胡 勇，李玉芳，劉志遠(yuǎn)

（1.國(guó)電南思系統(tǒng)控制有限公司，廣東 深圳 518000 ；2.銀川電力調(diào)度中心，寧夏 銀川 750011）

如何實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)故障的準(zhǔn)確判斷、快速處理，減少事故損失，一直是電網(wǎng)運(yùn)行部門追求的重要目標(biāo)之一。保護(hù)信息處理系統(tǒng)的目的就是以保護(hù)信息為基礎(chǔ)，結(jié)合EMS系統(tǒng)的開關(guān)量信息，建立智能化的故障判斷系統(tǒng)。即通過(guò)分析電網(wǎng)的故障信息和電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)，經(jīng)過(guò)一個(gè)人工智能推理機(jī)制，在電網(wǎng)發(fā)生故障后迅速給出故障結(jié)論，供相關(guān)運(yùn)行人員參考。

1 問(wèn)題的提出

保護(hù)信息處理系統(tǒng)由多種保護(hù)設(shè)備信號(hào)的采集及相關(guān)的處理模塊組成。電力系統(tǒng)在故障情況下，相關(guān)的保護(hù)設(shè)備產(chǎn)生大量的故障信息，運(yùn)行人員面對(duì)這些海量信息難以在短時(shí)間內(nèi)對(duì)故障作出判斷。目前大多數(shù)變電站綜自系統(tǒng)把開關(guān)的狀態(tài)信息只送到EMS系統(tǒng)，未送給保信系統(tǒng)，因而EMS系統(tǒng)只知道開關(guān)狀態(tài)，不知此開關(guān)斷開是因?yàn)闄z修還是故障等原因，而保信系統(tǒng)雖然由保護(hù)信息知道可能原因，但也會(huì)因無(wú)開關(guān)最終狀態(tài)信息，不能確認(rèn)是保護(hù)檢修還是設(shè)備故障，信息彼此孤立。綜合二者信息，便于保信系統(tǒng)確認(rèn)故障，并通知EMS系統(tǒng)故障結(jié)論，是調(diào)度系統(tǒng)非常有意義的課題。

2 解決方案

沿用已經(jīng)成熟的方法進(jìn)行子站與主站的通信，保護(hù)設(shè)備關(guān)聯(lián)到相應(yīng)的一次設(shè)備。基于IEC61850信息語(yǔ)義模型，對(duì)保護(hù)信息建立語(yǔ)義字典。利用IEC61850在信息建模、語(yǔ)義表達(dá)方面的優(yōu)勢(shì)，對(duì)子站信息進(jìn)行語(yǔ)義標(biāo)注，計(jì)算機(jī)就能充分理解這些信息，并采取相應(yīng)的智能算法處理這些信息，對(duì)系統(tǒng)故障作出判斷。由于IEC61850主要是面對(duì)未來(lái)數(shù)字化變電站，因此能否使用IEC61850對(duì)傳統(tǒng)裝置進(jìn)行建模和使用IEC61850表達(dá)傳統(tǒng)二次設(shè)備發(fā)出的信息，是本技術(shù)方案是否具有可行性的關(guān)鍵。

IEC61850信息模型結(jié)構(gòu)具有靈活性，能夠表達(dá)豐富的信息，但其做出的語(yǔ)義約定十分有限，并不能滿足傳統(tǒng)信息的需要。為了完整、正確、靈活地表達(dá)二次信息，消除歷史上二次信息差異化現(xiàn)象，方案重點(diǎn)對(duì)IEC61850建模過(guò)程進(jìn)行統(tǒng)一約束，約束其靈活性；對(duì)IEC61850語(yǔ)義字典進(jìn)行擴(kuò)展，對(duì)缺乏的語(yǔ)義進(jìn)行約定。具體包括如下方面：

