廖小君 張里 向倩

摘?要：目前，繼電保護(hù)競(jìng)賽常常采用常規(guī)變電站進(jìn)行實(shí)操考試。智能變電站繼電保護(hù)競(jìng)賽主要考點(diǎn)在SCD配置文件的查錯(cuò)和比對(duì)。本文針對(duì)智能變電站繼電保護(hù)競(jìng)賽開(kāi)發(fā)了智能站虛擬儀器庫(kù)使用、二次安全措施、SCD配置、保護(hù)及測(cè)控調(diào)試檢驗(yàn)、帶負(fù)荷測(cè)試、IEC 61850網(wǎng)絡(luò)報(bào)文分析、異常缺陷處理、事故分析及處理等技能考試模塊，該系統(tǒng)使得智能變電站繼電保護(hù)競(jìng)賽考評(píng)工作更加客觀公正，在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中取得較好的效果。

關(guān)鍵詞：智能變電站;繼電保護(hù);競(jìng)賽考評(píng);考評(píng)模塊

2009年國(guó)家電網(wǎng)有限公司開(kāi)啟智能變電站建設(shè)以來(lái)，基于IEC-61850體系的繼電保護(hù)相關(guān)產(chǎn)業(yè)與科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展。相比于常規(guī)變電站，智能變電站存在操作過(guò)程混亂、易出錯(cuò)、不易發(fā)現(xiàn)等特點(diǎn)，智能變電站由于繼電保護(hù)檢修人員技能水平導(dǎo)致停電事故頻發(fā)，因此亟須通過(guò)開(kāi)發(fā)相應(yīng)的智能變電站繼電保護(hù)競(jìng)賽考評(píng)模塊，通過(guò)該系統(tǒng)能夠快速提高現(xiàn)場(chǎng)檢修人員的對(duì)智能變電站繼電保護(hù)設(shè)備的認(rèn)識(shí)和學(xué)習(xí)。

目前針對(duì)智能變電站繼電保護(hù)競(jìng)賽考評(píng)模塊已開(kāi)展了大量的研究。文獻(xiàn)[1]設(shè)計(jì)了利用PSCAD軟件將智能變電站一、二次系統(tǒng)聯(lián)系起來(lái)，并開(kāi)展了運(yùn)行維護(hù)、靜模與動(dòng)模試驗(yàn)、事故分析等培訓(xùn)業(yè)務(wù)。文獻(xiàn)[2]為了提高繼電保護(hù)檢修調(diào)試人員對(duì)智能變電站二次設(shè)備的認(rèn)知和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試分析能力，提出了實(shí)訓(xùn)基地軟件和硬件建設(shè)方案。文獻(xiàn)[3]通過(guò)對(duì)220kV電壓等級(jí)智能站繼電保護(hù)實(shí)訓(xùn)室進(jìn)行改造，增加了全站事故仿真分析，跨間隔消缺調(diào)試等培訓(xùn)模塊，提升了繼電保護(hù)檢修調(diào)試人員的技能水平。文獻(xiàn)[4]通過(guò)建立變電站一次模型并進(jìn)行電磁暫態(tài)仿真，將仿真結(jié)果通過(guò)9-2報(bào)文與繼電保護(hù)設(shè)備連接，實(shí)現(xiàn)了對(duì)繼電保護(hù)設(shè)備的閉環(huán)測(cè)試。

本文提出基于數(shù)字物理混合仿真的智能變電站一次、二次仿真平臺(tái)，開(kāi)發(fā)了智能站繼電保護(hù)專(zhuān)業(yè)相關(guān)培訓(xùn)模塊，如二次安措培訓(xùn)、SCD配置培訓(xùn)、保護(hù)和測(cè)控調(diào)試考評(píng)模塊、帶符合測(cè)試、異常缺陷處理和事故分析及處理等模塊。

1 智能變電站技能考評(píng)系統(tǒng)總體架構(gòu)

智能變電站繼電保護(hù)技能競(jìng)賽考評(píng)模塊開(kāi)發(fā)是由二次安全措施、SCD配置、保護(hù)及測(cè)控調(diào)試檢驗(yàn)、帶負(fù)荷測(cè)試、異常缺陷處理、事故分析及處理等子系統(tǒng)組成，其總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2 智能變電站競(jìng)賽模塊開(kāi)發(fā)

