李志清

(國網(wǎng)福建省電力有限公司廈門供電公司，福建廈門 361004）

基于繼電保護故障信息系統(tǒng)的智能調(diào)度優(yōu)化研究

李志清

(國網(wǎng)福建省電力有限公司廈門供電公司，福建廈門 361004）

優(yōu)化改造繼電保護故障信息系統(tǒng)對于滿足智能調(diào)度的業(yè)務需求有著至關重要的作用，現(xiàn)從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、故障診斷、信息格式和通信規(guī)約等方面較為詳細地探討了優(yōu)化改造方案。實際運行表明，系統(tǒng)整體運行水平得到了有效提升。

繼電保護；故障信息系統(tǒng)；智能調(diào)度；優(yōu)化；改造

0 引言

為了滿足我國經(jīng)濟社會高速發(fā)展的電能需求，國家電網(wǎng)公司開始推進智能堅強電網(wǎng)的建設。其中，基于繼電保護系統(tǒng)的智能調(diào)度優(yōu)化是建設智能堅強電網(wǎng)的重要工作之一。我國過去所使用的繼電保護故障信息系統(tǒng)，主要通過通信技術(shù)、網(wǎng)絡技術(shù)和計算機技術(shù)來實現(xiàn)變電站故障信息和運行信息的實時收集，為電網(wǎng)故障信息及繼電保護信息的分析和處理提供所需的數(shù)據(jù)支撐。綜合分析所獲得的數(shù)據(jù)，便于企業(yè)調(diào)度管理部門及時、準確地掌握故障情況，開展故障定位和事故分析工作，但該系統(tǒng)存在著報文混亂、上報信息不完整等許多亟待改進的地方。

基于基本數(shù)據(jù)集和系統(tǒng)整體架構(gòu)，筆者較為深入地研究了其存在的主要問題，設計了全新的、基于分布式體系結(jié)構(gòu)的、組件化和面向?qū)ο蟮南到y(tǒng)平臺，實現(xiàn)了對等系統(tǒng)的互聯(lián)互通和即插即用等，擁有定值整定、運行狀態(tài)監(jiān)視和二次設備管理等相關功能，并能綜合分析二次設備所記錄的故障信息和異常信息。

1 系統(tǒng)整體架構(gòu)

基于現(xiàn)有系統(tǒng)所擁有的運行經(jīng)驗，為滿足智能調(diào)度的業(yè)務需求，對原有故障信息系統(tǒng)進行完善、改造和優(yōu)化。首先，重新優(yōu)化設計了繼電保護故障信息系統(tǒng)的架構(gòu)。通過多通道、多路徑進行信息采集，基于多套輔助系統(tǒng)來收集和獲取與繼電保護相關的數(shù)據(jù)信息，以便為日后的故障診斷分析提供可靠、實時和智能的數(shù)據(jù)。結(jié)合企業(yè)所在區(qū)域的實際情況，主要采取如下典型應用模式來進行繼電保護故障信息系統(tǒng)的優(yōu)化和改造:

1.1 智能變電站

基于網(wǎng)絡技術(shù)，智能變電站把保護信息上傳到站控層，實現(xiàn)故障錄波、保護裝置、開關變位動作信息等數(shù)據(jù)的集成收集，能夠提供故障信息綜合決策分析的功能。站控層和站內(nèi)保護裝置均基于IEC61850標準，調(diào)度端平臺D5000采用M編碼和TCP協(xié)議進行通信。

錄波主站和故障錄波器通信采取的是IEC61850標準，錄波主站接入調(diào)度端平臺D5000時，采取的是國網(wǎng)103規(guī)約，站控層和站內(nèi)故障錄波器通信采取的是IEC61850標準，從而提供故障定位和分析功能。

1.2 基于IEC61850標準保護通信的主站

模式為監(jiān)控、保護分別組網(wǎng)。站內(nèi)保護裝置和保護信息子站之間的通信采用的是IEC61850標準，在優(yōu)化改造保護信息子站之后，實現(xiàn)測距信息和保護信息的傳送，調(diào)度端平臺D5000采用M編碼和TCP協(xié)議進行通信。

錄波主站和故障錄波器通信采取的是IEC61850標準，錄波主站接入調(diào)度端平臺D5000時，采取的是國網(wǎng)103規(guī)約，站控層和站內(nèi)故障錄波器通信采取的是IEC61850標準，從而提供故障定位和分析功能。

1.3 常規(guī)變電站

錄波主站和故障錄波器仍沿用過去采用的通信方式。其中，故障錄波器采用的是單獨組網(wǎng)的方式，基于國網(wǎng)103規(guī)約，實現(xiàn)調(diào)度錄波主站接入平臺D5000，從而提供故障分析和定位功能。

2 現(xiàn)狀分析

2.1 通信現(xiàn)狀分析

現(xiàn)階段，在大規(guī)模應用故障錄波器和繼電保護聯(lián)網(wǎng)技術(shù)之后，表現(xiàn)出愈發(fā)突出的接口規(guī)范化問題。因為故障錄波器數(shù)據(jù)文件格式和廠家保護規(guī)約的差異，增加了子站設備維護、信息接入工作的困難，子站主要基于不同電表的解釋來進行信息的處理，使得主站轉(zhuǎn)出、轉(zhuǎn)入規(guī)約的設計工作較為復雜，且不便于調(diào)試。另外，通過子站共同轉(zhuǎn)出繼電保護信息和錄波器數(shù)據(jù)，使得子站始終處于較低運行效率的工作狀態(tài)下，在故障狀態(tài)下，容易出現(xiàn)信息堵塞的情況，從而使得主站無法獲得所需的數(shù)據(jù)。