(1) 以功能層次結(jié)構(gòu)(LD/LN/DO/DA)為信息表達(dá)方式；

(2) 對(duì)IEC61850沒有約定的LN前綴語(yǔ)義進(jìn)行補(bǔ)充約定；

(3) 對(duì)IEC61850作為建模主體的LNCLASS進(jìn)行了擴(kuò)展；

(4) 對(duì)IEC61850缺少的信息進(jìn)行DO字典擴(kuò)充。

這一方案在性質(zhì)上不僅僅是IEC61850適應(yīng)國(guó)內(nèi)情況的一種補(bǔ)充，更重要的是對(duì)歷史上二次信息的差異性進(jìn)行歸納整理，并從語(yǔ)義字典的角度進(jìn)行了一致性約定。如接地距離II段保護(hù)動(dòng)作表示為：[GDS2]PDIS.Op.GENERAl，其中：

(1) 前綴PREFIx：GD，S2表達(dá)了接地、II段；

(2) 邏輯節(jié)點(diǎn)LN：PDIS表達(dá)了距離保護(hù)；

(3) 數(shù)據(jù)對(duì)象DO：Op表達(dá)了保護(hù)動(dòng)作；

(4) 數(shù)據(jù)屬性DA：GENERAl表達(dá)了三相動(dòng)作。從而將過(guò)去對(duì)信號(hào)點(diǎn)表轉(zhuǎn)化為語(yǔ)義體系的約定，使可行性、適應(yīng)性大大增強(qiáng)。同時(shí)計(jì)算機(jī)也能識(shí)別每條語(yǔ)義信息，并根據(jù)這些信息所反映的故障電氣量，綜合眾多信息得出故障結(jié)論。

基于保護(hù)裝置的動(dòng)作原理、相關(guān)繼電器特性以及保護(hù)裝置信號(hào)的IEC61850語(yǔ)義信息，電網(wǎng)事故分析故障信息系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)智能化事故判斷。主站系統(tǒng)將接收到的來(lái)自不同子站保護(hù)設(shè)備或同一子站不同保護(hù)設(shè)備上送的動(dòng)作信息作為觸發(fā)條件，通過(guò)對(duì)保護(hù)設(shè)備的動(dòng)作語(yǔ)義(IEC61850的語(yǔ)義信息)、信息時(shí)間以及保護(hù)設(shè)備的保護(hù)對(duì)象，來(lái)推理一次設(shè)備元件故障的類型。通過(guò)對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析，判斷是否為一個(gè)真實(shí)電網(wǎng)故障，并對(duì)故障的性質(zhì)進(jìn)行判斷。對(duì)于保護(hù)試驗(yàn)產(chǎn)生的告警和動(dòng)作信號(hào)，如子站沒有投入檢修態(tài)，系統(tǒng)將收到全部試驗(yàn)產(chǎn)生的信號(hào)，通過(guò)故障信息綜合，對(duì)反應(yīng)實(shí)時(shí)故障信息進(jìn)行分析，結(jié)合EMS系統(tǒng)返回的開關(guān)量狀態(tài)信息，由系統(tǒng)軟件判斷是否為真實(shí)故障。

斷路器或開關(guān)總是與其它一次設(shè)備相連，并同處一間隔的。其保護(hù)信號(hào)可分為3類：保護(hù)裝置自檢信息；同間隔其它設(shè)備故障信息如跳閘、重合閘等；本身故障信息如失靈、過(guò)流等。因此，斷路器保護(hù)信號(hào)也可作為其它設(shè)備故障的輔助判斷，并能確認(rèn)瞬時(shí)或永久故障、記錄故障時(shí)重合閘次數(shù)。

電網(wǎng)事故分析故障信息系統(tǒng)分析結(jié)果顯示的事故信息，能方便直觀地反應(yīng)該事故的性質(zhì)：

(1) 保護(hù)范圍：區(qū)內(nèi)、區(qū)外故障；

(2) 故障類型：接地、相間短路故障，斷線、跨線故障等；

(3) 故障相別：?jiǎn)蜗?、相間或三相故障等；

(4) 出口情況：瞬時(shí)、永久故障等；

(5) 重合閘：記錄重合閘次數(shù)。

顯示內(nèi)容還包括發(fā)生故障時(shí)相關(guān)的保護(hù)裝置啟動(dòng)或動(dòng)作信息，以及相應(yīng)事件的保護(hù)裝置整定值、壓板、開關(guān)量等信息。

在故障確認(rèn)后，綜合歸檔保存在典型故障庫(kù)以備查詢。故障發(fā)生后，按一次設(shè)備命名等規(guī)則，將保護(hù)動(dòng)作和錄波數(shù)據(jù)自動(dòng)關(guān)聯(lián)，形成匯總的事故報(bào)告。

