智能變電站繼電保護(hù)競賽考評模塊開發(fā)

胡斐 康寧 陳志恒

摘要：2009年國家電網(wǎng)有限公司開啟智能變電站建設(shè)以來，基于IEC-61850體系的繼電保護(hù)相關(guān)產(chǎn)業(yè)與科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展。相比于常規(guī)變電站，智能變電站存在操作過程混亂、易出錯(cuò)、不易發(fā)現(xiàn)等特點(diǎn)，智能變電站由于繼電保護(hù)檢修人員技能水平導(dǎo)致停電事故頻發(fā)，因此亟須通過開發(fā)相應(yīng)的智能變電站繼電保護(hù)競賽考評模塊，通過該系統(tǒng)能夠快速提高現(xiàn)場檢修人員的對智能變電站繼電保護(hù)設(shè)備的認(rèn)識和學(xué)習(xí)。

關(guān)鍵詞：繼電保護(hù);智能變電站;考評模塊;競賽考評

1智能變電站技能考評系統(tǒng)總體架構(gòu)

智能變電站繼電保護(hù)技能競賽考評模塊開發(fā)是由二次安全措施、SCD配置、保護(hù)及測控調(diào)試檢驗(yàn)、帶負(fù)荷測試、異常缺陷處理、事故分析及處理等子系統(tǒng)組成，其總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2智能變電站競賽模塊開發(fā)

2.1二次安全措施培訓(xùn)考評模塊原理簡述

目前，很多地市公司檢修人員采用常規(guī)站的二次安措票規(guī)則，也采取了退功能軟壓板、投入檢修壓板、拔光纖的方式，但思維模式仍然固化在重“實(shí)接線”、輕“虛鏈接”，制定智能變電站二次安措票時(shí)，在內(nèi)容和順序上常常出現(xiàn)錯(cuò)誤。而在參加繼電保護(hù)考試中，考評員需要逐條核對學(xué)員制定的二次安措票，工作量大，且不能實(shí)時(shí)顯示考試成績，影響考試效率;在判卷過程中，由于考評員人為因素影響考試結(jié)果，難免會(huì)產(chǎn)生偏差，導(dǎo)致考試結(jié)果不夠客觀公正;同時(shí)采用傳統(tǒng)的紙質(zhì)試卷考核方式，造成大量辦公經(jīng)費(fèi)浪費(fèi)，不滿足信息化條件下技能考評工作的要求。

智能變電站二次安措票技能考評系統(tǒng)提供了新的線上考核方式，為技能考試模式提供新的選擇方案。在新一代智能變電站全數(shù)字可視化仿真培訓(xùn)系統(tǒng)中增加二次安全措施的培訓(xùn)，在仿真系統(tǒng)中設(shè)定典型的檢修任務(wù)，按照具體檢修任務(wù)搭建類似“五防”邏輯的二次安全措施實(shí)施場景和步驟，讓運(yùn)維人員和二次檢修人員在仿真系統(tǒng)體驗(yàn)安全措施每一步的必要性。

在培訓(xùn)過程中，通過仿真系統(tǒng)上的虛擬IED，完成學(xué)員二次安措票的內(nèi)容例：SV鏈路處理、GOOSE鏈路處理、退功能軟壓板、置檢修壓板、斷開物理光纖鏈路等，操作步驟必須滿足一定的邏輯關(guān)系。如果安全措施步驟不合理導(dǎo)致運(yùn)行設(shè)備告警或者誤動(dòng)作，如母線保護(hù)誤動(dòng)作，仿真系統(tǒng)上的虛擬IED能模擬出動(dòng)作結(jié)果，達(dá)到非常好的培訓(xùn)效果。

2.2SCD配置培訓(xùn)考評原理簡述

目前國內(nèi)外關(guān)于專門進(jìn)行SCD的培訓(xùn)及考核軟件系統(tǒng)還未見介紹。目前，針對SCD培訓(xùn)系統(tǒng)主要工作是將智能變電站SCD中各二次設(shè)備間虛回路進(jìn)行可視化展示，尚未有針對SCD文件系統(tǒng)進(jìn)行培訓(xùn)，而對于SCD的考核系統(tǒng)，目前SCD都是手動(dòng)出題、手動(dòng)評分，還未發(fā)現(xiàn)有專業(yè)的考試系統(tǒng)針對SCD進(jìn)行自動(dòng)出題和評分，本系統(tǒng)的開發(fā)將改變這一狀況，通過信息化方式實(shí)現(xiàn)SCD技能考評模塊實(shí)現(xiàn)自動(dòng)出題和評分的功能。

