鄭天齊 王永剛 沈永良 王世奇 鄔軍軍

摘要：隨著變電站的高速發(fā)展，傳統(tǒng)變電站正在向智能變電站甚至無人值守變電站快速轉(zhuǎn)型。因此，變電系統(tǒng)及其組成設(shè)備種類繁多、構(gòu)造復(fù)雜，集智能化與復(fù)雜化于一體的日常維護(hù)要求不斷增髙，傳輸?shù)街髡镜臄?shù)據(jù)也越來越復(fù)雜，給運(yùn)維人員和調(diào)度人員帶來了巨大的工作壓力。本文提出了一種監(jiān)控與預(yù)警系統(tǒng)，對(duì)設(shè)備的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和上傳，減少工作人員的工作量并節(jié)約故障排查時(shí)間。

關(guān)鍵詞：變電運(yùn)維;繼保信息;實(shí)時(shí)監(jiān)視

中圖分類號(hào)：TM77 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2019）12-0024-02

0 引言

目前，電力行業(yè)逐漸向智能化靠攏。然而，由于變電站中的設(shè)備來自不同廠家，各廠家繼電保護(hù)裝置對(duì)外接口不統(tǒng)一。因此，對(duì)各繼電保護(hù)裝置的測(cè)試，運(yùn)行維護(hù)人員仍采取手動(dòng)測(cè)試方法，測(cè)試速度慢且無法滿足實(shí)時(shí)傳輸?shù)囊螅茈y在第一時(shí)間獲得故障數(shù)據(jù)。

從IEC61850標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施開始，定值清單和對(duì)外接口信息更加規(guī)范。加之5G技術(shù)的快速發(fā)展，高清視頻信息可以同步傳輸?shù)胶笈_(tái)，讓繼電保護(hù)裝置的數(shù)字化監(jiān)控、數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸與下載得以實(shí)現(xiàn)。

1 背景

繼電保護(hù)故障信息系統(tǒng)的建設(shè)和應(yīng)用起于1998年，2003年開始在全國范圍內(nèi)普遍應(yīng)用，經(jīng)過繼電保護(hù)專業(yè)人員的不斷努力，該系統(tǒng)在使用過程發(fā)揮了重要作用，繼電保護(hù)故障信息系統(tǒng)的作用不斷被認(rèn)可。國家電力公司在《電網(wǎng)二次系統(tǒng)“十一五”規(guī)劃》以及《電網(wǎng)“十一五”科技規(guī)劃》中明確提出要廣泛建設(shè)繼電保護(hù)故障信息系統(tǒng)，并將繼電保護(hù)故障信息系統(tǒng)列入到電網(wǎng)二次系統(tǒng)規(guī)劃的范疇，要求在比較短的時(shí)間內(nèi)完成對(duì)220kV及以上電網(wǎng)的基本覆蓋。

2 主要功能

繼電保護(hù)故障信息系統(tǒng)，相比傳統(tǒng)的繼電保護(hù)設(shè)備管理方法，更加契合未來繼電保護(hù)信息處理的發(fā)展方向。操作人員不再需要人為操作收集設(shè)備來對(duì)信息進(jìn)行采集和分析，繼電保護(hù)故障信息系統(tǒng)可以自行采集信息，并對(duì)這些信息進(jìn)行數(shù)據(jù)篩選，直觀地展現(xiàn)給操作人員。解決了繼電保護(hù)的管理工作量大，勞動(dòng)生產(chǎn)率低的問題，同時(shí)為未來智能決策系統(tǒng)提供了基礎(chǔ)運(yùn)行環(huán)境。

繼電保護(hù)故障信息系統(tǒng)主要由各級(jí)調(diào)度中心或集控站主站系統(tǒng)和變電站端的子站系統(tǒng)組成。具體系統(tǒng)框架見圖1。

主站系統(tǒng)：繼電保護(hù)故障信息主站系統(tǒng)是近年的熱門項(xiàng)目。為適應(yīng)國家規(guī)定，主站需要解決如下兩個(gè)問題：（1）在廠站端，繼電保護(hù)故障信息處理子站可以將不同裝置的通信接口、通信協(xié)議和數(shù)據(jù)協(xié)議統(tǒng)一，主站能向所有子站開放;（2）在調(diào)度端，建立故障信息數(shù)據(jù)庫及相關(guān)處理應(yīng)用，并且和其他系統(tǒng)及應(yīng)用要有良好的兼容性。