3 應(yīng)用效果

下面以銀川電力局川州II線2009-05-03發(fā)生的A相接地故障為例,說(shuō)明系統(tǒng)故障判斷過(guò)程。為簡(jiǎn)要說(shuō)明，以大寫字母B，C表示750kV銀川東變電站側(cè)和330kV鹽州變電站側(cè)，以BC段表示川州II線，如圖1所示。

3.1 故障信息

故障發(fā)生在BC段，相關(guān)保護(hù)發(fā)送總信息94條(為說(shuō)明過(guò)程，此處僅列主要反映故障的事件信息):

(1) A站線路保護(hù)信號(hào)有：接地距離III段保護(hù)、縱聯(lián)方向保護(hù)、零序III段、零序IV段保護(hù)啟動(dòng)等；

(2) B站線路保護(hù)信號(hào)有：接地距離I段保護(hù)、零序I段保護(hù)、縱聯(lián)零序保護(hù)、縱聯(lián)方向保護(hù)、縱聯(lián)距離保護(hù)動(dòng)作等；

(3) B站斷路器L3保護(hù)信號(hào)有：A相跳閘、重合閘等；

(4) C站線路保護(hù)信號(hào)有：縱聯(lián)零序保護(hù)動(dòng)作，縱聯(lián)方向保護(hù)動(dòng)作，縱聯(lián)距離保護(hù)動(dòng)作等；

(5) C站斷路器L4保護(hù)信號(hào)有：A相跳閘、重合閘等；

3.2 故障分析

(1) A端線路保護(hù)分析：接地距離III段保護(hù)啟動(dòng)，零序III段、IV段保護(hù)啟動(dòng)說(shuō)明AB線路外故障；縱聯(lián)方向保護(hù)動(dòng)作說(shuō)明AB或BC內(nèi)發(fā)生故障，而B端L2處縱聯(lián)方向保護(hù)沒有動(dòng)作，因此故障不在AB范圍內(nèi)。

(2) B端線路保護(hù)分析：接地距離I段保護(hù)動(dòng)作，零序I段保護(hù)動(dòng)作說(shuō)明保護(hù)范圍內(nèi)(BC)發(fā)生接地故障；縱聯(lián)零序保護(hù)動(dòng)作、縱聯(lián)方向保護(hù)動(dòng)作、縱聯(lián)距離保護(hù)動(dòng)作與對(duì)端保護(hù)信號(hào)共同作用切除故障。

(3) C端線路保護(hù)分析：收到對(duì)側(cè)信號(hào)后確認(rèn)并切除故障，說(shuō)明在BC范圍內(nèi)發(fā)生單相接地故障。

(4) L3，L4開關(guān)信息反映同間隔的線路發(fā)生了瞬時(shí)故障。

3.3 故障結(jié)論

從EMS傳來(lái)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)—開關(guān)量(L1，L2，L3，L4)狀態(tài)信息，確認(rèn)線路BC段故障截除，與保信系統(tǒng)故障判別一致。

由保信系統(tǒng)綜合分析得出故障結(jié)論，送到EMS系統(tǒng)的開關(guān)量(L3，L4)狀態(tài)信息有：線路BC段在某時(shí)間發(fā)生單相接地、重合閘1次、瞬時(shí)故障。

實(shí)例說(shuō)明，基于IEC61850結(jié)合EMS開關(guān)量信息的故障判斷在實(shí)際應(yīng)用中的正確性。

4 結(jié)束語(yǔ)

保護(hù)故障信息分析處理系統(tǒng)的開發(fā)和使用，標(biāo)志著繼電保護(hù)專業(yè)的技術(shù)管理水平上了一個(gè)新臺(tái)階，為電力系統(tǒng)故障的準(zhǔn)確分析、及時(shí)處理提供了重要的依據(jù)和手段。它的建立，為今后進(jìn)行繼電保護(hù)動(dòng)作行為智能化分析和仿真，為保護(hù)專家系統(tǒng)的建立奠定了基礎(chǔ)。

1 賀家李, 宋叢矩. 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理. 北京: 中國(guó)電力出版社, 1994