電力系統(tǒng)輸電線路遠(yuǎn)程監(jiān)測方法研究

尹 凱,葛立青,金巖磊

（南京南瑞繼保電氣有限公司，江蘇南京，211102）

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電力系統(tǒng)輸電線路遠(yuǎn)程監(jiān)測方法研究

尹 凱,葛立青,金巖磊

（南京南瑞繼保電氣有限公司，江蘇南京，211102）

摘要：目前我國變電站普遍采用無人值守的運(yùn)行方式。在發(fā)生輸電線路故障后，需要盡快對故障原因進(jìn)行分析。本本提供一種自適應(yīng)電力系統(tǒng)輸電線路故障在線分析方法，可以快速故障分析并給出處理建議。該技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于多個智能變電站，取得良好效果。

關(guān)鍵詞：遠(yuǎn)程監(jiān)測；智能變電站

0　引言

目前，我國變電站普遍采用無人值守的運(yùn)行方式。采用這種運(yùn)行方式，在發(fā)生輸電線路故障后，需要盡快對故障原因進(jìn)行分析，并在必要時派運(yùn)維人員到現(xiàn)場進(jìn)行故障排查。因此，當(dāng)發(fā)生輸電線路故障后應(yīng)能盡快收集故障數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，一方面可以提高遠(yuǎn)程處理故障的能力，另一方面當(dāng)必須現(xiàn)場排查故障時可以進(jìn)行有針對性的人員和設(shè)備準(zhǔn)備，從而縮短故障時間，提高供電可靠性。

在變電站監(jiān)控系統(tǒng)中，一般具備全面的電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，部分還能提供一次設(shè)備在線監(jiān)測數(shù)據(jù)。傳統(tǒng)的電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)易讀且可靠性較高，而一次設(shè)備在線監(jiān)測數(shù)據(jù)需要較強(qiáng)的專業(yè)知識。同時還有一部分輸電線路的離線數(shù)據(jù)儲存于生產(chǎn)管理系統(tǒng)。如何將上述數(shù)據(jù)盡快的收集并進(jìn)行分析，是提高輸電線路故障處理能力的關(guān)鍵。

本文提供了一種自適應(yīng)電力系統(tǒng)輸電線路故障在線分析方法，通過輸電線路故障發(fā)生條件定義和輸電線路故障分析數(shù)據(jù)來源配置，可自動適應(yīng)不同通訊規(guī)約及不同系統(tǒng)來源的數(shù)據(jù)格式，跨系統(tǒng)的收集故障分析所需的在線和離線數(shù)據(jù)，為快速故障分析給出處理建議。

1　智能變電站數(shù)據(jù)流分析

1.1網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

智能變電站的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)橫向可以分為站控層網(wǎng)絡(luò)、間隔層網(wǎng)絡(luò)及過程層網(wǎng)絡(luò)三個層次，縱向可以劃分為安全I(xiàn)、II、III、IV分區(qū)。如圖1所示。

在安全I(xiàn)區(qū)，站控層監(jiān)控系統(tǒng)遵循DL/T 860標(biāo)準(zhǔn)與間隔層測控、保護(hù)裝置的進(jìn)行實(shí)時數(shù)據(jù)交換。間隔層測控、保護(hù)裝置通過GOOSE網(wǎng)、SV網(wǎng)過程層網(wǎng)絡(luò)獲得設(shè)備實(shí)時運(yùn)行信息。在安全I(xiàn)I區(qū)，站控層監(jiān)控系統(tǒng)遵循DL/T 860標(biāo)準(zhǔn)與在線監(jiān)測裝置進(jìn)行實(shí)時、準(zhǔn)實(shí)時數(shù)據(jù)交互獲得設(shè)備監(jiān)測信息。在線監(jiān)測裝置的傳感器一般就地安裝于一次設(shè)備，通過內(nèi)部規(guī)約上傳設(shè)備監(jiān)測信息至在線監(jiān)測裝置。在安全I(xiàn)II/IV區(qū)的其他系統(tǒng)如生產(chǎn)管理系統(tǒng)，可以通過庫同步或文件交換等方式跨越隔離裝置實(shí)現(xiàn)與監(jiān)控系統(tǒng)的離線數(shù)據(jù)交換。

圖1　智能變電站網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

圖2　全景數(shù)據(jù)平臺

1.2信息集成

由以上設(shè)備狀態(tài)相關(guān)數(shù)據(jù)流分析可知，設(shè)備狀態(tài)的監(jiān)測前提是統(tǒng)一的全景數(shù)據(jù)平臺，即實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一建模，統(tǒng)一采集。全景數(shù)據(jù)平臺的數(shù)據(jù)采集與處理模式如圖2所示。

由圖2可知，全景數(shù)據(jù)平臺改變了變電站各個子系統(tǒng)數(shù)據(jù)采用不同編碼規(guī)則、不同數(shù)據(jù)庫平臺所形成的若干信息孤島。將原獨(dú)立設(shè)置的各類子系統(tǒng)功能，經(jīng)過整理全部融合，在統(tǒng)一平臺上進(jìn)行必要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)重構(gòu)，提高了數(shù)據(jù)利用率和互動性。

