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

游晨曦，汪昌元

（1.廣西電網(wǎng)有限責(zé)任公司防城港供電局，廣西防城港，538000；2.廣西電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力調(diào)度控制中心，廣西南寧，530000）

1 智能變電站中的機(jī)電保護(hù)裝置運(yùn)行維護(hù)概述

變電站中的繼電保護(hù)裝置較為復(fù)雜，并且對繼電保護(hù)裝置的維護(hù)和檢修是一項(xiàng)復(fù)雜且浩大的工程，這對于電力企業(yè)維護(hù)技術(shù)人員來說是一項(xiàng)巨大的挑戰(zhàn)，并且對于相關(guān)設(shè)備檢修的管理級別要求也非常高。[6]

另一方面是對繼電保護(hù)裝置的運(yùn)行安全性的管理，主要針對繼電保護(hù)裝置的運(yùn)行情況，運(yùn)行的時(shí)長，運(yùn)行的周期等等進(jìn)行安全方面的檢查，減少繼電保護(hù)裝置運(yùn)行過程中的安全事故發(fā)生，從而為其它電力裝置的安全運(yùn)行起到保護(hù)作用和支持作用。[3]

2 智能化變電站繼電保護(hù)裝置自動(dòng)測試系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用

2.1 關(guān)于智能化變電站繼電保護(hù)裝置系統(tǒng)的運(yùn)維平臺(tái)搭建

由于我國變電站的智能化運(yùn)行時(shí)間較短，變電站的繼電保護(hù)裝置的發(fā)展時(shí)間也較短，因此在這個(gè)變化的過程中還存在一定的問題急需解決。[2]智能化的變電站基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的基礎(chǔ)上，建立起了智能變電站的繼電保護(hù)運(yùn)維平臺(tái)，使得智能變電站的風(fēng)險(xiǎn)率和故障率全面降低，并且提高了預(yù)警防范的能力。從而促進(jìn)了故障和風(fēng)險(xiǎn)的解決措施實(shí)施。保證了智能變電站的供電效果良好，對于變電站的供電服務(wù)質(zhì)量也是一種提升。[4]

智能化變電站繼電保護(hù)裝置運(yùn)維平臺(tái)的組成部分：

2.1.1 采集信息中心

采集信息中心主要依靠的高科技技術(shù)是信息采集技術(shù)，這種技術(shù)通過不斷的變換收集信息的方式來對智能化變電站的繼電保護(hù)裝置系統(tǒng)進(jìn)行信息采集，然后對變電站中的多種故障信息進(jìn)行排查。在整個(gè)信息收集和排查的過程中，專業(yè)的技術(shù)人員通過收集電力數(shù)據(jù)對這些信息進(jìn)行整理和儲(chǔ)存，儲(chǔ)存的方式要根據(jù)實(shí)際的需求，使得儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)能夠滿足相關(guān)的繼電保護(hù)維護(hù)需要，并且數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和科學(xué)性也需要得到保證，這就為以后的信息檢索和查閱提供了便利。[5]

2.1.2 繼電保護(hù)裝置系統(tǒng)運(yùn)維中心

繼電保護(hù)裝置系統(tǒng)的運(yùn)維系統(tǒng)屬于一種專家型系統(tǒng)，旨在將國內(nèi)相關(guān)于繼電保護(hù)裝置領(lǐng)域的一些專家的專業(yè)知識(shí)和解答通過計(jì)算機(jī)信息化的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力形成一個(gè)智能化專業(yè)化的解答平臺(tái)。在運(yùn)維中心的實(shí)際操作中，相關(guān)技術(shù)人員只需要繼電保護(hù)裝置系統(tǒng)中發(fā)生的一些故障輸入到專家運(yùn)維中心平臺(tái)上，專家中心就可以依靠豐富的知識(shí)存儲(chǔ)和專業(yè)性的思維邏輯對設(shè)備產(chǎn)生的故障進(jìn)行解答，并將故障類型進(jìn)行劃分，對故障提出有針對性的專業(yè)意見，從而使得故障能在第一時(shí)間得到排除，這就為運(yùn)維系統(tǒng)提供了強(qiáng)大的技術(shù)支持。[1]

