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        調(diào)度集控一體化的繼電保護(hù)故障的防護(hù)措施

        2014-04-29 00:00:00陳健康

        摘 要:隨著我國(guó)電力行業(yè)的快速發(fā)展,社會(huì)開(kāi)始對(duì)供電系統(tǒng)的安全可靠性高度關(guān)注,因此,繼電保護(hù)及故障信息系統(tǒng)應(yīng)時(shí)代的發(fā)展需求產(chǎn)生了,在變電站發(fā)生故障時(shí),該系統(tǒng)會(huì)對(duì)故障進(jìn)行快速而準(zhǔn)確的分析,并且根據(jù)獲得的分析結(jié)果及時(shí)做出準(zhǔn)確的處理,確保電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行,為廣大群眾提供一個(gè)良好、穩(wěn)定的用電環(huán)境。

        關(guān)鍵詞:調(diào)度集控一體化;繼電保護(hù);防護(hù)措施

        中圖分類號(hào):TM77 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1006-8937(2014)27-0099-02

        繼電保護(hù)裝置是用來(lái)維護(hù)電力系統(tǒng)的安全,保護(hù)發(fā)電機(jī)、輸電線路、變壓器等重要部位免遭破壞。繼電保護(hù)裝置一般是由三部分組成,分別為測(cè)量元件、邏輯環(huán)節(jié)以及最后的執(zhí)行輸出。測(cè)量元件用來(lái)測(cè)量被保護(hù)部分的物理參數(shù),并與標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行對(duì)比,給出相應(yīng)的邏輯信號(hào);邏輯環(huán)節(jié)通過(guò)一定的邏輯關(guān)系分辨出故障的類別和位置,最后確定相應(yīng)的指令并將其傳遞到執(zhí)行輸出部分;執(zhí)行輸出部分則會(huì)根據(jù)收到的指令,完成最后的保護(hù)任務(wù)。

        1 調(diào)度集控一體化系統(tǒng)

        1.1 調(diào)度集控一體化系統(tǒng)的構(gòu)造

        將集控的元素加入到調(diào)度主站系統(tǒng)中,由于調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)的不斷外擴(kuò),集控中心便可以完成與系統(tǒng)的終端延伸和結(jié)合,構(gòu)造出調(diào)度集控一體化系統(tǒng)。它可以將電網(wǎng)信息的使用和維護(hù)完美的統(tǒng)一到一起,使得變電運(yùn)行與調(diào)度集約化,在越來(lái)越復(fù)雜的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)中起到重要的作用。簡(jiǎn)單數(shù)量上的疊加并非是調(diào)度與集控用戶群的增加,調(diào)度與集控用戶群的增長(zhǎng)主要體現(xiàn)在電網(wǎng)監(jiān)控能力的增強(qiáng)和電網(wǎng)管理體系的完善。

        例如:在廣州中心地區(qū)的調(diào)度員,他們關(guān)心的是電網(wǎng)主系統(tǒng)的運(yùn)行情況,而在監(jiān)控中心和巡檢中心等集控員工關(guān)注的是某個(gè)變電站內(nèi)部的變電設(shè)備的運(yùn)行情況。不同的用戶會(huì)收到不同的信息,這就充分體現(xiàn)了調(diào)度集控一體化的基本特征。保護(hù)裝置的結(jié)構(gòu)聯(lián)系圖如圖1所示,它簡(jiǎn)單的表示出繼電保護(hù)裝置環(huán)節(jié)之間的聯(lián)系。繼電保護(hù)裝置的電路圖,如圖2所示。

        1.2 調(diào)度集控一體化系統(tǒng)的信息交換

        調(diào)度集控一體化系統(tǒng)的信息交換主要包括數(shù)據(jù)庫(kù)信息交換、圖形交換、圖模對(duì)應(yīng)關(guān)系交換三個(gè)主要方面。

        1.2.1 數(shù)據(jù)庫(kù)信息交換

        對(duì)可擴(kuò)散的語(yǔ)言文件進(jìn)行標(biāo)記,它們達(dá)到通用信息模型標(biāo)準(zhǔn)后便可進(jìn)行數(shù)據(jù)的交換,通用信息模型將調(diào)度信息模型中的所有主要對(duì)象以及它們之間的聯(lián)系進(jìn)行了定義,是可以覆蓋所有的電力系統(tǒng)模型。數(shù)據(jù)的交換是異步進(jìn)行的,以全模型的方式實(shí)現(xiàn)交換,采用某個(gè)格式作為模型交換的標(biāo)準(zhǔn)格式,然后進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換,實(shí)現(xiàn)不同系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換。

        1.2.2 圖形交換

        將從系統(tǒng)收到的符合標(biāo)準(zhǔn)的可縮放矢量圖形文件轉(zhuǎn)換格式,使該圖形文件能夠在本系統(tǒng)中讀出。

        1.2.3 圖模對(duì)應(yīng)關(guān)系交換

        圖模對(duì)應(yīng)關(guān)系交換的主要對(duì)象是廠站一次接線圖形以及圖形內(nèi)部全部圖元,所有的圖元都與數(shù)據(jù)庫(kù)相連接,保證廠站一次接線圖準(zhǔn)確無(wú)誤,完成圖模對(duì)應(yīng)關(guān)系的交換。

