繼電保護裝置態勢感知及輔助決策的智能運維系統

甄理

摘要：繼電保護是電力系統的重要組成部分，繼電保護系統在運行中發生故障，會給電力系統的安全穩定運行造成影響。本文對繼電保護裝置態勢感知及輔助決策的智能運維系統進行分析，以供參考。

關鍵詞：繼電保護;態勢感知;輔助決策

引言

隨著技術的進步與發展，在變電站中，使用繼電保護設備較為普遍，由于變電站的磁場較強，再加上其高壓設備較多，若強電磁干擾設備，極易引發安全事故。大氣干擾或供電系統的外干擾也會影響弱電設備，但隨著我國繼電保護技術的增強，可有效保護變電站。

1變電站繼電保護的工作原理

在運用繼電保護技術保護變電站的過程中，其目標也較為明確，利用該技術后，可使變電站供電變得更加可靠。檢修繼電保護設備時，可提升該設備的可用系數與可靠性，防止出現傳統檢修方式的不足，并使相關設備的壽命得以延長，進而使用戶用電變得更加安全、可靠。與此同時，保護用電設備的安全也能促進相關企業的經濟發展，當前，在電力系統行業內，正廣泛應用繼電保護技術，且相關的保護裝置也可進行遠程輸送，技術人員可利用其數字化的特征，盡快實現系統搶修。當前的搶修方式與過去有所不同，由預知性檢修替代了計劃性檢修，使檢修的盲目性有效降低，改變了過去由經驗來判斷檢修的方式。

2繼電保護所發揮的作用

繼電保護在電力系統發生內部故障或不正常運行狀態時，能夠智能識別電力系統本身的故障或危及安全運行的事件，根據故障的性質，在保護裝置可能實現的最短時間和最小范圍內，將運行的故障設備從系統中切除，或及時發出報警信號。具體而言，主要功能包括：（1）監控電力系統中設備的運行，當被保護的設備發生故障時，相應的繼電保護裝置迅速精確地給故障元件相關的斷路器設備發出跳閘指令，讓故障設備第一時間從電力系統中切除，將事故影響范圍降到最小，降低對電力系統安全穩定供電的影響。（2）科學智能傳達電氣設備各種不正常運行狀態，并根據不正常運行狀態和設備運維條件的迥異而發出相應的指令，警醒值班工作人員及時高效地采取相應的措施，或可由自動裝置自動進行相關的跳閘及控制。（3）實現對電力系統設備的自動化控制和遠程操作，以及對工業生產的自動控制。

3繼電保護的常見故障類型

所有互感器的二次繞組回路都必須有且只能有一點接地。現場由于等電位地網及二次回路接地不規范，二次電氣設備繁多且二次回路接線復雜，再加上電纜絕緣老化以及人為接線錯誤等因素，導致二次回路經常出現多點接地的安全隱患，在外部嚴重干擾情況下，出現繼電保護裝置誤動作或拒動的安全事故。如當PT二次回路出現多點接地，在一次系統出現接地故障的時候，因故障點電位及變壓器中性點電流的影響，造成保護裝置采樣到的二次電壓與實際故障相電壓不一致，對保護裝置的動作行為產生影響，出現保護拒動或者誤動的風險;當CT二次回路出現多點接地，當一次系統出現接地故障的時候，因二次電流回路存在分流，導致保護裝置采樣到的電流出現一定的偏差，對保護裝置的動作行為產生影響，出現保護拒動或者誤動的風險。

4開展變電站繼電保護的具體試驗

技術人員在試驗前，需仔細檢測繼電保護裝置內部的電流與電壓值，其方式可選用合并器內部的光數字信號，傳統繼電保護裝置的測試儀器只能將模擬量輸出，而當前的新型測試儀，即光數字信號儀器，在開展測試的過程中，該儀器可借助保護裝置內部的光纖進行直接輸入測試，此方式有效避免了相應誤差，減少了多種傳統式檢驗步驟，如采樣精度或零漂等，節約保護成本的同時，也改善了保護裝置的使用效率與效果。為滿足繼電保護裝置的實際需求，工作人員還需嚴格保證數據傳輸的時間間隔，若其傳輸時間差距較大或并未同步，應合理選擇保護裝置，并對母線保護或變壓器保護等實行科學的測試與管理。

5智能電網的繼電保護新技術研

以往的繼電保護系統采集的信息主要是單端量或雙端量，數據信息有較大的局限性，無法適應現代智能電網繼電保護需求，不利于國家電網安全運行。而廣域保護技術主要以電網的子集作為分析和處理最小單位，之后在整個電網域的范圍內對多個子集信息進行匯總分析，準確判斷電網出現故障的位置及原因，最后得出解決問題的方法。在廣域保護技術中，最大的優點是安全自動控制系統，不但能對故障進行處理，還能實現自動復位，以提高繼電保護裝置的自適應能力和工作效率，進而維護智能電網的穩定性和安全性。

6態勢感知

繼電保護運維手段多以人工為主，裝置上送的告警信息不能直觀反映各個保護功能的狀態。且保護功能運行與否涉及的因素很多，靠運維巡檢人員無法準確、迅速地得到現場運行保護裝置中各個保護功能的實際運行情況，也無法從全局角度短時間制定出準確的運維策略，甚至可能導致電力系統一次設備處于“無保護”狀態，給電力系統安全穩定運行帶來隱患。最新的智能站保護裝置已經具備綜合了保護信息的保護功能狀態評估功能，但對于存量變電站保護設備，迫切需要實現保護功能狀態評估功能，提高保護運維水平。這類保護設備不具備標準化詞條、模型，難以采用統一的方法進行保護功能狀態評估。為此，提出了基于保護信息模糊識別的變電站保護設備功能狀態的判別方法。

7輔助決策

保護遠程運維數據通過調度數據網送至調度主站的保護運行信息采集平臺，進入當前數據分析區，即實時數據區。當前數據分析區的數據會同步轉存至歷史數據池，并判斷是否有告警觸發輔助決策：存在異常告警的情況下，一方面進行影響性分析，包括保護功能狀態、自主巡檢結果以及告警信息處理等;另一方面進行歷史庫檢索，查看類似異常以及處理方法。兩方面共同生成檢修輔助決策。運維檢修人員根據輔助決策信息，完成對二次設備異常的處理后，應將此次異常處理的詳細過程及結果輸入進歷史數據池，作為經驗積累不斷豐富決策庫內容。

8遠程運維

基于虛擬鏈接及網關透明轉發技術，可以使位于主站端的調試工具軟件遠程直接訪問子站端的繼電保護裝置，有利于設備廠家技術專家遠程協助快速處理現場問題，縮短消缺耗時。遠程運維應支持召喚裝置內部日志文件和數據等調試級應用。從安全角度出發，遠程運維不允許主站端的調試軟件直接接入變電站監控網絡，因此訪問站內裝置必須經過縱向加密裝置和出口網關實現。可以利用變電站內的保信子站裝置作為子站端出口的透明網關，并通過已有的通信通道建立主子站之間的虛擬連接，完成對上對下通信。這種結構使得采用串口接入透明網關的裝置也能實現遠程調試。

結束語

總而言之，隨著我國社會經濟的快速發展，電力需求量逐漸擴大，智能電網建設對我國經濟發展具有重要的意義，而繼電保護技術是智能電網安全穩定運行的排頭兵，是電網向智能化、數字化發展的基礎。因此，電力工作人員一定要認識到繼電保護的重要性，加強繼電保護技術的研究工作，為智能電網安全穩定運行提供基礎保障，促進智能電網健康可持續發展。

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