智能變電站智能錄波器的應用研究

摘要：隨著智能電網(wǎng)的快速發(fā)展，智能錄波器的功能也在逐步完善。智能錄波器具有集成化、數(shù)字化、智能化的優(yōu)點，集成了故障錄波、網(wǎng)絡記錄分析、二次系統(tǒng)可視化、智能運維等功能。鑒于此，依托智能錄波器為執(zhí)行主體提出了一種遠方不停電傳動的功能應用，能夠減少運行維護人員和繼電保護專業(yè)人員的工作成本，提高設備的精細化管理水平。

關鍵詞：智能錄波器；智能運維；遠方不停電傳動

中圖分類號：TM774 " "文獻標志碼：A " "文章編號：1671-0797（2023）02-0009-03

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2023.02.003

0 " "引言

隨著智能電網(wǎng)建設的飛速發(fā)展，對于故障診斷和恢復具有重要參考作用的故障錄波器也展現(xiàn)出許多的新特征，因此研究適用于智能變電站的故障錄波裝置具有重要的實踐價值[1]。智能錄波器是一種可同時應用于智能變電站和常規(guī)變電站，集成了故障錄波、網(wǎng)絡記錄分析、二次系統(tǒng)可視化、智能運維、遠方傳動功能的設備，由管理單元與采集單元組成[2]。管理單元由錄波文件分析、網(wǎng)絡報文分析及結果展示、二次系統(tǒng)可視化、智能運維、遠方不停電傳動5個功能模塊組成，其中二次系統(tǒng)可視化功能模塊包含二次設備狀態(tài)在線監(jiān)視、二次虛回路在線監(jiān)視、二次過程層光纖回路在線監(jiān)視、二次回路故障診斷定位等功能；智能運維功能模塊包含變電站配置文件管控、二次檢修輔助安措、定值管理、故障信息管理和綜合分析等功能[3]。

1 " "二次回路可視化

二次回路可視化包括虛回路可視化、實回路可視化和虛實回路可視化。

虛回路可視化通過間隔層和裝置層的虛回路圖分層展示裝置、檢修壓板、虛端子、虛回路、與虛端子關聯(lián)的軟壓板等信息。檢修壓板和軟壓板狀態(tài)可實時顯示，虛回路鏈路狀態(tài)可通過虛回路連接線的顏色實時顯示。

實回路可視化通過變電站層、間隔層和裝置層的網(wǎng)絡端口連接圖分層展示裝置、交換機、端口、網(wǎng)絡連接線等信息。實回路鏈路狀態(tài)可通過網(wǎng)絡連接線的顏色實時顯示。

實回路可視化與虛回路可視化可建立關聯(lián)，通過實回路光纖連接線，進一步進行光纖傳輸?shù)奶摱俗拥奶摶芈房梢暬?，實現(xiàn)可視化分層展示。

虛實回路可視化通過間隔層和裝置層的虛實回路圖分層展示裝置、檢修壓板、虛端子、虛回路、實回路及交換機、與虛端子關聯(lián)的軟壓板等信息。檢修壓板和軟壓板狀態(tài)可實時顯示，虛回路鏈路狀態(tài)可通過虛回路連接線的顏色實時顯示。

2 " "保護校核

保護校核有兩種校核方式，一種是主動校核，另一種是自動校核。主動校核是在系統(tǒng)操作界面或主站召喚定值區(qū)號、定值、版本或CRC時，主動校核保護上送的定值區(qū)、定值、版本或CRC與歷史庫中保存的相應值是否一致，如果不一致則發(fā)送相應的改變告警信息。自動校核是按照所配置的校核策略自動召喚保護的定值區(qū)、定值、版本或CRC，校核召喚上來的定值區(qū)、定值、版本或CRC與歷史庫中保存的相應值是否一致，如果不一致則發(fā)送相應的改變告警信息。

保護校核當前定值區(qū)號的基準值為上次召喚當前定值區(qū)，定值的基準值有上次召喚定值或定值單供選擇，版本的基準值有上次召喚版本或配置的標準版本供選擇，CRC的基準值有上次召喚CRC或從模型中獲取的標準CRC供選擇。