        1.3 繼電保護(hù)系統(tǒng)的集成

        繼電保護(hù)信息系統(tǒng)不僅是一個(gè)繼電保護(hù)運(yùn)行管理系統(tǒng),還是一個(gè)輔助的分析和決策系統(tǒng)。調(diào)度集控一體化系統(tǒng)信號(hào)來(lái)自于變電站硬接點(diǎn),微機(jī)保護(hù)配置以及報(bào)警信息,利用保護(hù)子站來(lái)讀取保護(hù)裝置的具體物理參數(shù),保護(hù)子站與主站之間保持密切聯(lián)系,傳遞報(bào)警信號(hào),這樣一來(lái),各種保護(hù)動(dòng)作信息便可以全部出現(xiàn)在調(diào)度集控一體化系統(tǒng)的告警窗內(nèi),系統(tǒng)便可以隨時(shí)對(duì)電網(wǎng)的線路進(jìn)行仿真模擬和安全分析,繼電保護(hù)仿真對(duì)于故障時(shí)繼電保護(hù)裝置的安全運(yùn)行起到至關(guān)重要的作用。

        1.4 繼電保護(hù)系統(tǒng)的特性

        繼電保護(hù)裝置要很好地完成任務(wù),必須具備以下幾個(gè)特點(diǎn):選擇性、可靠性、靈敏性、速動(dòng)性。也就是要求繼電保護(hù)裝置能夠在最短的時(shí)間內(nèi),精確地判斷故障特點(diǎn)和位置,并做出可靠的保護(hù)動(dòng)作。繼電保護(hù)根據(jù)保護(hù)對(duì)象可分為輸電線路保護(hù)和主部件保護(hù);按保護(hù)功能分為異常運(yùn)轉(zhuǎn)保護(hù)和短路故障保護(hù);按處理的信息量分為模擬式保護(hù)和數(shù)字式保護(hù);按保護(hù)動(dòng)作的原理分為低電壓保護(hù),過(guò)電流保護(hù),功率方向保護(hù),距離保護(hù),高頻保護(hù)等。例如:低電壓保護(hù)是在相間發(fā)生短路故障時(shí),相間電壓下降,此時(shí)就需要保護(hù)裝置啟動(dòng),進(jìn)行調(diào)控,使得相間電壓恢復(fù)正常值,供電系統(tǒng)恢復(fù)正常工作,保護(hù)裝置結(jié)束任務(wù)并關(guān)閉。

        2 系統(tǒng)應(yīng)用中出現(xiàn)的問(wèn)題

        目前,我國(guó)的繼電保護(hù)故障分析系統(tǒng)仍然處在初步階段,沒(méi)有完整的高性能的系統(tǒng)應(yīng)用作支撐,在實(shí)際操作中應(yīng)當(dāng)被運(yùn)用的手段都不夠成熟,系統(tǒng)發(fā)揮的效果不高。

        2.1 系統(tǒng)穩(wěn)定性不高

        在繼電保護(hù)系統(tǒng)的初步設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中,人們都把重點(diǎn)放在電力系統(tǒng)的故障分析及處理能力上,對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行傳送,對(duì)文件的格式進(jìn)行轉(zhuǎn)化,而忽略了系統(tǒng)本身的穩(wěn)定性,繼電保護(hù)的裝置是否置于適應(yīng)的環(huán)境中,在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中是否能夠準(zhǔn)確的測(cè)試出數(shù)據(jù),準(zhǔn)確的傳送以及準(zhǔn)確的分析,如果不能保證這些,那么主控站收到的信息可能不準(zhǔn)確,繼電保護(hù)裝置一旦開(kāi)啟發(fā)出錯(cuò)誤的指令,后果將不堪設(shè)想。

        2.2 數(shù)據(jù)安全度不高

        在數(shù)據(jù)的傳輸過(guò)程中,數(shù)據(jù)可能被截獲或者被一些惡意軟件攻擊,也可能被一些不法分子非法訪問(wèn),造成數(shù)據(jù)的丟失,對(duì)于國(guó)家的一些重大電力工程,如:三峽水電站,核發(fā)電站等,這些信息都應(yīng)該屬于機(jī)密,機(jī)密泄露便會(huì)讓不法分子有機(jī)可乘,破壞祖國(guó)的現(xiàn)代化建設(shè),給國(guó)家電力系統(tǒng)造成巨大損失,破壞群眾的用電環(huán)境。

        2.3 信息交換和數(shù)據(jù)匯集不夠規(guī)范

        由于地域廣大,工程實(shí)施的不同要求等因素的影響,使得繼電保護(hù)系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)用中不夠規(guī)范。在系統(tǒng)的運(yùn)行當(dāng)中,數(shù)據(jù)交換的雙方必須要有準(zhǔn)確的定位,以何種方式進(jìn)行數(shù)據(jù)交換,并且了解所交換文件的格式,以便于轉(zhuǎn)換而讀出數(shù)據(jù),并且在轉(zhuǎn)換過(guò)程中保證數(shù)據(jù)的完整性,這些實(shí)際的應(yīng)用在我國(guó)的繼電保護(hù)裝置中可能都存在一定的問(wèn)題。

