智能變電站繼電保護(hù)裝置自動測試系統(tǒng)研究和應(yīng)用

宋廣林

摘要：針對目前新型智能繼電保護(hù)裝置功能測試沒有可靠的測試儀器、還停留在人工測試的原始階段的問題，智能變電站對于電網(wǎng)進(jìn)步理念的全面變革，給繼電維護(hù)原理、操作、保護(hù)等諸多方面帶來了新的思考，對繼電維護(hù)設(shè)備的速動性、可靠性、安全性等方面提出了更高的要求。因此，對智能化變電站繼電維護(hù)的操作與保護(hù)技術(shù)進(jìn)行深入探討，推動我國電網(wǎng)建設(shè)向更深層次發(fā)展是非常必要的。

關(guān)鍵詞：智能變電站;保護(hù)裝置;自動測試;研究和應(yīng)用

引言

伴隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的不斷發(fā)展，國家電網(wǎng)體系的建設(shè)也在科學(xué)技術(shù)的推動下取得了長足發(fā)展。目前，智能變電站以其低成本、安全與高效的特點(diǎn)，在我國電力工業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用和推廣。智能化變電站運(yùn)行過程中，繼電保護(hù)設(shè)備的運(yùn)行高效率、穩(wěn)定性與可靠性是其運(yùn)行的保證。因此，對智能變電站繼電系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)研究具有十分重要的意義，也是智能變電站持續(xù)發(fā)展與進(jìn)步的保證。

1 智能變電站概述

智能變電站在使用上有許多優(yōu)點(diǎn)，通過交互式高級應(yīng)用、標(biāo)準(zhǔn)化信息共享能力、網(wǎng)絡(luò)通信平臺管理、數(shù)字化全站信息系統(tǒng)等手段，在系統(tǒng)運(yùn)行過程中實(shí)現(xiàn)有效信息的收集、測量、調(diào)試和保護(hù)等功能，使整個系統(tǒng)在運(yùn)行過程中表現(xiàn)的更加智能化，通過系統(tǒng)的在線分析和決策，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的自動控制和功能調(diào)節(jié)，大大減少了對系統(tǒng)運(yùn)行中人力成本的投入，以及由人為錯誤引起的系統(tǒng)異常操作等問題。

2 智能變電站繼電保護(hù)裝置自動測試技術(shù)的研究

近年來，智能變電站在我國得到了長足的發(fā)展，目前正處于快速發(fā)展階段，但由于智能變電站仍處于起步階段，在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范方面還存在一定的不足。因此，智能變電站的維護(hù)和運(yùn)行面臨著巨大的挑戰(zhàn)。

繼電系統(tǒng)的維護(hù)目的是保證相關(guān)設(shè)備正常、安全地工作。主要設(shè)備是針對變電站內(nèi)新增設(shè)備和原有設(shè)備進(jìn)行系統(tǒng)檢修，并排除相關(guān)安全隱患。智能變電站的管理工作主要包括設(shè)備調(diào)度、設(shè)備運(yùn)行、設(shè)備維護(hù)、調(diào)整參數(shù) 5 個方面。由于全數(shù)字化技術(shù)已應(yīng)用于繼電保護(hù)系統(tǒng)，與傳統(tǒng)的變電站系統(tǒng)相比，變電站的智能化發(fā)展在結(jié)構(gòu)特征上有了很大的改進(jìn)。

2.1智能變電站繼電保護(hù)裝置技術(shù)研究

目前，智能變電站系統(tǒng)裝置環(huán)節(jié)主要體現(xiàn)在2個層面：站控層通信及信號命名、過程層通信及虛端子關(guān)聯(lián)。站控層通信及信號命名主要包括裝置IP地址裝置，信號命名主要是一些與具體工程相關(guān)的信號，如“GOOSE鏈路1中斷告警”可能需要改為“與XX線路保護(hù)GOOSE通信中斷”，“支路3出口壓板”可能需要改為“XX間隔出口壓板”。過程層通信主要裝置GOOSE和SV報文的MAC地址、APPID及VLANID等參數(shù)，虛端子關(guān)聯(lián)主要裝置信號綁定，如線路保護(hù)啟動失靈輸出信號與母線保護(hù)相關(guān)支路啟動失靈開入虛端子綁定。

站控層裝置主要解決“四遙”類信息，IEC61850標(biāo)準(zhǔn)本來就可以實(shí)現(xiàn)信息自描述，監(jiān)控后臺等客戶端對裝置的通信是基于MMS（制造報文規(guī)范）的全服務(wù)模型訪問方式，即可以在線獲取裝置信息模型及描述，因此客戶端本來就可以不依賴于系統(tǒng)裝置文件SCD實(shí)現(xiàn)通信。但應(yīng)該注意避免與工程相關(guān)的模糊語意，規(guī)范與具體工程相關(guān)的信號名稱，避免現(xiàn)場修改。