2　輸電線路狀態(tài)評價與預(yù)警

2.1設(shè)備狀態(tài)函數(shù)

盡管影響影響設(shè)備狀態(tài)的因素眾多，但當(dāng)這些因素都有確定的數(shù)值時，就可以認(rèn)為設(shè)備處在一定狀態(tài)。如果設(shè)備的某一個性質(zhì)發(fā)生了改變，那么設(shè)備的狀態(tài)也發(fā)生了改變。換句話說，設(shè)備處在一定的狀態(tài)，這些因素有確定之值。

設(shè)Xn（n=1,2,3……）為設(shè)備的狀態(tài)變量，則設(shè)備的狀態(tài)可以用函數(shù)表示為：

2.2輸電線路故障發(fā)生條件定義

輸電線路故障發(fā)生條件定義：根據(jù)不同的線路而定義不同的接地故障發(fā)生條件，接地故障發(fā)生條件定義為遙信動作、遙信返回、一定時間內(nèi)遙測值大于設(shè)定值、以及一定時間內(nèi)遙測值小于設(shè)定值中的一種或者幾種，當(dāng)存在多種條件時，各種條件之間通過與、或、非邏輯運(yùn)算輸出定義結(jié)果,輸電線路故障發(fā)生條件按照輸電線路類型建立索引并儲存于變電站監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，如圖3所示。

圖3　輸電線路故障發(fā)生條件定義

2.3輸電線路故障分析數(shù)據(jù)來源配置

根據(jù)不同的輸電線路定義不同的故障分析數(shù)據(jù)來源，在定義時，首先定義數(shù)據(jù)是來源于變電站監(jiān)控系統(tǒng)的在線數(shù)據(jù)還是生產(chǎn)管理系統(tǒng)的離線數(shù)據(jù)，然后定義數(shù)據(jù)的重要性及可靠性，數(shù)據(jù)按照輸電線路ID建立索引儲存于變電站監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，如圖4所示。

圖4　輸電線路故障發(fā)生條件定義

2.4狀態(tài)評價

根據(jù)輸電線路類型獲得輸電線路故障發(fā)生條件定義，當(dāng)監(jiān)測到滿足線路故障發(fā)生條件時，根據(jù)線路ID獲得輸電線路故障分析數(shù)據(jù)來源列表，通過全景數(shù)據(jù)平臺收集輸電線路故障分析所需的數(shù)據(jù)，儲存于變電站監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫。

根據(jù)輸電線路ID獲得輸電線路故障分析數(shù)據(jù)來源配置，讀取變電站監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)列表，根據(jù)數(shù)據(jù)可靠性及重要性對故障進(jìn)行分析計算。

2.5預(yù)警

根據(jù)根據(jù)故障分析結(jié)果對故障處理給出建議，對于重要線路當(dāng)兩套線路主保護(hù)動作，且無母線差動、開關(guān)失靈等，保護(hù)動作跳閘線路間隔一、二次設(shè)備無影響正常運(yùn)行的異常告警，跳閘線路開關(guān)切除故障次數(shù)未達(dá)到規(guī)定次數(shù)，建議直接強(qiáng)送；對于非重要線路或者跳閘線路間隔一次設(shè)備有影響正常運(yùn)行的告警信息，跳閘線路間隔二次設(shè)備有影響正常運(yùn)行的告警信息，建議現(xiàn)場處理故障。

2.6結(jié)果展示

在變電站監(jiān)控系統(tǒng)通過儀表盤、光子牌、數(shù)值量等圖形控件展示狀態(tài)計算結(jié)果，同時可以顯示計算條目的詳細(xì)信息。對于設(shè)備狀態(tài)變化，可以通過告警窗口進(jìn)行提醒。

3　結(jié)論

本文提供的自適應(yīng)電力系統(tǒng)輸電線路故障在線分析方法通過輸電線路故障發(fā)生條件定義和輸電線路故障分析數(shù)據(jù)來源配置，跨系統(tǒng)的收集故障分析所需的在線和離線數(shù)據(jù)，為快速故障分析給出處理建議。通過在多個智能變電站的實(shí)施表明，可以綜合反映設(shè)備狀態(tài)，具有良好的易讀性，能夠及時反映輸電線路狀態(tài)變化，并給出預(yù)警，從而減輕變電站設(shè)備運(yùn)行和維護(hù)的壓力。

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Research on remote monitoring method of transmission line in power system

Yin Kai,Ge Liqing,Jin Yanlei
(Nanjing NARI-RELAYS Electric Co. Ltd.,Jiangsu Province,Nanjing City,211102)

Abstract：At present,the operation mode of unattended operation of substation is widely used in our country.After the failure of the transmission line,the fault causes should be analyzed as soon as possible. Books provide an adaptive power system transmission line fault analysis method that can fast fault analysis and give suggestions.The technology has been applied in several smart substation,and achieved good results.

Keywords：remote monitoring;Smart Substation

作者簡介

尹凱（1981－），男，碩士，高級工程師，從事廠站自動化的研究和開發(fā)工作。