鐘寶華 危 樂

（廣東電網(wǎng)有限責任公司河源供電局，廣東 河源 517000）

0 引言

繼電保護正常運行是保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定的重要前提，為了讓新投運的繼電保護裝置能在電網(wǎng)故障時經(jīng)受住考驗，專業(yè)人員發(fā)明了保護區(qū)外故障分析工作模式，通過觀察區(qū)外故障時新保護的狀態(tài)來判斷該裝置定值、回路或功能是否完備且正確。但常規(guī)的區(qū)外故障分析太依賴人力資源和運維人員的技能水平，一方面需要運維人員到現(xiàn)場或在保信主站端開展，另一方面又對運維人員有很高的技能水平要求，在運維部門人力資源緊缺且人員技能水平參差不齊的大背景下，保護區(qū)外故障分析的效率和正確性大打折扣。故本文提出一種電力系統(tǒng)繼電保護裝置區(qū)外故障分析方法[1]，基于繼電保護信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，通過研究智能分析判別方法實現(xiàn)相關(guān)變電站的相關(guān)繼電保護裝置全流程區(qū)外故障分析并得出結(jié)果。如此一來，設(shè)備運維效率大大提高，繼電保護裝置及二次回路隱患更容易被發(fā)現(xiàn)，保護誤動或拒動事件將大大減少，從而有利于確保電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行。

1 專用名詞介紹

“繼電保護裝置區(qū)外故障分析”，顧名思義即繼電保護裝置在主保護范圍外發(fā)生故障時，開展本間隔繼電保護裝置動作情況分析，主要通過保護啟動情況、電流電壓波形等數(shù)據(jù)分析繼電保護裝置及二次回路運行是否正常。

“繼電保護信息系統(tǒng)”，又稱保信系統(tǒng)，指的是一種可以遠程召喚變電站內(nèi)保護定值、錄波和狀態(tài)量等信息的主站系統(tǒng)，通常部署在電網(wǎng)公司各級調(diào)度機構(gòu)，用于開展繼電保護裝置的遠方巡視、特維、修改定值等工作。

2 常規(guī)工作模式

當前，電網(wǎng)公司的變電站繼電保護裝置運維人員開展繼電保護裝置區(qū)外故障分析的工作模式有兩種：一種是運維人員直接前往變電站檢查故障元件相鄰設(shè)備保護裝置開展分析，優(yōu)勢在于信息比較直觀，缺點是耗時較長、打印的動作報告較多；另一種是通過保信系統(tǒng)遠程召喚故障元件相鄰設(shè)備保護裝置數(shù)據(jù)開展分析，優(yōu)勢在于耗時較短、不用打印報告，缺點是信息不夠直觀。兩種工作模式各有利弊，總的來說，第二種模式更高效便捷一些，但均需要專業(yè)人員分析判斷，智能化程度較低。

3 區(qū)外故障分析新模式

針對常規(guī)工作模式的缺點和不足，本文研究了一種保護區(qū)外故障分析新模式。將保信系統(tǒng)采集的繼電保護設(shè)備信息進行實用化處理，首先實現(xiàn)電網(wǎng)一、二次設(shè)備協(xié)同拓撲化，便于定位故障元件后檢索需開展區(qū)外故障分析的二次設(shè)備；其次，通過智能判斷方法全流程開展繼電保護裝置區(qū)外故障分析；最后，得出相關(guān)繼電保護裝置的局域區(qū)外故障分析報告輸出給專業(yè)運維人員。詳細功能介紹如下。

3.1 電網(wǎng)一、二次設(shè)備協(xié)同拓撲化

通過對保信系統(tǒng)相關(guān)站點數(shù)據(jù)進行建模，構(gòu)筑一、二次設(shè)備協(xié)同拓撲圖，如圖1所示。對圖中關(guān)鍵數(shù)據(jù)進行收集關(guān)聯(lián)，例如拓撲連接情況、保護裝置名稱、電壓等級等，通過拓撲化可實現(xiàn)依據(jù)判斷條件快速檢索需開展區(qū)外故障分析的相關(guān)二次設(shè)備。圖1中簡單介紹了一個電力系統(tǒng)一、二次拓撲，含220 kV/110 kV/10 kV局部電網(wǎng)系統(tǒng)，圖中舉例介紹了部分二次設(shè)備關(guān)聯(lián)，如A站220 kV甲線間隔關(guān)聯(lián)“A站220 kV甲線保護一”“A站220 kV甲線保護二”、A站110 kV母線間隔關(guān)聯(lián)“A站110 kV母線保護”、D站甲號主變間隔關(guān)聯(lián)“D站甲號主變保護一”“D站甲號主變保護二”等，每個一次設(shè)備間隔都會關(guān)聯(lián)相應(yīng)的二次保護裝置，有些保護是雙重化配置[2]，有些是單配置。

圖1 一、二次設(shè)備協(xié)同拓撲圖

3.2 區(qū)外故障分析方法

基于上述一、二次設(shè)備協(xié)同拓撲圖，在電網(wǎng)發(fā)生故障時，通過對故障元件的相鄰設(shè)備拓撲檢索，開展繼電保護設(shè)備區(qū)外故障分析，下一章節(jié)重點介紹。