2.1 二次安全措施培訓(xùn)考評(píng)模塊原理簡(jiǎn)述

目前，很多地市公司檢修人員采用常規(guī)站的二次安措票規(guī)則，也采取了退功能軟壓板、投入檢修壓板、拔光纖的方式，但思維模式仍然固化在重“實(shí)接線”、輕“虛鏈接”，制定智能變電站二次安措票時(shí)，在內(nèi)容和順序上常常出現(xiàn)錯(cuò)誤。而在參加繼電保護(hù)考試中，考評(píng)員需要逐條核對(duì)學(xué)員制定的二次安措票，工作量大，且不能實(shí)時(shí)顯示考試成績(jī)，影響考試效率;在判卷過(guò)程中，由于考評(píng)員人為因素影響考試結(jié)果，難免會(huì)產(chǎn)生偏差，導(dǎo)致考試結(jié)果不夠客觀公正;同時(shí)采用傳統(tǒng)的紙質(zhì)試卷考核方式，造成大量辦公經(jīng)費(fèi)浪費(fèi)，不滿足信息化條件下技能考評(píng)工作的要求。

智能變電站二次安措票技能考評(píng)系統(tǒng)提供了新的線上考核方式，為技能考試模式提供新的選擇方案。在新一代智能變電站全數(shù)字可視化仿真培訓(xùn)系統(tǒng)中增加二次安全措施的培訓(xùn)，在仿真系統(tǒng)中設(shè)定典型的檢修任務(wù)，按照具體檢修任務(wù)搭建類(lèi)似“五防”邏輯的二次安全措施實(shí)施場(chǎng)景和步驟，讓運(yùn)維人員和二次檢修人員在仿真系統(tǒng)體驗(yàn)安全措施每一步的必要性。

在培訓(xùn)過(guò)程中，通過(guò)仿真系統(tǒng)上的虛擬IED，完成學(xué)員二次安措票的內(nèi)容例：SV鏈路處理、GOOSE鏈路處理、退功能軟壓板、置檢修壓板、斷開(kāi)物理光纖鏈路等，操作步驟必須滿足一定的邏輯關(guān)系。如果安全措施步驟不合理導(dǎo)致運(yùn)行設(shè)備告警或者誤動(dòng)作，如母線保護(hù)誤動(dòng)作，仿真系統(tǒng)上的虛擬IED能模擬出動(dòng)作結(jié)果，達(dá)到非常好的培訓(xùn)效果。

2.2 SCD配置培訓(xùn)考評(píng)原理簡(jiǎn)述

目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于專(zhuān)門(mén)進(jìn)行SCD的培訓(xùn)及考核軟件系統(tǒng)還未見(jiàn)介紹。目前，針對(duì)SCD培訓(xùn)系統(tǒng)主要工作是將智能變電站SCD中各二次設(shè)備間虛回路進(jìn)行可視化展示，尚未有針對(duì)SCD文件系統(tǒng)進(jìn)行培訓(xùn)，而對(duì)于SCD的考核系統(tǒng)，目前SCD都是手動(dòng)出題、手動(dòng)評(píng)分，還未發(fā)現(xiàn)有專(zhuān)業(yè)的考試系統(tǒng)針對(duì)SCD進(jìn)行自動(dòng)出題和評(píng)分，本系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)將改變這一狀況，通過(guò)信息化方式實(shí)現(xiàn)SCD技能考評(píng)模塊實(shí)現(xiàn)自動(dòng)出題和評(píng)分的功能。

本子系統(tǒng)研究SCD的特性，建立班級(jí)和學(xué)員的基本信息，根據(jù)考試的要求建立評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，然后導(dǎo)入和解析標(biāo)準(zhǔn)的SCD文件，并保存成中間文件，再關(guān)聯(lián)每個(gè)學(xué)員的SCD文件，系統(tǒng)開(kāi)始啟動(dòng)評(píng)分，分別解析每個(gè)學(xué)員的SCD文件，解析的結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)SCD文件解析的結(jié)果進(jìn)行比對(duì)，根據(jù)比對(duì)結(jié)果項(xiàng)按照評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，分別進(jìn)行扣分，最后得出學(xué)員的總得分。

本子系統(tǒng)的目標(biāo)是研究現(xiàn)場(chǎng)典型的SCD配置錯(cuò)誤，在收集不同廠家的多個(gè)SCD配置工具文件和常見(jiàn)錯(cuò)誤的基礎(chǔ)上進(jìn)行總結(jié)，對(duì)錯(cuò)誤類(lèi)型和具體內(nèi)容進(jìn)行有效的整理，開(kāi)發(fā)出適合培訓(xùn)和競(jìng)賽的考核出題模塊。

SCD配置培訓(xùn)考評(píng)軟件分為SCD評(píng)分子系統(tǒng)和SCD出題子系統(tǒng)，SCD評(píng)分子系統(tǒng)分為學(xué)員班級(jí)管理、評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)、導(dǎo)入標(biāo)準(zhǔn)SCD、自動(dòng)手動(dòng)評(píng)分、成績(jī)統(tǒng)計(jì)，SCD出題子系統(tǒng)分為導(dǎo)入班級(jí)SCD，出題規(guī)則、生成SCD試題。其框架如圖2所示。