        3 提高系統(tǒng)安全性的措施

        提高系統(tǒng)的安全性主要在于對(duì)于傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的保護(hù),如果接受到的數(shù)據(jù)錯(cuò)誤,作出錯(cuò)誤的反應(yīng),將會(huì)影響到整個(gè)電力系統(tǒng)的運(yùn)行,給千千萬(wàn)萬(wàn)的用電客戶帶來(lái)不便。提高系統(tǒng)安全性的裝置主要是以下兩種:反向?qū)S冒踩綦x裝置和正向?qū)S冒踩綦x裝置。

        3.1 反向?qū)S冒踩綦x裝置

        反向?qū)S冒踩綦x裝置是唯一的數(shù)據(jù)傳輸途徑,它的主要工作就在于準(zhǔn)確的將某個(gè)區(qū)域的數(shù)據(jù)傳輸?shù)搅硪粋€(gè)區(qū)域,例如:該裝置將A區(qū)域的數(shù)據(jù)傳輸?shù)紹、C兩個(gè)區(qū)域,并集中的接受來(lái)自B、C兩個(gè)區(qū)域的數(shù)據(jù),并對(duì)其進(jìn)行有效性的檢測(cè),并且再將這些數(shù)據(jù)輸送到B、C兩個(gè)區(qū)域進(jìn)行驗(yàn)證。相關(guān)的流程如下文所述:

        ①在將數(shù)據(jù)傳輸給反向?qū)S冒踩綦x裝置之前,對(duì)于需要發(fā)送的數(shù)據(jù)安全區(qū)發(fā)送端簽名,以表達(dá)出數(shù)據(jù)的來(lái)源。

        ②確定了端簽名之后,接收到與該端簽名相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息,利用反向?qū)S冒踩綦x裝置對(duì)數(shù)據(jù)內(nèi)容及有效性進(jìn)行過(guò)濾檢查。

        ③數(shù)據(jù)通過(guò)檢查之后,發(fā)送到初始發(fā)送端的安全區(qū)域內(nèi)部的接收程序,整個(gè)過(guò)程就算結(jié)束。

        3.2 正向?qū)S冒踩綦x裝置

        ①?gòu)腁安全區(qū)域到B、C兩區(qū)域的數(shù)據(jù)傳輸中禁止攜帶應(yīng)用數(shù)據(jù),在應(yīng)用層和表示層中,數(shù)據(jù)應(yīng)該實(shí)現(xiàn)完全的單向傳輸。

        ②支持特殊標(biāo)志在應(yīng)用層的應(yīng)用,并且進(jìn)行相應(yīng)的識(shí)別,在應(yīng)用層中制定獨(dú)特性的數(shù)據(jù)解析功能。

        ③在安全隔離裝置的兩個(gè)處理系統(tǒng)不同時(shí)連通的情況下,也能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高效傳輸;在沒(méi)有網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境下,兩個(gè)安全區(qū)域之間也可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的安全交換,格式轉(zhuǎn)換并且讀出。

        ④對(duì)于傳輸?shù)臄?shù)據(jù)中的圖形的管理,管理人員利用相應(yīng)的證書(shū)可以進(jìn)行方便而安全的維修管理,對(duì)圖形的解析更加精準(zhǔn)。

        ⑤隔離裝置內(nèi)外兩個(gè)網(wǎng)卡內(nèi)部是非網(wǎng)絡(luò)連接,將TCP聯(lián)接分解成內(nèi)外兩個(gè)應(yīng)用網(wǎng)關(guān),將裝置內(nèi)外的兩個(gè)網(wǎng)卡對(duì)應(yīng)的虛擬聯(lián)接進(jìn)行隔離,使得兩個(gè)網(wǎng)關(guān)之間無(wú)法建立直接的TCP聯(lián)接,避免了TCP穿透性聯(lián)接。

        4 結(jié) 語(yǔ)

        我國(guó)的大型調(diào)度集控一體化水平距離發(fā)達(dá)國(guó)家還有相當(dāng)長(zhǎng)的一段路要走,要想實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)調(diào)度集控一體化的快速發(fā)展,需要以強(qiáng)大的EMS應(yīng)用軟件為基礎(chǔ),解決各個(gè)應(yīng)用軟件之間的問(wèn)題,實(shí)現(xiàn)它們之間的無(wú)縫對(duì)接,功能整合。在調(diào)度中心的調(diào)度集控、繼電保護(hù)、故障處理系統(tǒng)的建設(shè)中提出全新的適合中國(guó)電力發(fā)展的新理念,同時(shí)不斷借鑒國(guó)外的先進(jìn)的經(jīng)驗(yàn),理論與實(shí)際結(jié)合,實(shí)事求是,實(shí)現(xiàn)中國(guó)電力系統(tǒng)的歷史性飛躍。

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        [2] 郭創(chuàng)新,朱傳柏,曹一家,等.電力系統(tǒng)故障診斷的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化,2012,(7).

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