2.1.3 繼電保護(hù)裝置的運(yùn)維診斷中心

類似于繼電保護(hù)裝置的運(yùn)維專家系統(tǒng)，這種運(yùn)維診斷中心能夠通過人工智能的診斷算法對繼電保護(hù)裝置產(chǎn)生的故障進(jìn)行算法定位，并通過智能化變電站中已經(jīng)存在的故障和解決措施進(jìn)行檢索，這就能夠達(dá)到高效的診斷和準(zhǔn)確的判斷，從而得出最優(yōu)化的解決方案。[7]

2.1.4 關(guān)鍵案例分析中心

針對于智能變電站繼電保護(hù)裝置的典型案例進(jìn)行搜集和記錄，然后將重點(diǎn)的案例進(jìn)行重點(diǎn)儲(chǔ)存，并對這些案例進(jìn)行重點(diǎn)分析，從而得出一些有效的針對措施，加強(qiáng)了對現(xiàn)行的機(jī)電保護(hù)裝置的運(yùn)行故障原因的理解，并且為后續(xù)的智能變電站中繼電保護(hù)裝置的長遠(yuǎn)發(fā)展提供了技術(shù)支持，這些典型的案例能夠極大的提升繼電保護(hù)裝置的分析解決效率，對于一些疑難故障也會(huì)形成第一時(shí)間的解決方案，促進(jìn)了智能變電站的長效發(fā)展。[8]

圖1 智能變電站繼電保護(hù)裝置

3 智能變電站繼電保護(hù)裝置自動(dòng)檢測技術(shù)

3.1 信息處理技術(shù)

目前我國的電力系統(tǒng)總體發(fā)展并不平衡，有些地區(qū)的變電系統(tǒng)會(huì)受到一些情況的限制。這種限制的情況多發(fā)生于外界的不良干擾，例如一些智能變電站的機(jī)電保護(hù)裝置出現(xiàn)了局部故障而不能通過傳統(tǒng)的技術(shù)得到解決，從而導(dǎo)致了故障的情況越來越嚴(yán)重，這就使得在故障檢修和維護(hù)時(shí)所投入的人力物力越來越多，嚴(yán)重的損耗了電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

圖2 配電網(wǎng)的運(yùn)行圖

為了使得這種情況能夠得到有效的解決，可以通過互聯(lián)網(wǎng)信息化的技術(shù)進(jìn)行故障檢測的信息處理和分析。首先應(yīng)用常見的用電設(shè)備，儲(chǔ)能設(shè)備以及其它設(shè)備來實(shí)現(xiàn)對應(yīng)用數(shù)據(jù)的傳輸，并在傳輸中結(jié)合現(xiàn)實(shí)的環(huán)境情況，變電情況，變電數(shù)據(jù)等等動(dòng)態(tài)的信息，逐漸的建立起變電站中繼電保護(hù)裝置變電管理的末梢神經(jīng)元，這些末梢神經(jīng)元能夠?qū)收蠈?shí)施精準(zhǔn)的判斷，并且對其進(jìn)行自動(dòng)檢測，從而使得智能化變電站的繼電保護(hù)裝置能夠免于受到頻繁的故障隱患侵?jǐn)_，這就是智能化變電站繼電保護(hù)裝置的運(yùn)維平臺(tái)手段之一。[9]

3.2 故障定位技術(shù)

配電網(wǎng)的運(yùn)行頻率一般在50赫茲左右，其正弦頻率一般維持在20秒左右，智能自動(dòng)檢測憑借著強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力計(jì)算出正弦波形中的單個(gè)分散點(diǎn)，然后通過相應(yīng)的時(shí)間定制手段對繼電保護(hù)裝置進(jìn)行有序的切斷，從而實(shí)現(xiàn)故障的定位分析。[10]