3 " "二次設備智能診斷

系統(tǒng)實現(xiàn)如下智能診斷功能，并生成智能診斷報告。

3.1 " "同源數(shù)據(jù)比較

（1）模擬量不一致告警；

（2）開關量不一致告警；

（3）開關量相同告警；

（4）開關量和模擬量不一致告警。

3.2 " "保護數(shù)據(jù)約束

設計保護數(shù)據(jù)約束關系表，判斷保護內(nèi)存在約束關系的數(shù)據(jù)是否符合設定的范圍，超過閾值則進行告警。

（1）三相數(shù)據(jù)不平衡告警；

（2）多源數(shù)據(jù)運算不平衡告警。

3.3 " "頻繁告警

告警策略可修改，將告警按嚴重告警、重要告警、一般告警分類，頻繁告警的時間段和次數(shù)按不同分類設置。

裝置滿足頻繁告警條件，給主站發(fā)送頻繁告警信息。

3.4 " "模擬量越限預警

裝置滿足模擬量越限條件，給主站發(fā)送模擬量越限預警信息。

3.5 " "定值區(qū)改變告警

收到保護校核的定值區(qū)改變信息，給主站轉發(fā)裝置定值區(qū)改變告警，并將具體定值區(qū)改變前后定值區(qū)保存到智能診斷報告中。

3.6 " "定值改變告警

收到保護校核的定值改變信息，給主站轉發(fā)裝置定值改變告警，并將具體定值改變前后定值保存到智能診斷報告中。

3.7 " "保護版本改變告警

收到保護校核的保護版本改變信息，給主站轉發(fā)裝置保護版本改變告警，并將保護版本改變前后版本保存到智能診斷報告中。

3.8 " "CRC改變告警

收到保護校核的CRC改變信息，給運維主站轉發(fā)裝置CRC改變告警，并將裝置配置CRC改變前后值保存到智能診斷報告中。

4 " "遠方不停電技術的實現(xiàn)

遠方不停電技術是基于智能錄波器實現(xiàn)的，原理如圖1所示。智能錄波器通過DL/T 860 MMS與站控層保護裝置和測控裝置通信，可以獲取到保護裝置和測控裝置的所有信息，其中包括與遠方傳動相關的位置信息、狀態(tài)信息以及做判斷所需的電壓/電流采樣、開入、壓板、定值等信息。智能錄波器可以把相關信息直接傳送給主站，同時把自身診斷分析的結果以報告方式傳給主站。智能錄波器本地可以發(fā)起不停電傳動，也在信息傳輸上支持主站發(fā)起的不停電傳動。

主站通過主子站IEC 61850規(guī)約接入智能錄波器。當從主站端發(fā)起遠方不停電傳動時，主站通過從智能錄波器獲取的預判報告（包含保護重合閘充電狀態(tài)、開關位置、運行區(qū)定值、告警狀態(tài)等）確認保護裝置具備安全出口條件后，針對保護裝置下發(fā)遠方不停電傳動控制令；傳動結束，接收到智能錄波器發(fā)來的報告生成信號后，從智能錄波器調(diào)取傳動報告。

4.1 " "本地發(fā)起的遠方不停電傳動報告上傳

文件傳輸方式：智能錄波器或子站自身模型增加“遠方不停電傳動完成”信號，主站收到該信號后，可以主動通過文件服務召喚報告，“遠方不停電傳動完成”信號時間和報告的時間一致。主站也可以通過召喚文件列表再召喚文件的方式，手動調(diào)用站端的報告。

智能錄波器管理單元模型增加“遠方不停電傳動完成”信號模型如表1所示。

當智能錄波器本地發(fā)起遠方不停電傳動時，信息判斷和報告生成都在變電站端，智能錄波器需把生成的遠方不停電定檢報告發(fā)給主站。如表2所示，遠方不停電定檢報告功能碼為09。

主站按照時間段查詢傳動報告文件列表，查詢命令格式為：起始時間_結束時間/STAT/*09*，如20210301081012_20210302081012/STAT/*09*。

