智能站繼電保護在線監測及分析診斷裝置管理

段佳莉

摘 要：智能變電站基于IEC61850標準為將全站信息轉化成虛擬的數字量，在簡化施工節省電纜的同時也導致智能變電站的內部智能設備連接關系不直觀，加大了現場工作人員查找故障的難度。設備間的“虛回路”關系的不可見性造成繼電保護有誤動的風險、增加現場運維檢修的難度，從而導致繼電保護的可靠性降低。

0 引言

“十二五”期間，變壓器、開關、刀閘、輸電線路等一次設備狀態檢修工作被列為國網公司的工作重點，輸變電設備在線監測系統建設快速推進，監測數據采集進入自動化階段。一次設備的狀態特征是規律性和不可逆，其監測點已經明確化，監測數據的利用和狀態評估已趨于成熟。在智能變電站的大力建設和IEC61850標準深入推廣應用的情況下，國內外對變電站一次設備的狀態監測已經做了充分的研究。相反，二次設備定期檢修和狀態檢修都屬于預防性檢修，而且二次設備狀態的特征比較復雜和多元化，即有不可逆的硬件狀態，也有可逆的軟件系統環境，還有多變的設備外部環境狀態，這些都導致二次設備的監測更復雜。

智能變電站的主要特征是智能化一次設備、網絡化二次設備、標準化數據交換、狀態化設備檢修、自動化運維管理。二次設備廣泛應用智能終端、合并單元等智能電子設備，并基于IEC61850標準進行建模和通訊，網絡技術等發展已經趨于成熟和穩定，便于監測和分析。

1 管理內涵

以實際需求為導向，結合現場工作實際，研制一款智能站二次設備在線監測及智能分析裝置，能實現對智能變電站保護定值、壓板、控制字、動作事件、SV采樣、GOOSE狀態等進行全面監測，同時可對定值進行定時自動校核，壓板狀態進行智能判斷，鏈路連接狀態進行自動判斷。以可視化的方式對智能變電站進行直觀顯示，并以監視的全站大數據為依據，進行綜合分析、自動校核、智能診斷，為智能站二次設備的運行維護、異常處理、故障分析提供輔助決策手段，全面提升智能變電站的運維水平。

2 主要做法

2.1保護定值自動校核

自動獲取保護裝置當前區定值，和預先設置好的模板進行比對，從而判斷定值或定值區是否發生變更，被變更的定值項和運行定值區將著色，變更信息顯示在定值窗下面，告警信息和獨立判斷的定值區號將發往監控中心。

2.2 保護壓板狀態監測

SCD文件相應的裝置的dsRelayEna數據集。通過61850報告服務自動上送，與數據標準值模板進行比較，從而判斷壓板狀態是否存在，發出“壓板變位”黃色警告。并與“壓板策略”模板進行條件和要求的核查，自動識別壓板投退狀態是否符合變電站安全策略，發出“壓板異常”紅色報警。

2.3壓板智能校核

根據配置的智能告警邏輯，判斷當前狀態是否滿足相應的邏輯，產生智能告警；根據開關刀閘等一次設備狀態判斷間隔運行狀態，一次設備狀態分為停電和上電運行；其中上電運行又分為正常運行和除缺；除缺分為保護故障，合并單元故障，智能終端故障；不同的故障隔離方式不一樣，分為以下四種：

第一種模式是國網“調繼（2015）92號”文模式：最小化隔離故障設備，故障設備處理和聯調安全措施分開進行；第二種是關聯停運模式，一次性隔離停運故障裝置和相鄰關聯設備，更好滿足缺陷處理和設備聯調要求；第三種是出口停運模式，任何裝置故障都退出口跳閘硬壓板，沒有關聯的裝置可以繼續運行；第四種是全套停運模式，任一裝置故障全停保護退出運行。各種處理模式可采用定值進行選擇。

2.4物理鏈路可視化及綜合診斷

2.4.1物理鏈路可視化

智能變電站光纖連接一般有兩種，一種是直連，即一對光纖將兩個裝置直接連接起來，信號直接傳遞；一種是通過交換機將信號傳輸過來。全站SCD（substation configuration description）配置文件包含IED（Intellignet Electtonic Device）信息，卻沒有交換機信息。

但是實際工程應用中絕大部分SCD中都沒有配置或沒有按照規范配置相應的信息，很難根據SCD文件知道設備間是通過交換機相連還是直連，本系統通過系統配置工具來實現全站鏈路的可視化。具體如下面四張圖所示：

2.4.2 鏈路綜合診斷

本系統既采集站控層數據，又采集過程層GOOSE/SV報文，當鏈路又異常時，站控層會有相應的鏈路異常報文，詞報文可以知道鏈路異常情況，但無法診斷分析。本系統在此基礎上，同時判斷過程層報文情況，兩者相結合整體判斷鏈路情況。

3 實施效果

3.1實施后的優點

專業管理涉及調控中心二次技術室、運維檢修部變電運檢室，適用于所有智能變電站，滿足不同廠家設備的要求，適應各種二次設備運行狀態監視。主要有以下效果：

1）減少運維工作量：按運規要求開展定值、壓板的復核工作，所有定值打印后逐條進行核對，壓板逐個校核其投退的正確性，對運維人員來說都有很大的工作量，特別是實現定值自動校核后，使得遠方切換定值區成為可能，亦將減少運檢人員來回奔波，提升電網運行方式的倒換速度，可及時保證定值隨電網方式發生改變，保證電網安全可靠運行；

2）提升設備運行可靠性：自動巡檢代替人工校核，將避免人員責任心不強、業務水平不高產生的錯誤，特別是壓板檢測，如果運行規程模糊不清或者運維人員使用困難，那漏投、誤投壓板將在所難免。實現自動巡檢后，將有效解決保護定值壓板的狀態監測問題，為二次設備狀態檢修創造了條件。

3）圖形化顯示：圖形化方式展示站內光纖物理鏈路、二次虛回路、保護狀態的可視化在線監測及智能診斷，并為智能變電站運維檢修安全措施進行在線校核與預警，為運維檢修人員提供直觀的狀態確認手段。

3.2指標提升情況

專業管理指標設定有：定值誤整定率、壓板誤操作率、定值壓板校核及時率、鏈路異常率，控制這些指標將有效提升同業對標的“變電精益化管理指數”和“電網安全風險預警工作評價指數”。

定值壓板自動校核和人工核對相比，將有效降低錯誤發生的概率，減少定值誤整定、壓板誤操作，將極大提高定值壓板校核的及時率，提升正常檢修和裝置故障處理的安全措施，及時發出電網安全風險預警信號。

4 結語

強化智能變電站運行管理，推廣保護設備在線監測與智能診斷裝置，實現全站二次設備及二次回路可視化展示、裝置鏈路缺陷的快速定位和高效處置、運維檢修操作二次防誤預警以及二次虛回路誤接線和誤設置預警、為智能站二次設備故障處理及運維檢修操作提供有效的使用工具，提升智能變電站運維水平。深化以數字化推動管理轉型的工作，基于電氣設備狀態監測技術，通過加強管理和技術分析，結合未來電力技術飛速發展的需要，對電力設備進行在線監測，實時監測運行設備的各種參數，及時發現設備的潛在故障和正在實現電氣設備的狀態檢修，對智能電網的安全可靠運行提供有力保障。