3.3 區(qū)外故障分析報告

根據(jù)上述內(nèi)容，得出區(qū)外故障分析報告，給出相關(guān)繼電保護裝置的分析結(jié)果（區(qū)外故障分析正常與否），供專業(yè)運維人員審閱、歸檔。

4 區(qū)外故障分析方法

本文提出了一種區(qū)外故障分析方法，主要由1個主程序和3個子程序組成。

4.1 區(qū)外故障分析方法主程序

用于定位一次故障元件設(shè)備，然后通過圖1中的拓撲結(jié)構(gòu)，檢索出相鄰一次設(shè)備元件，開展相應(yīng)的繼電保護裝置區(qū)外故障分析，流程圖如圖2所示。圖中第一步為“主程序開始”，用于啟動主程序；第二步為“系統(tǒng)發(fā)生故障”，當電網(wǎng)發(fā)生故障時流轉(zhuǎn)至此步驟；第三步為“定位故障一次設(shè)備，收集動作信息”，通過保護動作情況定位一次故障設(shè)備，收集保護裝置報文中的動作時刻、故障相別等動作信息[3]；第四步為“通過拓撲圖檢索同一電壓等級的相鄰一次設(shè)備為【1、…、X】”，指的是將故障元件相鄰的同一電壓等級的一次設(shè)備排列成一組數(shù)組，對應(yīng)相應(yīng)的一次設(shè)備和二次設(shè)備間隔，例如圖1中220 kV甲線發(fā)生故障，則將【A站220 kV乙線（A站220 kV乙線保護一/A站220 kV乙線保護二）、B站220 kV丙線（B站220 kV丙線保護一/B站220 kV丙線保護二）】一、二次設(shè)備排列對應(yīng)，便于后面分析；第五步為“i=1”，即定義計數(shù)常數(shù)i=1；第六步為“開展第i個設(shè)備保護的區(qū)外故障分析子程序1”，即流轉(zhuǎn)至子程序1開展第i個設(shè)備保護區(qū)外故障分析；第七步為判斷i是否小于X，如果是則i=i+1，繼續(xù)執(zhí)行第六步，如果否則停止循環(huán)、執(zhí)行下一步；第八步為“輸出區(qū)外故障分析報告”，即將上述相關(guān)保護區(qū)外故障分析結(jié)果匯總整理輸出成可查閱的報告形式；第九步為“結(jié)束”，用于結(jié)束主程序。

圖2 區(qū)外故障分析方法主程序流程圖

4.2 區(qū)外故障分析方法子程序1

根據(jù)主程序檢索結(jié)果，首先開展保護雙重化判別，然后再逐個開展繼電保護裝置區(qū)外故障分析，主要通過繼電保護裝置啟動情況和故障相別比對判斷，得出分析結(jié)果，流程圖如圖3所示。其中最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)是確認保護判別出來的故障相別是否與故障設(shè)備故障相別一致，如果一致則可以斷定該保護區(qū)外故障分析結(jié)果正確。

圖3 區(qū)外故障分析方法子程序1流程圖

子程序1中判斷出未啟動保護時，并無法判別出相關(guān)保護區(qū)外故障分析結(jié)論，故通過子程序2、子程序3來判別。

4.3 區(qū)外故障分析方法子程序2

適用于單套配置的保護判別，子程序2將保護召喚定值與存檔電子定值進行比對，比較保護裝置定值項目中軟壓板和保護裝置開入功能硬壓板狀態(tài)，確認保護裝置定值和功能狀態(tài)均正常的情況下，則判斷該保護區(qū)外故障分析無異常，否則判斷為有異常。流程圖如圖4所示。

圖4 區(qū)外故障分析方法子程序2流程圖

4.4 區(qū)外故障分析方法子程序3

適用于雙套配置的保護判別，同理，將保護召喚定值與存檔電子定值進行比對，比較保護裝置定值項目中軟壓板和保護裝置開入功能硬壓板狀態(tài)，確認保護裝置定值和功能狀態(tài)均正常的情況下，則判斷該保護區(qū)外故障分析無異常，否則判斷為有異常。流程圖如圖5所示。

5 結(jié)束語

本文基于變電站繼電保護專業(yè)常規(guī)開展的保護區(qū)外故障分析工作，研究了一種基于保信主站的區(qū)外故障分析新方法新模式，通過對保信主站的數(shù)據(jù)進行深層次加工處理，將故障元件及相鄰元件的保護啟動等信息收集綜合判斷[4]，得出相關(guān)保護的區(qū)外故障分析結(jié)果供運維人員參考使用。此研究完全切合新型電力系統(tǒng)數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型需求，通過智能高級應(yīng)用替代常規(guī)工作模式，不僅大大提高了工作效率，同時還提高了區(qū)外故障分析的及時性和準確度。此研究成果是保護智能運維領(lǐng)域的一個新突破，可以全面大力推廣，具有極強的實用性和可復(fù)制性。做好保護區(qū)外故障分析，能夠確保保護裝置正常運行，筑牢電網(wǎng)第一道防線。

圖5 區(qū)外故障分析方法子程序3流程圖