智能變電站中繼電保護的故障可視化分析

徐紅瑞

摘要：繼電保護是研究電力系統故障及異常運行工況，以探討相關故障的應對措施及反事故自動化處理程序。在智能變電站中，繼電保護是維持變電站正常運行，降低相關意外事故的重要環節。然而在繼電保護中可能發生諸多故障，對繼電保護的相關作用造成影響。基于此，本文逐一分析繼電保護中可能存在的問題及如何做到故障可視化。

關鍵詞：智能變電站 繼電保護 故障可視化

中圖分類號：TM76 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2014）12-0222-01

繼電保護故障一般是通過打印保護動作報告、動作錄波等環節來進行分析的，這一系列環節不僅較為繁瑣，而且僅能看到繼電保護裝置的最終狀態，不能對繼電保護裝置的內部工作狀態和潛在隱患進行分析。

1 繼電保護常見故障異常簡述

繼電保護中的異常情況較多，但總的來說可以分為母差保護、高頻保護、距離保護、微機保護和瓦斯保護等幾類。母差保護是在母差交流斷線、母差直流電壓消失、母差不平衡電流不為零等情況下發生的。高頻保護是直流電源消失、定期通道實驗參數不滿足要求、裝置故障或通道異常信號無法復歸等過程中發生的。距離保護一般發生在PT退出運行或三相電壓回路斷線、助磁電流過大或過小、負荷電流超過允許電流等情況下。微機保護則是發生于總告警燈亮或四保護燈任意一個亮起、CPU故障、告警插件信號燈不亮、打印顯示CPU×ERR等情況下。瓦斯保護一般是在變壓器加油、濾油和換硅膠過程、清理吸濕器、潛油泵或冷油器檢修后投入等過程中。

2 繼電保護故障可視化方案淺析

2.1 生成故障信息

繼電保護裝置啟動后，在進行相關動作時會形成多個動作記錄文件，主要包括了故障錄波文件、動作情況簡報文件和中間節點文件。故障信息采用DL/T860的方式進行傳輸。繼電保護裝置每一次動作或是啟動時，生成的中間節點文件和故障錄波文件的記錄時間是完全一致的。但是這兩者之間存在一定的差別，故障錄波文件僅僅包含該次動作或啟動的概要情況信息，而中間節點文件不僅包含了故障錄波文件所記錄的全部信息，更包含了繼電裝置內部相關保護邏輯對于刺激的實際動作情況信息以及可以使故障可視化的繼電保護邏輯關系圖。此外，故障錄波文件的信息主要是用于故障的初步分析，而中間節點信息文件可以被用于故障的深入分析。因此，繼電保護故障可視化，就應該充分利用中間節點文件所產生的繼電保護邏輯關系圖，建立故障分析模型，使故障直觀可視。

2.2 故障可視化分析

故障可視化分析應該將繼電保護邏輯關系圖的可視化功能中引入故障錄波分析，通過時間的關系，結合繼電裝置生成的故障錄波文件、故障簡報以及中間節點信息文件對發生的故障進行綜合分析。如此便可準確清晰地重現故障發生過程中，各個繼電保護功能元件之間的先后順序以及動作邏輯。在對繼電保護邏輯關系圖進行可視化分析時，應該將中間節點文件所記錄的相關動作情況在邏輯關系圖中使用高亮表示，圖形的繪制風格要在基礎圖元中進行定義。邏輯圖中每個圖元都包含一個state，可以表示相應圖元的個體屬性。圖元內部存在對象具有屬性sta，可以表示相應圖元的所屬狀態以及定義圖元時的所有圖元對象。在圖元模板中，相應內部對象可以根據sta的值進行條件繪制。所以，最終圖形就可以根據sta值的不同，通過不同風格顯示。一般情況下，為了使圖形較為簡潔，僅根據keyid3的值對連接線進行條件繪制，而在sta值為0時使用黑色線，在sta值為1時使用紅色線。

2.3 互操作方法

繼電保護邏輯關系圖的自描述方式一般是采用G語言，應用服務器則可以通過G圖形處理工作對邏輯關系圖進行分析。由于G語言是電力系統所應用的標準化的圖形描述語言，因此可以在不同廠家之間實現互操作。但是在實際情況中，不同廠家對于G語言的使用習慣也不盡相同，所以在互操作過程中一般有兩種方式。第一，如果廠家使用G語言，則可以直接進行配合，實現互操作，不需要另做其他工作，并且能夠使相關故障分析具有一致的顯示風格；第二，如果廠家沒有采用G語言，則可以引入一個可以執行可視化分析的故障分析插件，在故障分析時直接調用即可。而且對于不同型號的裝置，也只需一個故障分析插件就能夠滿足分析需要。此外，故障可視化分析插件需要附加調用參數的功能，以調取相關數據波形等。

2.4 故障可視化分析模型

通過上述步驟，可以通過繼電保護邏輯關系圖的自描述借由G語言開發解析模塊，并將其集中引入到波形分析的方法中。同時相應的波形分析工具能夠使繼電保護邏輯關系圖增加故障回放功能，在錄波文件打開時自動打開相應的時間節點文件。這個過程可以簡化為圖1。

通過該圖可以清晰認識到，繼電保護裝置產生動作或啟動時，生成相應的記錄文件，并傳送到服務器，最后通過服務器或調度端就可以實現故障的可視化分析。

3 結語

繼電保護的故障可視化是智能變電站維持正常輸送電故障的基本保障，通過對繼電保護裝置的工作過程研究，可以運用G語言從相應的動態記錄文件入手，實現故障的可視化分析。

參考文獻

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