智能變電站繼電保護在線運維系統(tǒng)關鍵技術

陳凱

摘要：智能變電站的總體結構可以分為三個層次，過程層、間隔層以及變電層。過程層主要負責監(jiān)測繼電保護設備的運行狀態(tài)，電器運行情況以及運行操作過程中的驅動和執(zhí)行情況，是智能變電站自動化運行的基礎和前提。在互聯(lián)網科技蓬勃發(fā)展的今天，借助先進技術所研究的繼電保護技術是非常有意義的，為創(chuàng)造更加先進智能變電站提供了條件。因而對智能變電站繼電保護在線運維系統(tǒng)關鍵技術的研發(fā)與設計，對變電站及國家電網的安全運行意義重大。

關鍵詞：智能變電站;繼電保護;在線運維系統(tǒng);關鍵技術

1引言

我國的科技不斷進步，人工智能技術越來越完善，智能設備在變電過程中的應用，提高了變電站的技術水平，也為用戶供電提高起到保障作用，智能變電站繼電保護在線監(jiān)測系統(tǒng)的應用，對電力系統(tǒng)的發(fā)展起到推動作用，智能設備在繼電保護中的應用，促進了智能變電站繼電保護在線系統(tǒng)設計的實施。

2智能變電站體系結構

智能變電站在網絡結構上與傳統(tǒng)站有明顯不同。三層兩網結構是智能變電站典型應用結構，其中三層是指過程層、間隔層、站控層，兩網是站控層網絡和過程層網絡。目前，我國在智能變電站實際發(fā)展的過程中，繼電保護裝置的種類較多，因此，在選擇設備的過程中，需要結合電力系統(tǒng)的實際運行狀況，合理的選擇保護設備，對其功能進行分析，確保可以完成繼電保護工作任務，及時發(fā)現(xiàn)電力系統(tǒng)故障問題，做出準確的判斷，并發(fā)出警告。在電力行業(yè)快速發(fā)展的社會背景下，繼電保護裝置也開始形成網絡自動化模式，靈敏性較高，可以合理的應對突發(fā)問題。在此期間，為了降低電力系統(tǒng)的故障問題，還是采用繼電保護方式進行自動化的運維保護，及時發(fā)現(xiàn)短路問題，并減少對電力設備的損害。在網絡、計算機以及自動化相關技術快速發(fā)展的環(huán)境下，電力系統(tǒng)也開始同步使用此類技術，可以促進繼電保護系統(tǒng)的智能化發(fā)展。尤其是單片機技術，在應用過程中能夠提升繼電保護裝置運行準確性與可靠性，為監(jiān)督工作人員提供具體的監(jiān)督資料，提升整體管理工作的便利性，進一步促進網路控制調節(jié)優(yōu)勢的發(fā)揮。

3智能變電站繼電保護在線運維系統(tǒng)關鍵技術的應用

在智能變電站繼電保護系統(tǒng)實際運行的過程中，要想更好的使用在線運維系統(tǒng)，就要全面引進關鍵技術，保證提升整體在線運維系統(tǒng)的運行水平。具體技術為：

3.1設備狀態(tài)監(jiān)測技術分析

繼電保護設備在電網運行中是至關重要的一環(huán)，能夠監(jiān)視并控制一次設備，而智能變電站繼電保護狀態(tài)檢修的基礎便是詳細了解各智能設備的監(jiān)測信息，繼而確定設備的運行狀態(tài)是否良好。智能變電站繼電保護設備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)主要包括：智能變電站電源信息，電源電平輸出，即兩功率或電壓之比的對數，有時也可用來表示兩電流之比的對數;智能電網設備運行溫度信息，具體包括設備內部的工作溫度、裝置過程層光纖數據接口的溫度;監(jiān)測光強信息，光強即發(fā)光強度，主要是發(fā)光體在給定方向上的發(fā)光強度，是該發(fā)光體在該方向的立體角元dΩ內傳輸的光通量dΦ除以該立體角元所得之商，即單位立體角的光通量。智能變電站繼電保護設備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，可以有效監(jiān)測裝置過程層光纖數據接口接受的光強信息;此外，智能變電站繼電保護設備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)可以進行數據信息的統(tǒng)計，包括繼電保護設備實際運行過程中無故障時間統(tǒng)計、繼電保護裝置采樣值（SV）信息、裝置面向通用對象的智能變電站事件（GOOSE）統(tǒng)計信息，GOOSE是IEC61850中的一種快速報文傳輸機制，用于傳輸變電站內IED之間重要的實時性信號。GOOSE得使用大大簡化了變電站二次電纜接線。此外，在線監(jiān)測系統(tǒng)還負責對智能變電站繼電保護設備自檢信息，裝置硬件以及回路自檢信息的收集和整理。