子站系統(tǒng)：主要負(fù)責(zé)信息的采集、處理、存儲(chǔ)及轉(zhuǎn)發(fā)，為調(diào)度中心提供數(shù)據(jù)分析的原始數(shù)據(jù)和事件記錄量。同時(shí)負(fù)責(zé)站內(nèi)巡檢與自檢、數(shù)據(jù)查詢與檢索、視頻監(jiān)視和日志管理。

3 繼電保護(hù)信息系統(tǒng)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)

3.1 信息數(shù)據(jù)源的分布

繼電保護(hù)故障信息系統(tǒng)順利運(yùn)行的前提是采集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、快速性，數(shù)據(jù)主要來源如下：變電站信息采集終端通過保護(hù)裝置RTU發(fā)送至控制端的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù);現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維人員存放的試驗(yàn)記錄、運(yùn)行制度等記錄;智能終端定時(shí)采集的數(shù)據(jù)，其他系統(tǒng)中提供的繼電保護(hù)有關(guān)數(shù)據(jù)和參考資料。

3.2 信息數(shù)據(jù)源分布的改進(jìn)

繼電保護(hù)故障信息系統(tǒng)，通過加入新的數(shù)據(jù)源——網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，這樣可以保證數(shù)據(jù)采集的及時(shí)性，同時(shí)可以提高系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)的分析處理能力，同時(shí)采集多數(shù)據(jù)源提供的數(shù)據(jù)可以提高系統(tǒng)可靠性。通過構(gòu)架集成各個(gè)端口數(shù)據(jù)，能容納更加多樣的應(yīng)用程序，提升系統(tǒng)的拓展開發(fā)能力，通過網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的交換，實(shí)現(xiàn)開放MIS接口的開放。

4 故障信息管理系統(tǒng)在的應(yīng)用功能

（1）設(shè)別信息的實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)控功能。繼電保護(hù)技術(shù)相關(guān)人員或者電力調(diào)度人員可以清楚地觀察繼電保護(hù)裝置如：軟件板、硬壓板以及開關(guān)量的實(shí)時(shí)狀態(tài)。主要是針對(duì)繼電保護(hù)裝置的使用可靠性進(jìn)行檢查。（2）監(jiān)控畫面的歷史事件數(shù)據(jù)查詢。各個(gè)變電站相關(guān)工作人員向系統(tǒng)提交保護(hù)動(dòng)作信息后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)將獲取的信息進(jìn)行整合，但是調(diào)度中心通常難以確定保護(hù)裝置發(fā)生了的哪一種保護(hù)動(dòng)作，因此監(jiān)控畫面的歷史事件數(shù)據(jù)查詢可以為調(diào)度人員提供參考依據(jù)，尤其是進(jìn)行線路檢查和布置工作時(shí)更加重要。（3）定值管理。故障信息管理系統(tǒng)的定值管理應(yīng)用功能主要體現(xiàn)在定值召喚和查詢比較。通常子站向分站或主站傳輸定值，都需要進(jìn)行數(shù)據(jù)歸檔管理，同時(shí)自動(dòng)標(biāo)記召喚時(shí)間，能夠和歷史定值數(shù)據(jù)實(shí)施比較。給查詢分析定值變化狀況提供數(shù)據(jù)支撐;系統(tǒng)還同時(shí)擁有自動(dòng)定值校核的作用，能夠提前設(shè)定對(duì)比周期，通過設(shè)備定值的錄入和單定值之間實(shí)施相應(yīng)的分析比較，提示比較產(chǎn)生的差異項(xiàng)，并且這些數(shù)據(jù)情況還能夠傳輸至IV區(qū)對(duì)所有普通人員的WEB端發(fā)布。（4）由于各個(gè)地方變電站有不同的地理分布和運(yùn)行情況，通過地理圖導(dǎo)航科學(xué)轉(zhuǎn)變分析變電站地形，轉(zhuǎn)換成相關(guān)配置地形圖，以供繼電保護(hù)相關(guān)工作人員工作需求使用。（5）數(shù)據(jù)庫和方法庫，數(shù)據(jù)庫比傳統(tǒng)的關(guān)系數(shù)據(jù)庫更高一級(jí)，它支持大數(shù)據(jù)處理和動(dòng)態(tài)儲(chǔ)存，應(yīng)用了程序編程接口，具有較強(qiáng)的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。

5 系統(tǒng)特點(diǎn)

5.1 可靠性高、實(shí)用性強(qiáng)

