基于電力4G專網的繼電保護智能移動運維平臺的應用

張玉冠 , 張繼剛

(1.濟南大學，山東 濟南 250022; 2.國網山東陽谷供電公司,山東 陽谷 252300)

隨著電力4G專網繼電保護設備的整體性能逐漸提升，電網對于自身的保護狀態(tài)以及整體數(shù)據(jù)的收集、性能使用以及監(jiān)視能力要求也越來越強。通過借助智能設備的保護以及運維平臺的應用，使電網的數(shù)據(jù)分析以及處理效率得到有效提升。電網變電站設備層的存在取代了傳統(tǒng)的二次電纜連接，對二次回路的狀態(tài)也實施了有效檢測。

1　繼電保護回路狀態(tài)檢測

繼電保護設備的二次回路通過采用光纖組網替代傳統(tǒng)變電站的電纜連接，通過使用數(shù)字信號取代了傳統(tǒng)變電站中的模擬信號傳輸[3]。繼電保護二次回路的狀態(tài)檢測，具體為通過使用數(shù)字信號的相互傳輸交換，對電網的整體設備鏈路狀態(tài)以及具體的通信內容進行檢測，從而使得繼電保護設備的電力回路狀態(tài)有了檢測的可能，有效取代了傳統(tǒng)的繼電保護設備定檢運維方式。此種二次回路的狀態(tài)檢測具體包括了物理鏈路的二次回路狀態(tài)檢測以及邏輯鏈路的二次回路狀態(tài)檢測。

1.1　物理鏈路狀態(tài)模型建立

物理鏈路的狀態(tài)檢測完成了電力4G專網的變電站通信電網中，每一個通信環(huán)節(jié)的具體設備運行檢測以及功能性評估。要想對物理鏈路的狀態(tài)進行檢測，就要對該鏈路的具體運行模型狀態(tài)進行清晰的描述。物理鏈路上所涉及的諸多設備對象，比如其中包括了電網的合并單元、終端的職能設備以及信息交換設備等，每一個設備對象之間的電路通信也包括了諸多環(huán)節(jié)存在，比如端口以及線纜的存在。對于此類通信對象，建立的物理鏈路的狀態(tài)模型如圖1所示。

圖1　通信對象模型樣例

物理鏈路的運維平臺狀態(tài)檢測主要是借助于繼電設備的智能性裝置以及交換機上的諸多警告信號，從而將物理鏈路狀態(tài)下的異常信息進行快速捕捉。但是相較于通信設備，絕大多數(shù)的情況下通信設備的警告信號往往指的并不是真正的通信保障設備，而是基于物理鏈路上的故障定位設備。在傳統(tǒng)的人工排查模式中，對故障設備進行逐步排查進而定位。但是此種方法雖然保障了故障的定位準確性，卻消耗了大量的人力物力，并且極度延長了設備故障點的恢復時間，導致如果不能及時地對故障進行消除，就會使得網絡通信電網的整體功能失常。那么運維系統(tǒng)的存在就可以通過其故障診斷功能對繼電設備中的故障進行功能性診斷。通過依照上述的建模方法，對保護裝置、測試裝置以及智能終端與交換機之間的通信裝置進行模型建立。各個裝置設備的端口以及各個端口之間所存在的交互性連接關系如圖2 所示。

圖2　通信建模示意圖

1.2　邏輯鏈路狀態(tài)檢測

邏輯鏈路的狀態(tài)檢測主要實現(xiàn)了智能變電站的過程性電能網絡檢測，主要目的在于如何將通信內容保證其正確性和有效性。正確性是對通信內容的具體格式進行檢測，確定其是否規(guī)范，而對于通信報文中所存在的相關數(shù)據(jù)就要檢驗其是否存在重復以及是否正確。有效性是通過對通信內容的具體工程配置以及預期配置進行檢驗，確定其是否保證一致。實際運行過程中會存在諸多問題，比如信號的丟失、數(shù)據(jù)采樣錯誤以及警告裝置的出錯等，都會對繼電保護設備的整體性能造成直接的影響，無法使得相關設備正常運行。

2　輔助性維修

運維平臺的存在不僅能夠實現(xiàn)繼電保護設備的功能性，以及二次回路的整體狀態(tài)檢測和系統(tǒng)性評估，更能對具體的系統(tǒng)功能性進行輔助維修，此種功能對于電力4G專網的繼電保護設備的日常維修工作起到了較為實用的成效[10]。借助有效的檢修設備對繼電保護設備進行具體維修工作，防止出現(xiàn)繼電保護設備的二次回路，使用光纖組網將電纜連接取而代之，從直觀的接線到抽象的網絡報文。運維系統(tǒng)檢測繼電保護設備的自身功能性的同時，還能夠給運維平臺的具體工作人員，展現(xiàn)清晰可視化的繼電保護視圖，如圖3所示。

圖3　繼電保護設備檢修隔離示意圖

如圖3所示，繼電保護設備之間的二次回路的具體關系尤為清晰，同時還可實現(xiàn)各回路壓板之間的具體運行狀態(tài)。

3　繼電保護設備運維平臺系統(tǒng)的應用

以某地電力4G專網的變電站中繼電保護設備運維平臺的具體應用為例，分析其主要應用。運維平臺系統(tǒng)的結構如圖4所示。

圖4　繼電保護設備運維平臺系統(tǒng)構架圖

圖4中，運維平臺的整體功能性SCD可以對配置數(shù)據(jù)進行獲取，其中包括具體的模型以及壓板配置和端口等，能夠將其存入回路模型庫中。運維平臺中的繼電保護設備具體狀況以及運行信息，可以依照網絡層之中的站控層以及過程層進行獲取分析，并且能夠實現(xiàn)繼電保護設備的實施狀況和監(jiān)測功能。

4　信息交互系統(tǒng)

如圖5所示，移動終端的信息系統(tǒng)與主站端的服務數(shù)據(jù)信息交互通常借助兩種方式：其一為通過移動終端系統(tǒng)發(fā)送既定的HTTP請求，將系統(tǒng)請求中利用Server進行信息發(fā)布，隨后使用終端系統(tǒng)完成發(fā)送的請求，借助Server完成回復請求，被應用于絕大多數(shù)業(yè)務的主要數(shù)據(jù)傳輸；其二是建立長連接，借助終端設備與WebSocket和Server之間完成通信。此種方法較為適用于Server的信息推送至移動終端的具體情況，比如發(fā)布既定的新任務。通過使用WebSocket進行信息連接推送，有效地避免了出現(xiàn)HTTP的弊端，減輕了電力專網服務客戶端的壓力。

圖5　移動終端與主站端的數(shù)據(jù)信息交互

5　結束語

在電力4G專網中的繼電保護設備運維平臺的應用實現(xiàn)了智能變電站的具體檢測以及警告功能，從而為保證保護設備的正常運行以及具體的故障檢測和維

修提供了一定的基礎。本文針對繼電保護設備運維平臺的具體模型構建，以及主要的系統(tǒng)性功能，以案例運維平臺構建模型展開探討，以期推動運維平臺的整體功能性完善。

參考文獻：

[1]付賢瓊. 談當前電力系統(tǒng)繼電保護的運行維護[J]. 電源技術應用, 2014，(11):55-57.

[2]王鵬飛. 關于電力系統(tǒng)繼電保護運行維護的分析[J]. 電源技術應用, 2013，(10):102.

[3]付陽. 智能變電站繼電保護的新特點及其運維管理[J]. 安徽電力, 2013，(S1)：40-43.