4.2 " "對主站端發(fā)起遠方不停電傳動的通信支持

當主站發(fā)起遠方不停電傳動時，主站需要智能錄波器或控制型子站支持的通信信息如下。

4.2.1 " "預判所需信息的獲取

主站端需要掌握保護和回路的狀態(tài)，以支撐對保護是否具備不停電傳動條件的判斷。判斷所需的信息包括：保護裝置的電壓/電流采樣、開入、壓板、定值、告警等信息。主站通過從智能錄波器調(diào)取傳動預判信息文件來獲得這些信息，智能錄波器收到主站發(fā)來的調(diào)取傳動預判信息文件命令時，生成文件，傳送給主站。

傳動預判信息文件名格式定義為“TEST_CONDITION_

裝置名.xml”，其中裝置名為保護的IEDNAME，內(nèi)容格式定義如表3所示。

lt;TESTgt;為xml文件的根節(jié)點，一級節(jié)點為lt;IEDgt;節(jié)點（IED信息段），lt;IEDgt;節(jié)點包含lt;Statusgt;節(jié)點（傳動狀態(tài)預判信息段）。

4.2.2 " "控制命令的下發(fā)及相關響應信息的獲取

當主站判斷智能錄波器上送的傳動預判信息文件的各種信息均正常，具備進行不停電操作條件后，主站將發(fā)起傳動命令的下發(fā)。傳動命令以遙控命令下發(fā)，智能錄波器本身支持遙控操作，并且保護裝置的模型中也有相應的控點，因此本步驟無須單獨做開發(fā)工作。

主站下發(fā)了傳動命令后，智能錄波器將命令傳遞給保護裝置，保護裝置對智能終端發(fā)出跳閘命令，并短時發(fā)出重合命令，保護的跳合閘命令和智能終端的跳合閘返校信息均為GOOSE。遠方不停電傳動過程中，保護還會上送有關的MMS信號，有些GOOSE信號也會經(jīng)測控訂閱后MMS轉發(fā)。

4.2.3 " "傳動文件的獲取

主站執(zhí)行傳動命令成功后，由智能錄波器生成完整的遠方不停電傳動報告，并給主站發(fā)送“遠方不停電傳動完成”信號。主站根據(jù)“遠方不停電傳動完成”信號直接召喚本次遠方傳動的遠方不停電傳動報告文件，根據(jù)報告內(nèi)容展示傳動結果。

盡管智能錄波器采集單元能采集過程層信息，但是具體的GOOSE信息目前無法上送主站，而且對于無采集單元的控制型子站也采集不到過程層信息，因此在無GOOSE信號的前提下，需要基于站控層的MMS信號來診斷執(zhí)行的遠方不停電傳動結果并生成相應報告。

5 " "結語

智能錄波器是智能變電站采集單元的錄波及網(wǎng)絡報文分析管理和繼電保護的運行維護管理系統(tǒng)，主要實現(xiàn)對采集單元的錄波及網(wǎng)絡報文進行管理分析，對繼電保護的在線監(jiān)視、智能巡檢、智能診斷評估及故障信息進行收集及分析處理，對二次回路進行在線監(jiān)視及故障定位，以直觀的可視化方式將這些信息展現(xiàn)給變電站運行維護人員，并將相關信息上送主站系統(tǒng)，供檢修和繼電保護專業(yè)人員查詢分析使用。同時，可以基于這些信息對保護裝置進行遠方不停電傳動，減少運行維護人員和繼電保護專業(yè)人員的工作成本，提高設備的精細化管理水平。智能錄波器的應用，有力地支撐了變電站運維體系，極大地替代了人工巡檢、運維工作，有效減少了故障處理時間，大大提高了變電站的運行穩(wěn)定性[4]。

[參考文獻]

[1] 王帥.智能變電站故障錄波器的設計[D].北京：華北電力大學，2015.

[2] 陳滔.基于智能錄波器的二次系統(tǒng)在線監(jiān)測技術在500 kV智能變電站的應用實例分析[J].農(nóng)村電氣化，2022（3）：38-42.

[3] 常風然，蕭彥，張洪，等.智能變電站錄波方案的探索與實踐[J].電力自動化設備，2011，31（1）：109-112.

[4] 王堃，何維，黃崗，等.智能錄波器的應用[J].農(nóng)村電氣化，2021（2）：72-73.

收稿日期：2022-09-17

作者簡介：李秋如（1991—），女，廣東人，工程師，研究方向：電力系統(tǒng)繼電保護。