本子系統(tǒng)研究SCD的特性，建立班級和學(xué)員的基本信息，根據(jù)考試的要求建立評分標(biāo)準(zhǔn)，然后導(dǎo)入和解析標(biāo)準(zhǔn)的SCD文件，并保存成中間文件，再關(guān)聯(lián)每個(gè)學(xué)員的SCD文件，系統(tǒng)開始啟動(dòng)評分，分別解析每個(gè)學(xué)員的SCD文件，解析的結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)SCD文件解析的結(jié)果進(jìn)行比對，根據(jù)比對結(jié)果項(xiàng)按照評分標(biāo)準(zhǔn)，分別進(jìn)行扣分，最后得出學(xué)員的總得分。

本子系統(tǒng)的目標(biāo)是研究現(xiàn)場典型的SCD配置錯(cuò)誤，在收集不同廠家的多個(gè)SCD配置工具文件和常見錯(cuò)誤的基礎(chǔ)上進(jìn)行總結(jié)，對錯(cuò)誤類型和具體內(nèi)容進(jìn)行有效的整理，開發(fā)出適合培訓(xùn)和競賽的考核出題模塊。

SCD配置培訓(xùn)考評軟件分為SCD評分子系統(tǒng)和SCD出題子系統(tǒng)，SCD評分子系統(tǒng)分為學(xué)員班級管理、評分標(biāo)準(zhǔn)、導(dǎo)入標(biāo)準(zhǔn)SCD、自動(dòng)手動(dòng)評分、成績統(tǒng)計(jì)，SCD出題子系統(tǒng)分為導(dǎo)入班級SCD，出題規(guī)則、生成SCD試題。

2.3保護(hù)及測控調(diào)試培訓(xùn)及考核原理簡述

針對IED保護(hù)，用Simulink軟件對各仿真IED的核心功能進(jìn)行典型化建模和模擬，例如：差動(dòng)保護(hù)和后備保護(hù)，核心算法模塊采用模塊化方法建立算法庫（常見各種保護(hù)算法，如積分算法，差分算法，濾波算法等等）、保護(hù)邏輯庫（如啟動(dòng)元件，過流元件，距離元件，差動(dòng)元件等等）、保護(hù)原理庫（階段式距離保護(hù)，充電保護(hù)，光纖差動(dòng)保護(hù)，三段式過流保護(hù)，主變差動(dòng)保護(hù)，跳閘邏輯庫）。

通用保護(hù)裝置模擬器主保護(hù)采用積分算法，計(jì)算速度快。IED動(dòng)作過程記錄和仿真優(yōu)化：對算法及各邏輯元件和保護(hù)的中間計(jì)算過程及結(jié)果進(jìn)行記錄存儲(chǔ)，并進(jìn)行能可視化的展示，便于培訓(xùn)過程中更好地掌握保護(hù)原理和動(dòng)作過程，同時(shí)也便于在進(jìn)行系統(tǒng)測試及事故分析和案例分析時(shí)提供更好的測試和分析依據(jù)，提高測試效率和培訓(xùn)效果。

2.4帶負(fù)荷測試培訓(xùn)模塊及考核原理

針對線路保護(hù)帶負(fù)荷測試、變壓器保護(hù)帶負(fù)荷測試、母線保護(hù)帶負(fù)荷的向量圖基本原理，研發(fā)相應(yīng)的培訓(xùn)考核模塊，主要考慮主變各側(cè)、各支路、線路兩側(cè)的電流互感器變比以及飽和特性對帶負(fù)荷測試的影響。實(shí)現(xiàn)對繼電保護(hù)裝置帶負(fù)荷測試的培訓(xùn)及技能考評工作。

2.5故障缺陷查找及排除培訓(xùn)考核模塊

通過一次數(shù)字物理混合仿真平臺(tái)，可以仿真保護(hù)的常見一次和二次故障，讓學(xué)員通過分析保護(hù)動(dòng)作報(bào)文、開關(guān)跳閘信息、錄波波形，并將故障排除。

對學(xué)員的排除故障的操作步驟進(jìn)行自動(dòng)記錄，并根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)答案做出評分，并分析學(xué)員的知識薄弱點(diǎn)。根據(jù)繼電保護(hù)事故案例分析庫進(jìn)行仿真模擬，相處故障缺陷查找及事故分析仿真案例庫，可應(yīng)用于繼電保護(hù)優(yōu)秀技能人才選拔和技能比武。

3結(jié)束語

綜上所述，本文提出基于數(shù)字物理混合仿真的智能變電站一次、二次仿真平臺(tái)，開發(fā)了智能站繼電保護(hù)專業(yè)相關(guān)培訓(xùn)模塊，如二次安措培訓(xùn)、SCD配置培訓(xùn)、保護(hù)和測控調(diào)試考評模塊、帶符合測試、異常缺陷處理和事故分析及處理等模塊。

參考文獻(xiàn)

[1]基于PSCAD的智能變電站仿真培訓(xùn)平臺(tái)研發(fā)[J].李樹卿，仇群輝，史建立，徐偉明，吳琴芳，柴連興，宋曉.電氣自動(dòng)化.2017（05）

國網(wǎng)烏魯木齊供電公司，830000