3.2繼電保護二次回路狀態(tài)監(jiān)測

3.2.1物理鏈路通信在線監(jiān)測

物理鏈路通信在線監(jiān)測是繼電保護二次回路在線監(jiān)測的主要內容，為了實現(xiàn)物理鏈路通信在線監(jiān)測，需要明確智能變電站過程層設備的物理鏈路拓撲信息。物理鏈路通信監(jiān)測主要是監(jiān)測其的物理設備，設備是保障變電站供電的基礎設施，必須保障供電設備的正常運行，無論采用組網通信方式，還是點對點通信方式，智能變電站繼電保護系統(tǒng)的過程層通信方式都可以等效為圖1所示。

3.2.2邏輯鏈路通信在線監(jiān)測

邏輯鏈路通信在線監(jiān)測是繼電保護二次回路在線監(jiān)測的重要過程，目前主要廠家裝置對GOOSE和SV配置均可進行在線校對，當發(fā)現(xiàn)發(fā)送配置和接收配置不匹配時能發(fā)出告警信號。在此基礎上再驗證發(fā)送的配置和SCD集成配置是否一致，就可以在邏輯上驗證智能站相關裝置的發(fā)送配置、接收配置與SCD集成配置的一致性。

4繼電保護在線運維系統(tǒng)工程實踐

2015年某電網投運的220kV變電站和110kV變電站中，將繼電保護在線運維系統(tǒng)投入應用，該系統(tǒng)主要分為三個層次，分別是數據采集層，數據應用層和數據展示層。在系統(tǒng)投入應用的過程中，每一個層次包含的功能也有所不同。

4.1數據采集層

數據采集層包括IEC61850前置采集模塊，報文分析和采集模塊等。其中IEC61850前置采集模塊的主要功能就是采集各個裝置設備的狀態(tài)信號，如保護裝置、智能終端裝置以及合并單元，同時，還包括保護功能壓板以及通信輸送壓板的狀態(tài)。報文采集和分析模塊的主要功能在于在線捕捉報文信息，對報文格式和內容存在的錯誤狀況進行解析。

4.2數據應用層

數據應用層的功能模塊同樣包括三個模塊，第一模塊的主要功能是處理采集模塊上送的設備狀態(tài)信號，采用綜合分析的方式獲取設備運行狀態(tài)，并且判斷設備運行的正常狀況，如果設備運行異常，則需要對設備進行檢修;第二模塊的主要功能是對報文分析數據進行處理，通過數據綜合分析的方式獲取二次回路的物理鏈路和邏輯鏈路狀態(tài);第三模塊中包括物理鏈路模型以及邏輯鏈路模型兩種，其中物理鏈路主要包括智能設備以及交換機，邏輯鏈路包括邏輯信號以及智能設備等。

4.3數據展示層

數據展示層的功能模塊包括四種，設備狀態(tài)異常警示模塊，鏈路狀態(tài)異常警示模塊，物理鏈路圖形化模塊，邏輯鏈路圖形化模塊。運維系統(tǒng)包含的數據采集以及處理等功能可以與后臺監(jiān)控系統(tǒng)共用，才能達到網絡一體化監(jiān)控的要求。

5結束語

總而言之，在智能變電站繼電保護系統(tǒng)實際運行的過程中，要想更好的開展繼電保護工作，快速查找故障設備位置與原因，應當轉變以往的運維管理方式，合理使用在線運維關鍵技術，通過相關技術的應用，提升繼電保護系統(tǒng)的運行效果與水平，滿足當前的高效性發(fā)展需求。

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