2.3 保護(hù)及測(cè)控調(diào)試培訓(xùn)及考核原理簡(jiǎn)述

針對(duì)IED保護(hù)，用Simulink軟件對(duì)各仿真IED的核心功能進(jìn)行典型化建模和模擬，例如：差動(dòng)保護(hù)和后備保護(hù)，核心算法模塊采用模塊化方法建立算法庫(kù)（常見(jiàn)各種保護(hù)算法，如積分算法，差分算法，濾波算法等等）、保護(hù)邏輯庫(kù)（如啟動(dòng)元件，過(guò)流元件，距離元件，差動(dòng)元件等等）、保護(hù)原理庫(kù)（階段式距離保護(hù)，充電保護(hù)，光纖差動(dòng)保護(hù)，三段式過(guò)流保護(hù)，主變差動(dòng)保護(hù)，跳閘邏輯庫(kù)）。

通用保護(hù)裝置模擬器主保護(hù)采用積分算法，計(jì)算速度快。IED動(dòng)作過(guò)程記錄和仿真優(yōu)化：對(duì)算法及各邏輯元件和保護(hù)的中間計(jì)算過(guò)程及結(jié)果進(jìn)行記錄存儲(chǔ)，并進(jìn)行能可視化的展示，便于培訓(xùn)過(guò)程中更好地掌握保護(hù)原理和動(dòng)作過(guò)程，同時(shí)也便于在進(jìn)行系統(tǒng)測(cè)試及事故分析和案例分析時(shí)提供更好的測(cè)試和分析依據(jù)，提高測(cè)試效率和培訓(xùn)效果。

IED仿真嚴(yán)格遵守IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)，采集數(shù)據(jù)使用SV、GOOSE標(biāo)準(zhǔn)，跳閘采用GOOSE標(biāo)準(zhǔn)，上送站控層數(shù)據(jù)采用MMS協(xié)議，可以真實(shí)替代物理裝置。

2.4 帶負(fù)荷測(cè)試培訓(xùn)模塊及考核原理

針對(duì)線路保護(hù)帶負(fù)荷測(cè)試、變壓器保護(hù)帶負(fù)荷測(cè)試、母線保護(hù)帶負(fù)荷的向量圖基本原理，研發(fā)相應(yīng)的培訓(xùn)考核模塊，主要考慮主變各側(cè)、各支路、線路兩側(cè)的電流互感器變比以及飽和特性對(duì)帶負(fù)荷測(cè)試的影響。實(shí)現(xiàn)對(duì)繼電保護(hù)裝置帶負(fù)荷測(cè)試的培訓(xùn)及技能考評(píng)工作。

根據(jù)職業(yè)技能鑒定考評(píng)模塊及優(yōu)秀技能人才選拔考評(píng)模塊對(duì)于帶負(fù)荷測(cè)試的要求，開(kāi)發(fā)出使用靈活，功能豐富，操作方便，培訓(xùn)效果良好的帶負(fù)荷測(cè)試培訓(xùn)及考核模塊。該功能目前已用于繼電保護(hù)工技師及以上等級(jí)，或應(yīng)用于繼電保護(hù)專(zhuān)業(yè)優(yōu)秀技能人才選拔、競(jìng)賽培訓(xùn)中。

2.5 故障缺陷查找及排除培訓(xùn)考核模塊

通過(guò)一次數(shù)字物理混合仿真平臺(tái)，可以仿真保護(hù)的常見(jiàn)一次和二次故障，讓學(xué)員通過(guò)分析保護(hù)動(dòng)作報(bào)文、開(kāi)關(guān)跳閘信息、錄波波形，并將故障排除。

對(duì)學(xué)員的排除故障的操作步驟進(jìn)行自動(dòng)記錄，并根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)答案做出評(píng)分，并分析學(xué)員的知識(shí)薄弱點(diǎn)。根據(jù)繼電保護(hù)事故案例分析庫(kù)進(jìn)行仿真模擬，相處故障缺陷查找及事故分析仿真案例庫(kù)，可應(yīng)用于繼電保護(hù)優(yōu)秀技能人才選拔和技能比武。

3 結(jié)論

基于智能變電站一次和二次仿真平臺(tái)，開(kāi)發(fā)了智能變電站繼電保護(hù)競(jìng)賽考評(píng)模塊開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)，開(kāi)發(fā)了二次安全措施、SCD配置;保護(hù)及測(cè)控調(diào)試檢驗(yàn)、帶負(fù)荷測(cè)試、異常缺陷處理和事故分析及處理等競(jìng)賽考評(píng)模塊。該系統(tǒng)在地市供電公司中的使用，大大提高了繼電保護(hù)人員的技能水平，節(jié)約了培訓(xùn)經(jīng)費(fèi)，保障了電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

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