適應智能電網(wǎng)繼電保護整定值的在線管控策略研究

國網(wǎng)安徽省電力有限公司滁州供電公司 王成化 馬艷 吳航

1 引言

智能變電站技術是智能電網(wǎng)建設的重要組成部分。隨著智能變電站技術的發(fā)展和進步，智能電網(wǎng)的自動化程度越來越高。無人值守變電站模式提高了電力部門的管理效率，節(jié)省了電網(wǎng)運行過程中的人力，提高了經(jīng)濟效益[1]。繼電保護定值在這個過程中起到重要作用。計算和確定繼電保護裝置的整定值是保證繼電保護裝置能夠正確糾正網(wǎng)絡故障的關鍵。因此，提供傳輸服務流量的自動控制對于整個網(wǎng)絡的安全至關重要[2]。但是，整定值的計算通常由繼電保護的機構(gòu)進行，這種計算需要考慮不同運行方式下電網(wǎng)保護的不同效果，因此必須考慮計算中的靈敏度和選擇性。

2 管控繼電保護整定值的傳統(tǒng)方法

管控智能電網(wǎng)繼電保護整定值包括計算、安裝和校驗整定值。整定值的計算是需要著重考慮的一個環(huán)節(jié)，一般是由繼電保護管理部門負責整定值計算的相關工作。工作人員在計算校準值時，必須考慮各種因素，以確保繼電器不發(fā)生故障，并且功能齊全。該任務需要進行大量計算才能完全保護中繼器，并且大多數(shù)單元依靠軟件系統(tǒng)計算，以保證整定值能夠快速計算出來，維持智能電網(wǎng)整定值的正常運行[3]。

繼電保護整定值的傳統(tǒng)運維模式是專家通過相關的計算機程序獲取繼電保護裝置的相干值，將繼電保護系統(tǒng)的整定值傳真或電子郵件發(fā)送給技術服務部門，繼電保護運維人員設定值。為保證設定值的正確性，輸入最終設定值后需要人工檢查。這種測量流量的傳統(tǒng)方式不僅要求極高，而且由于人為操作容易出錯，不利于電網(wǎng)的運行。

雖然大多數(shù)繼電站保護裝置的計算和獲取是自動化的，但安裝值的工作過程非常碎片化，以至于識別過程非常碎片化，由于系統(tǒng)設計中缺乏連通性，數(shù)據(jù)無法合并接收到的信息。因此，為了確保電網(wǎng)的平穩(wěn)運行，電力公司已經(jīng)開始構(gòu)建繼電器系統(tǒng)保護信息。繼電保護裝置的實時工作狀態(tài)和內(nèi)部值信息可以根據(jù)接收到的信息遠程改變，從而可以將繼電保護裝置的值遠程調(diào)整到網(wǎng)絡管理級別，及時檢查繼電保護裝置整定值信息。此外，將有序值表中的信息與繼電保護裝置的總值進行比較，以確保保護裝置在運行過程中能夠精確匹配。

3 整定值在線管理

利用信息技術實現(xiàn)電網(wǎng)自動化運行，為電網(wǎng)調(diào)度提供技術支持。信息技術在定值系統(tǒng)中的應用，可以使繼電保護的計算和規(guī)劃更加精確，實現(xiàn)遠程整定值的安裝和驗證，減少了繼電保護裝置發(fā)生故障的可能性。

3.1 實現(xiàn)方法概述

為了實現(xiàn)整個繼電保護設備的在線管控，繼電保護設備的控制系統(tǒng)必須基于信息繼電保護系統(tǒng)功能，執(zhí)行適當?shù)暮妥詣拥南尬唤档凸δ埽仨毎凑毡O(jiān)控安全指令的要求操作數(shù)字控制系統(tǒng)[4]。此外，需要實現(xiàn)網(wǎng)絡通信系統(tǒng)的功能，保證連接系統(tǒng)之間信息的實時傳輸，最好調(diào)整繼電保護系統(tǒng)。網(wǎng)絡對繼電的保護裝置進行檢查時，首先需要得到一個與格式匹配的值，并傳送給繼電的控制系統(tǒng)，以便其解析單個設定值文件，然后應用設定值安裝。模式識別算法可以有效地解決定義復雜度的問題。繼電保護網(wǎng)絡控制系統(tǒng)可以通過手動啟動或臨時啟動進行校準，以確保配置的準確性。

3.2 整定值自動下裝

系統(tǒng)網(wǎng)絡架構(gòu)如圖1所示。傳統(tǒng)利用定值整定系統(tǒng)計算生成的定值單以紙質(zhì)為載體,其數(shù)據(jù)適用于人工查看,無法被計算機軟件識別。由圖1可知，通過信息化技術實現(xiàn)本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流程,將整定計算軟件輸入結(jié)果傳送給繼電保護整定值管理系統(tǒng),并被繼電保護整定值管理系統(tǒng)正確識別。因繼電保護定值整定軟件部署于安全Ⅲ區(qū)，繼電保護整定值位于系統(tǒng)管理主體，數(shù)據(jù)傳輸只能在單向安全數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩綦x裝置傳輸整定值，該數(shù)據(jù)載體使用單個文件系統(tǒng)作為檢查點。傳輸值低于單個文件，確保安全和單向數(shù)據(jù)傳輸。具體方法是在計算機軟件輸出后確定序列值，整定一個文件，網(wǎng)絡通信可以將整定值寫入文件，將整定值寫入保護服務器上的硬盤，傳輸保護通過硬盤管理系統(tǒng)讀取文件信息，識別配置值，正確識別值識別系統(tǒng)策略執(zhí)行后，D 型數(shù)據(jù)替換服務，由整定值下裝模塊嚴格按照數(shù)據(jù)召喚→預修改→返校確認→修改確認→執(zhí)行等步驟，逐項下裝至繼電保護裝置中[5]，信息處理步驟如下。

