難度有所加大，導(dǎo)致或加重光纜、設(shè)備重載隱患，但可一定程度上提高保護(hù)業(yè)務(wù)安全性。

1.4 對(duì)比分析

調(diào)度監(jiān)控方面，單口配置保護(hù)通道監(jiān)控最為簡(jiǎn)單，其余配置模式下，監(jiān)控通道數(shù)量及監(jiān)控網(wǎng)管數(shù)量增多。運(yùn)行檢修、應(yīng)急保障方面，兩套保護(hù)裝置均為A/B口的模式業(yè)務(wù)可靠性最高，兩套保護(hù)裝置均為單口的模式業(yè)務(wù)可靠性最低。資源配置方面，兩套保護(hù)裝置均為A/B口的模式下通道方式安排復(fù)雜，但提高了保護(hù)業(yè)務(wù)運(yùn)行可靠性。

2 通信通道推薦組織方式

2.1 保護(hù)業(yè)務(wù)通信通道承載方式原則

保護(hù)業(yè)務(wù)的通信組網(wǎng)方式在保障安全的前提下應(yīng)簡(jiǎn)單明了，易于維護(hù)，方便檢修并具備一定的抗風(fēng)險(xiǎn)能力和應(yīng)急能力，同時(shí)還應(yīng)統(tǒng)籌考慮通信設(shè)備、光纜的“重載”情況。綜合上述因素，并考慮線路業(yè)務(wù)可靠性、系統(tǒng)整體風(fēng)險(xiǎn)、資源情況，推薦以下兩種通道配置模式：

2.1.1 專用纖芯+2M復(fù)用

隨線路架設(shè)有光纜，線路長(zhǎng)度在50km以下，且線路兩端具備迂回的光纖路由時(shí)，線路保護(hù)通道宜采用“專用光纖+2M復(fù)用”配置模式，通道配置如圖1所示。

圖1 “專用光纖+2M復(fù)用”通道配置模式

通信資源滿足三條路由的情況下，路由安排推薦為“一二、一三”模式（第一套保護(hù)裝置A口采用路由通道1，B口采用路由通道2;第二套保護(hù)裝置A口采用路由通道1，B口采用路由通道3）。其中，一通道指本體路由或最優(yōu)路由，二、三通道為迂回路由。通信資源僅可滿足兩條路由的情況下，路由安排為“一二、一二”模式。

2.1.2 2M復(fù)用+2M復(fù)用

當(dāng)線路長(zhǎng)度在50km以上時(shí)，線路保護(hù)通道宜采用“2M復(fù)用+2M復(fù)用”方式，通道配置如圖2所示。通信資源滿足三條路由的情況下，路由安排推薦為“一二、一三”模式。通信資源僅可滿足兩條路由的情況下，路由安排為“一二、一二”模式。

3 結(jié)語

保護(hù)業(yè)務(wù)的通信通道雙重化配置大幅度提高了保護(hù)業(yè)務(wù)抗風(fēng)險(xiǎn)能力和應(yīng)急能力，降低了通信專業(yè)和保護(hù)專業(yè)搶修工作量，組網(wǎng)方式簡(jiǎn)單，易于維護(hù)，方便檢修，除了本文中提到的A/B口組網(wǎng)方式外，在一些特定場(chǎng)景下，特別是在不滿足A/B口保護(hù)裝置改造條件的情況下，也可采用通道側(cè)加裝2M切換裝置的方式進(jìn)行通道雙重化配置，但該方式引入額外的設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)和信號(hào)時(shí)延，需關(guān)注兩方面：一是合理選擇裝置類型、切換模式（有損切換/無損切換），確保通道在時(shí)延、可靠性等方面符合保護(hù)專業(yè)要求;二是需進(jìn)一步開展相關(guān)研究和設(shè)備匹配工作，進(jìn)一步完善相關(guān)運(yùn)行規(guī)程和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]Q/GDW 11637-2016 2M保護(hù)通道切換裝置技術(shù)規(guī)范[S].北京：國(guó)家電網(wǎng)公司，2016.

[2]潘濟(jì)猛，孫永先，申狄秋，等.智能變電站光纖縱差保護(hù)裝置同步方案比較[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2010（9）.

[3]侯建明.通信通道承載繼電保護(hù)業(yè)務(wù)方式探討[J].信息通信，2014，9（141）：196.

[4]DL/T 364-2010光纖通道傳輸保護(hù)信息通用技術(shù)條件[S].北京：國(guó)家能源局，2010.

[5]Q/GDW 760-2012電力通信運(yùn)行方式管理規(guī)定[S].北京：國(guó)家電網(wǎng)公司，2012.