繼電保護(hù)故障系統(tǒng)的數(shù)據(jù)來源準(zhǔn)確可靠，而且有利于系統(tǒng)的維護(hù)與升級(jí)。繼電保護(hù)故障信息系統(tǒng)可以對(duì)整個(gè)變電站設(shè)備進(jìn)行集中管理，同時(shí)采用分布式結(jié)構(gòu)，當(dāng)某一工作站出現(xiàn)故障不能正常工作時(shí)，分布式布局可大大減小局部問題對(duì)系統(tǒng)的沖擊，相比于傳統(tǒng)信息處理系統(tǒng)擁有更強(qiáng)的運(yùn)行可靠性，另外這種分部式管理體系便于管理維護(hù)，允許局部切除檢修，大大提高了故障檢修的靈活性，同時(shí)減小了故障維護(hù)造成的損失。

5.2 開放勝和先進(jìn)性

目前互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入了云端時(shí)代，大數(shù)據(jù)時(shí)代已經(jīng)到來，計(jì)算機(jī)技術(shù)已經(jīng)越來越多在電力行業(yè)中的應(yīng)用越來越多，各類分析程序也加快了發(fā)展的腳步，不局限于對(duì)數(shù)據(jù)的簡(jiǎn)單整理，有些已經(jīng)可以對(duì)數(shù)據(jù)的走向進(jìn)行預(yù)測(cè)，進(jìn)而預(yù)防故障的發(fā)生，從數(shù)據(jù)上為繼電保護(hù)設(shè)備保駕護(hù)航。由于本系統(tǒng)的便捷性和可擴(kuò)展性，對(duì)這些分析程序有很好的兼容性，因此具有廣闊的發(fā)展空間和應(yīng)用前景。目前針對(duì)大電網(wǎng)環(huán)境下繼電保護(hù)應(yīng)對(duì)過負(fù)荷、FACTS設(shè)備對(duì)保護(hù)的影響以及基于身份識(shí)別的保護(hù)管理技術(shù)開展研究，提出了適應(yīng)串補(bǔ)線路電流反向的電流差動(dòng)保護(hù)新原理，已有裝置樣機(jī)并進(jìn)行試運(yùn)。項(xiàng)目研究顯著提升了電網(wǎng)保護(hù)，尤其是距離保護(hù)抵御過負(fù)荷能力，提升了系統(tǒng)對(duì)保護(hù)信息的收集和整理分析能力，增強(qiáng)了繼電保護(hù)系統(tǒng)的整體性能，對(duì)于預(yù)防保護(hù)潛在故障、限制事故范圍擴(kuò)大，保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義。

6 結(jié)語

互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代和大數(shù)據(jù)時(shí)代的來臨為繼電保護(hù)運(yùn)行管理的現(xiàn)代化提供了機(jī)遇，同時(shí)也帶來了挑戰(zhàn)。在繼電保護(hù)信息化方面，繼電保護(hù)專業(yè)強(qiáng)調(diào)運(yùn)行使用經(jīng)驗(yàn)、而且對(duì)安全可靠性要求較高，而通信和信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展時(shí)間仍相對(duì)較短，在繼電保護(hù)方面應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)不足，有些解決方案仍由于缺少數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)的支撐而無法實(shí)現(xiàn)，給繼保運(yùn)維人員帶來了困擾。因此，繼電保護(hù)信息網(wǎng)絡(luò)建設(shè)任重而道遠(yuǎn)，在實(shí)施之前需要更加詳細(xì)的平臺(tái)規(guī)劃以及數(shù)據(jù)處理測(cè)試。在這方面，本系統(tǒng)已完成較長時(shí)間的運(yùn)行測(cè)試，技術(shù)相對(duì)成熟。

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Application Analysis of? Relay Protection Fault Information System

ZHENG Tian-qi，WANG Yong-gang，SHEN Yong-liang，WANG Shi-qi，WU Jun-jun

（Shanghai XUJI ELECTRIC Limited Company， Shanghai? 200120）

Abstract：With the rapid development of substation， the traditional substation is transforming to intelligent substation or even unattended substation. Therefore， the substation system and its component equipment are of various types and complex structures， and the daily maintenance requirements integrating intelligence and complexity are constantly increasing. The data which transported to relay master station becomes larger， and huge work pressure are brought to the operation and maintenance personnel. In this paper， a monitoring and early warning system is proposed to monitor and upload the real-time operation status of the equipment， reduce the workload of operation and maintenance personnel and save troubleshooting time.

Key words：substation operation;Relay protection information;maintenance real-time monitoring