圖1 系統(tǒng)的網(wǎng)絡架構(gòu)

一是繼電保護人員輸入計算程序所需的參數(shù)，得到繼電的保護值，生成CIMGE 格式的整定指令文件，發(fā)送給安全區(qū)的繼電器，通過電力系統(tǒng)反向隔離裝置，保護設置管理系統(tǒng)應用服務器的固定目錄。

二是管理系統(tǒng)值中繼保護系統(tǒng)定期檢查目錄是否有新文件或文件更改，并按規(guī)則分析單個文件中的具體整定值。如果解析失敗，會生成警報。如果解析正確，則生成配置命令并發(fā)送給后端通信進程。

三是前端進程執(zhí)行命令，經(jīng)過演示驗證多個流程，如完成繼電保護安裝流程，將全流程送至空間站。如果執(zhí)行成功則發(fā)出警告并保存在歷史庫中，如果執(zhí)行不成功則發(fā)出警告并將失敗的條目保存在歷史庫中。最后一步是將當前呼叫中繼設置點與設置點表進行比較。根據(jù)比對結(jié)果，又進行了一次修正，成功確認警告。由于整個過程可以自動進行，不需要將保護繼電器從正常操作中移除，在安裝和調(diào)整繼電保護裝置時，繼電保護裝置會被暫時閉鎖，因此，可能存在立即拒收裝置的情況。

3.3 整定值數(shù)據(jù)識別方法

為了實現(xiàn)網(wǎng)絡控制提供的繼電保護整定值，需要完善定義其整定值的數(shù)據(jù)識別系統(tǒng)。在傳統(tǒng)的定點操作系統(tǒng)中，因為繼電故障的防御系統(tǒng)和傳統(tǒng)的定點操作系統(tǒng)是兩個獨立的部分，工作過程中數(shù)據(jù)無法分離。為了有效實現(xiàn)繼電保護，需要重新定義整定值文件格式，創(chuàng)建一個與數(shù)據(jù)實際匹配的新ID。

在人機應用中，除了通過上述算法匹配并自動識別設定值外，還會給出對不匹配設定值的異常請求。此外，在數(shù)據(jù)庫中，以手動綁定的結(jié)果作為模板，可以在同一設備模型上重復使用。以上兩種方法的結(jié)合，實現(xiàn)了兩個系統(tǒng)之間設定值數(shù)據(jù)的分離。

3.4 整定值自動比對

傳統(tǒng)繼電保護裝置的判定值如果正確，需要依靠人工巡檢完成，但是由于工作時間短、任務要求高、工作強度大等多種客觀因素，人工控制方式可能會丟失報告，不能保證運行值完全準確。另外，在運行過程中，由于設備原因，會出現(xiàn)設定值偏移的現(xiàn)象，導致運行時數(shù)值設定錯誤。如果不及時發(fā)現(xiàn)這些錯誤，就會造成繼電保護裝置誤動作、拒收等隱患。繼電器保護系統(tǒng)可以通過在線規(guī)則或手動控制有效確定自動或手動繼電站保護值。通過這種方式監(jiān)測中繼電器的異常傳輸，可以及時發(fā)現(xiàn)并消除威脅，確保電網(wǎng)安全。

整定值自動下裝步驟,信息處理步驟具體步驟如下。

一是繼電保護人員對繼電保護文件與軟件進行分析，并作為標準時序文件存儲在繼電站的控制數(shù)據(jù)庫中。

二是繼電保護專家可以通過繼電控制系統(tǒng)實時獲取設備工作區(qū)域的規(guī)定值和其他值（此步驟也可以從系統(tǒng)設置結(jié)算周期的后臺自動執(zhí)行）。

三是系統(tǒng)根據(jù)動作整定值的區(qū)號，對繼電保護裝置自動值標準進行比較。如果檢測到不匹配，將生成警報并將比較結(jié)果存儲在歷史數(shù)據(jù)庫中。

四是如果比對結(jié)果一致，則比對結(jié)果直接存入歷史數(shù)據(jù)庫，無須任何請求。

五是系統(tǒng)自動分析比較結(jié)果，并提供適合分析繼電保護裝置異常原因的統(tǒng)計報告。

4 結(jié)語

繼電保護整定值在線管控提高了智能電網(wǎng)的自動化控制水平，降低了人為管理失誤導致電網(wǎng)出現(xiàn)問題的可能性，使企業(yè)獲得了更高的經(jīng)濟效益。同時，通過提供充足的技術支持，改變智能變電站的工作模式。智能變電站配套網(wǎng)絡的合理管理，支撐著智能配電網(wǎng)管理的發(fā)展。

繼電保護整定值在線管控可以對歷史數(shù)據(jù)進行反轉(zhuǎn)，實現(xiàn)繼電器整個保護值的修改過程控制，減少了人力資源和時間的浪費。因此，減少對傳統(tǒng)繼電保護整定值的控制，可以帶來顯著的經(jīng)濟效益和社會效益，體現(xiàn)了智能電網(wǎng)在設備功能方面的優(yōu)勢和便利性，為變電站建設智能電網(wǎng)提供了技術支持。