在參閱大量相關學術(shù)文獻，并結(jié)合實際情況的基礎上，筆者認為繼電保護和錄波器獨立組網(wǎng)分別接入主站是現(xiàn)階段的最優(yōu)選擇，以便實現(xiàn)繼電保護信息和錄波器數(shù)據(jù)的分流，即使在故障情況下，也能夠獲得更多向主站上傳故障信息的機會。

2.2 錄波器數(shù)據(jù)的通信接入

信息量大是錄波器數(shù)據(jù)的主要特點，為了方便記錄和分析數(shù)據(jù)，各生產(chǎn)廠家都對文件儲存方式進行了相應的定義。在錄波器數(shù)據(jù)向主站發(fā)送過程中，廠家通常都會選擇以TCP/IP協(xié)議為基礎的私有文件傳輸協(xié)議，從而要求將通信轉(zhuǎn)換模塊設置在調(diào)度主站中，并采用COMTRADE暫態(tài)數(shù)據(jù)通用格式來儲存錄波器數(shù)據(jù)，達到錄波數(shù)據(jù)共享及交互的目的。

2.3 繼電保護數(shù)據(jù)的通信接入

現(xiàn)階段，國內(nèi)變電站主子站都存在著相應的103擴展規(guī)約，保護裝置也主要采用了103規(guī)約來作為通信子站接入的標準，可以較為簡便地傳輸開關動作信息、保護動作信號及其運行保護定值、保障報告和運行異常信號，能夠按照用戶的實際需求進行數(shù)據(jù)的設定，同時實現(xiàn)主站調(diào)用故障信息數(shù)據(jù)的相關功能。需要注意的是，該規(guī)約只能通過子站進行歷史報告的檢索，還無法實現(xiàn)基于保護裝置來檢索歷史動作報告數(shù)據(jù)。對于子站來說，需對保護裝置發(fā)送的保護時間信息進行采集和合并，并在完成歸類后予以發(fā)送和儲存。

3 故障信息整合

3.1 交互策略

為滿足智能調(diào)度的技術(shù)要求，必須高度關注源端數(shù)據(jù)的維護和采集，實現(xiàn)故障信息采集、處理等環(huán)節(jié)工作的簡化，以便有效增強網(wǎng)絡的運行效率，重點針對主站對故障性質(zhì)分析、故障定位、數(shù)據(jù)屬性甄別等應用進行服務。通過系統(tǒng)子站架構(gòu)的簡化，大幅度增強系統(tǒng)運行效率。其中，源端數(shù)據(jù)的信息整合是工作的重點。

筆者建議采取文件形式來進行故障報告的儲存和上報，以便從保護裝置來進行故障信息的歷史查詢，并形成較為全面的區(qū)域事故報文。最為重要的是，不容易丟失故障信息。

在采用IEC61850標準進行繼電保護設備接入的情況下，歷史報告通過日志功能完成儲存，從而實現(xiàn)子站設計的簡化，并無須對保護動作信息進行特殊合成處理，實現(xiàn)了對保護裝置內(nèi)歷史故障信息的直接提取功能。

3.2 基于HDR格式的故障報告

必須遵循XML 1.0規(guī)范來制定故障報告的書寫格式，采取UTF-8編碼，并儲存和上報HDR子文件。故障報告由多種公共信息體和Setting Value、DigitalEvent、DigitalStatus、Faultinfo、Tripinfo、Deviceinfo等主要信息體構(gòu)成。故障概括及動作過程能夠通過報告內(nèi)容予以清晰地顯示和反映。

各信息體所表述的內(nèi)容如下:(1）SettingValue為可選。實現(xiàn)故障情況下裝置實際定值的部分記錄。(2）DigitalEvent實現(xiàn)按動作時間對開關量進行排序，并完成返回時間和動作時間的記錄；同時記錄裝置開入自檢信號的變化事件等。(3）DigitalStatus完成故障狀態(tài)之前裝置開入自檢信號的部分記錄。(4）Faultinfo完成故障狀態(tài)下故障距離、故障相、故障電壓和故障電流的部分記錄。(5）Tripinfo完成故障狀態(tài)下保護動作的部分記錄。(6）Deviceinfo完成記錄裝置信息的部分記錄。

4 智能故障判斷模式

4.1 故障診斷模式

在出現(xiàn)故障時，主站會接收到大量的數(shù)據(jù)報文。主站在完成信息接收之后，無法快速地判斷、直觀地閱讀故障的性質(zhì)和事件的發(fā)展過程，故采取基于動作信息的方式來進行故障的判斷:基于動作出口跳閘、故障錄波信息和繼電保護信息來實現(xiàn)設備故障的判斷。這樣一來，只需要完成和繼電保護故障錄波系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)接口的開發(fā)和調(diào)試。

4.2 故障信息模板內(nèi)容

故障信息模板應當具有以下內(nèi)容:最大短路電流、故障測距信息、重合情況、選相、開關變位信息和設備故障名稱等相關信息。

5 結(jié)語

在完成優(yōu)化改造之后，方案運行穩(wěn)定，極大地提高了工作效率，且明顯改善了系統(tǒng)內(nèi)部信息交換的效率，增強了智能調(diào)度管理工作的現(xiàn)代化水平，提升了繼電保護的可靠性，獲得了極為顯著的效益。

[1]高湛軍，陳青，程婷婷，等.應用于電網(wǎng)故障診斷的統(tǒng)一信息模型[J].電力系統(tǒng)自動化，2010(9）

2014-10-16

李志清(1981—），男，福建泉州人，工程師，研究方向:電力調(diào)度。