2.2異常運(yùn)行維護(hù)自動技術(shù)研究

智能站所使用的智能終端為內(nèi)置終端，具有低功耗、高集成度的特點(diǎn)，主要負(fù)責(zé)開關(guān)柜部分的脫扣和合閘。智能終端的故障會影響變電站中運(yùn)行的所有設(shè)備。維護(hù)人員應(yīng)高度重視此故障，將終端輸出恢復(fù)到合適的位置，防止終端因故障而停機(jī)。此時應(yīng)認(rèn)真分析終端故障原因，及時解決，確保系統(tǒng)質(zhì)量。

發(fā)生交換機(jī)故障時，維護(hù)人員應(yīng)根據(jù)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)圖和GOOSE網(wǎng)絡(luò)圖預(yù)測交換機(jī)故障的影響，準(zhǔn)確判斷故障類型。如果過程層中間歇性的“GOOSE 網(wǎng)絡(luò)”開關(guān)發(fā)生故障，“GOOSE 鏈路”的組成可能會受到影響。此時，可以認(rèn)為保護(hù)交換機(jī)連接的設(shè)備已經(jīng)丟失。

2.3智能變電站繼電器測試技術(shù)研究

繼電保護(hù)作為安全電網(wǎng)的第一道防線應(yīng)迅速檢測到阻隔點(diǎn)，并對所有的故障點(diǎn)都能迅速隔離開。建造必須有四個特征：可靠性、速度性、靈敏性和有選擇性。繼電保護(hù)經(jīng)歷了整流型、晶體管型、集成電路、保護(hù)微計算機(jī)等等一系列的技術(shù)，但“四性”是電網(wǎng)的基本需求。在不同的開發(fā)階段，繼電保護(hù)技術(shù)的四個特性也在不斷改善。根據(jù)電網(wǎng)的異常情況，繼電保護(hù)需要快速、精確并可靠地解決故障，計算電力系統(tǒng)的過渡問題信息，使用基波來解決問題，不同故障的時間范圍不同，算法也不同。繼電保護(hù)系統(tǒng)主要可以分為;模擬數(shù)據(jù)收集、A/D轉(zhuǎn)換、邏輯操作、輸入/輸出環(huán)節(jié)。模擬數(shù)據(jù)收集來自互感器，輸出到開關(guān)直至跳閘。通過微計算機(jī)的保護(hù)，保護(hù)裝置有效地解決了設(shè)備簡化與邏輯電路的問題，并擁有執(zhí)行功能。主設(shè)備和二級設(shè)備之間的交流信息主要由二次電纜進(jìn)行。

3 自動測試系統(tǒng)的應(yīng)用

電力系統(tǒng)與人們的日常生活精密相連，電力故障的產(chǎn)生會帶來極大的影響力，主要包括社會穩(wěn)定、人民生活和社會經(jīng)濟(jì)等等。

隨著不斷出現(xiàn)的智能設(shè)備，先進(jìn)的探測技術(shù)和1EC61850的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)是不可避免的，根據(jù)所采取的措施，可靠、安全、經(jīng)濟(jì)、高效和環(huán)境清潔智能電網(wǎng)已逐漸得到實(shí)現(xiàn)。從智能電網(wǎng)的進(jìn)展歷程進(jìn)行劃分可分為三個環(huán)節(jié)：2009～2010年作為規(guī)劃試點(diǎn)環(huán)節(jié);2011～2015年作為綜合建設(shè)環(huán)節(jié);2016～2020年作為提升帶領(lǐng)環(huán)節(jié)，這一環(huán)節(jié)的中國智能電網(wǎng)已到達(dá)全球水平的前沿位置。第二階段結(jié)束后，既將 開啟我國家智能網(wǎng)格全面發(fā)展的核心時期。我們國家的電力水平正在穩(wěn)步上升，連接范圍正在擴(kuò)大，電氣連接越來越緊密。

在保護(hù)繼電器方面，從電子選擇變壓器到常規(guī)模式，再通過混合裝置選擇樣品，然后直接選擇本地智能接口設(shè)備，從一無所有到應(yīng)有盡有再到一無所有。因此，繼電保護(hù)系統(tǒng)正在向吸收強(qiáng)度、生態(tài)、敏捷性和可靠性的方向進(jìn)行全面發(fā)展。

4、結(jié)語

隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國電力工業(yè)也有著更廣闊的發(fā)展空間，但在快速發(fā)展的同時，不可避免地面臨著越來越大的挑戰(zhàn)。眾所周知，繼電保護(hù)設(shè)備在智能變電站的運(yùn)行中扮演著重要的角色，同時擔(dān)負(fù)著保障系統(tǒng)安全的重要責(zé)任。當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行異常時，繼電保護(hù)設(shè)備可以切斷及時排線，隔離有缺陷的部分，確保整個系統(tǒng)的安全。因此，繼電保護(hù)裝置的正常運(yùn)行是智能變電站安全高效運(yùn)行的最可靠保障。

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