智能變電站繼電保護網絡可視化研究與應用

王鵬敏

摘要：智能化變電站自提出以來，經歷了多種技術的革新與融合，逐漸走向成熟，但是面對日益增多的業務需求和安全性考慮，對作為信息傳輸與分享樞紐的繼電保護網絡提出了更高的要求。文章立足于通過研究智能繼電保護網絡可視化技術，利用SCD文件實現業務自動區分以及設備自動識別，結合傳統的電纜電氣回路點對點傳輸的優點，做到虛擬連接點對點，進而實現繼電保護網絡可視化功能，使得繼電保護網絡透明化、智能化，從而解決目前傳統交換機帶來的“黑匣子”難題，提高智能站的建設、運行、檢修智能化水平，進一步為智能站繼電保護網絡智能化做貢獻。

關鍵詞：繼電保護;SCD;網絡;智能變電站;可視化

引言

繼電保護裝置在變電站中發揮重要的作用，它可以維護電力系統的安全和穩定。實現智能化的變電站需要根據實際的情況采取合適的措施，管理變電站中系統的運行。當設備或者線路發生故障時，可以及時控制故障設備，防止影響其他設備的運行，這樣可以降低系統故障的損失。在實際的查找故障和繼電保護中存在一些問題，影響實際系統的運行。實現智能化變電站繼電保護需要提高系統故障維護的能力，運用相關的技術把系統故障進行可視化的分析，然后制定合理的方案進行處理。

1 智能變電站繼電保護配置現狀

實現新一代智能化的變電站需要分析它的結構，根據它的結構采取措施進行處理，這樣可以提高繼電保護的效率。智能變電站的設備層主要是實現電能的處理工作，合理分配電能，進行電能的轉換和運輸，利用設備監控電能的使用情況。變電站的間隔層可以利用裝置實現對設備的管理和控制，實現設備數據的傳輸。站控層具有很多的系統，運用系統監控變電站的運行情況，實現信息和數據的收集和整理工作。智能化系統的建設具有很多的優點，使得變電站可以根據系統辨別系統運行情況，發現設備出現問題可以及時向工作人員反饋，并及時控制故障波及的范圍。這樣可以盡可能降低系統故障造成的損失，為維修人員盡可能爭取維修的時間，也可以延長設備的使用時間。可是很多企業沒有重視新一代智能變電站的建設工作，沒有重視對它的投資和技術的發展。需要分析當前的情況，重視變電站的發展和建設。根據智能變電站繼電保護配置情況，采取合理的方案進行處理。

2 繼電保護邏輯圖的描述方法

一般情況下，抽象化狀態中繼電保護的原理有邏輯判別、閾值比較和動作計時3部分，并通過線連接的形式說明各節點間的邏輯關系，而在實際應用中，可以將保護邏輯圖各節點元素設計為基本元件模板，采用引用模板元件的方式，完成相關操作，提高電力系統的運行安全性。在繼電保護裝置的運行中，每個元件都有對應的id和keyid屬性，并且初始值都是-1，id是元件在圖形中的序號，而keyid是用于文件數據、傳遞數值和結果判斷等環節。根據繼電保護裝置的組成結構來看，基本繪圖元素有端子和連接線，基本圖形元素有狀態量輸出、狀態量輸入和“與/或”3種。所以，在實際操作中，繪圖操作使用的都是基本繪圖元素和基本圖形元素，需要根據各圖形之間的關系進行連接，以清楚表明圖形中各元件之間的聯系。另外，繼電保護裝置的中間節點文件后綴是.mid和.des2種，前者用于存儲模擬量、相對時標和開關量通道值;后者主要是用于描述.mid文件的數據存儲格式，便于系統進行辨別。

3 現場應用

3.1 應用目的

在變電站的發展過程中，電力運維人員更習慣于可視化的管理方式，無論是對于采集的實時量還是管理信息都可以依靠各種工具實現可視化，由此運維人員可以明白直觀的了解真實的運行狀態。但是進入到智能變電站階段，由于光纖網絡和交換機的應用，作為智能變電站最重要的數據傳輸網絡變成了不透明的過程，由此給電力運維人員帶來了更為復雜的難題，而常規工業以太網交換機的應用只是解決了智能變電站數據如何傳輸的問題，并沒有在運維管理可視化等方面有任何的進展，甚至由于專業技術的區別給電力運維人員帶來了更加復雜的認識過程。運維人員可以通過可視化的管理界面實時查看交換機網絡的拓撲結構及每臺交換機每個端口接入IED設備的基本運行情況，對設備進行管理維護。

3.2 應用案例

該系統應用于南網云南電網公司昆明供電局變電管理一所繼保自動化實驗室，該實驗室擁有一個模擬的變電站系統，包括后臺綜合自動化系統，測控裝置，通信管理機，多種元件的繼電保護裝置等，具備一個完善且典型的應用環境。1）站內業務解析功能，通過解析SCD文件，得到站內GOOSE，SV報文的發送和訂閱關系，同時會列出站內所有IED設備的名稱、型號、廠家信息等，相當于自帶SCD解析工具，方便運維人員查看SCD文件。2）IED識別定位功能，當有IED設備接入交換機某個端口后，會在交換機該端口上顯示接入設備的名稱及型號，IED設備接入前交換機的端口是空的，IED設備接入交換機之后，交換機各個端口會顯示接入的是哪一臺IED設備，這樣就減輕了光纖打標簽的工作復雜程度，可以作為紙質標簽的一個電子化補充。3）動態網絡拓撲展示功能，當通信路徑建立起來之后，可以通過查看網絡拓撲圖來掌握整個網絡的組織結構，一旦網絡通信節點出現問題，方便溯源查缺，提高運維效率，由于現場實際只應用了一臺交換機，沒有與其級聯的交換機，所以交換機鄰居節點的拓撲關系此處沒有展示出來，如果有級聯交換機的話，會將所有級聯的交換機全部展示出來，同時這個拓撲圖會隨著IED設備的實際接入情況而動態更新。

3.3 互操作的方法

在運用新一代智能變電站繼電保護繪制圖形時，是需要遵循相關標準的，繪制出的圖形應能被業內人士輕易看懂，而且信息應該全面清晰。可視化系統主要是運用G語言來表達，運用自身的某些功能結構將收集到的信息進行統一處理。不同的變電站之間可以利用可視化系統實現互操作，然后根據廠家布局和系統情況進行調整，無需在系統中安裝其他軟件，只需要設置相關參數，重視系統故障記錄文件名，做好分析處理工作。

結語

綜上所述，新一代智能變電站繼電保護故障可視化分析方案能夠提高電力系統的運行穩定性。在實際的操作過程中，繼電保護故障可視化分析方案操作是極其簡單和便捷的，通用性、實用性比較高，值得廣泛推廣和應用。

參考文獻

[1]荀思超，沈雨生，王小波，等.SDN在新一代智能變電站通信網中的應用[J].電力信息與通信技術，2016，14（1）：49-52.

[2]王文龍，楊貴，劉明慧.智能變電站過程層用交換機的研制田電力系統自動化，2011，35（18）：72-76.

[3]張杰，侯思祖，陳小倩，等.基于IEC61850信息建模方法的應用研究[J].電力系統通信，2011，32（11）：31-35