這種通過AD轉(zhuǎn)換芯片和并口之間的信息傳輸技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)更多的參數(shù)運(yùn)算，使得后期的定位結(jié)果更加的精確。并且能夠?qū)λ玫降臄?shù)據(jù)進(jìn)行綜合類比，使得比較的數(shù)值能夠準(zhǔn)確的反應(yīng)出故障的發(fā)生點(diǎn)，這種通過數(shù)據(jù)交互并且對定點(diǎn)進(jìn)行定時(shí)檢查的機(jī)制稱為繼電保護(hù)裝置的故障定位技術(shù)，智能化變電站中繼電保護(hù)裝置能夠穩(wěn)定的持續(xù)運(yùn)行需要依靠這種新興的技術(shù)，并且在進(jìn)行技術(shù)評估后要生成科學(xué)的完整的評估報(bào)告，以供相關(guān)技術(shù)人員進(jìn)行參考。

4 智能化變電站繼電保護(hù)裝置自動(dòng)測試系統(tǒng)技術(shù)的研究

4.1 研究思路

整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路是從繼電保護(hù)測試工作的業(yè)務(wù)流程出發(fā)，按照國家《繼電保護(hù)及電網(wǎng)安全自動(dòng)裝置檢驗(yàn)條例》、《電網(wǎng)繼電保護(hù)檢驗(yàn)規(guī)程》等內(nèi)容，為各種線路保護(hù)、變壓器保護(hù)、發(fā)變組保護(hù)等裝置，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化的測試方案，包括試驗(yàn)項(xiàng)目、試驗(yàn)方法、試驗(yàn)步驟和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等，最終實(shí)現(xiàn)整個(gè)繼電保護(hù)二次作業(yè)管理流程的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化。[1]

研究建立標(biāo)準(zhǔn)化繼電保護(hù)測試儀驅(qū)動(dòng)接口標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，并開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)化繼電保護(hù)測試儀接口程序，實(shí)現(xiàn)接入廣西網(wǎng)內(nèi)使用的主流測試儀廠家設(shè)備。研究61850規(guī)約及傳統(tǒng)103規(guī)約智能編輯軟件，實(shí)現(xiàn)與不同保護(hù)廠家設(shè)備、不同通訊模式的數(shù)據(jù)交互。研究開發(fā)一鍵式智能自動(dòng)測試軟件，實(shí)現(xiàn)對繼電保護(hù)裝置的一鍵式自動(dòng)檢測并自動(dòng)驗(yàn)證測試結(jié)果。研究開發(fā)基于主站數(shù)據(jù)庫技術(shù)，實(shí)現(xiàn)測試數(shù)據(jù)的管理及統(tǒng)計(jì)分析，以及測試模板的管理、審核及發(fā)布。

4.2 技術(shù)路線

4.2.1 研究開發(fā)技術(shù)路線的選定

整理分析需求，理順測試工作的業(yè)務(wù)流程，以基于測試計(jì)劃管理為主線設(shè)計(jì)整個(gè)軟件系統(tǒng)；根據(jù)相關(guān)的保護(hù)校驗(yàn)規(guī)程，分析各類保護(hù)的工作原理，建立標(biāo)準(zhǔn)化的測試模型；首先針對4-5種典型保護(hù)建立標(biāo)準(zhǔn)化的測試模板，在新建未投產(chǎn)的變電站或已停電設(shè)備上進(jìn)行驗(yàn)證，對發(fā)現(xiàn)的不符合現(xiàn)場需求的部分進(jìn)行修改；[5]進(jìn)一步推廣至所有類型的保護(hù)測試，完成整個(gè)系統(tǒng)，進(jìn)行最終的系統(tǒng)驗(yàn)證。

4.2.2 研究開發(fā)技術(shù)方案的制定

繼電保護(hù)測試模板的智能生成：智能分析被測保護(hù)裝置的設(shè)備數(shù)據(jù)模型，根據(jù)分析結(jié)果和繼電保護(hù)測試原理庫，智能生成被測裝置的測試模板文件，實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)裝置測試模板的標(biāo)準(zhǔn)化以及測試模板生成的標(biāo)準(zhǔn)化，解決繼電保護(hù)裝置測試模板的開發(fā)、管理和維護(hù)。

測試儀測試功能數(shù)據(jù)接口標(biāo)準(zhǔn)化：建立繼電保護(hù)測試儀測試功能數(shù)據(jù)接口標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)所有測試數(shù)據(jù)格式標(biāo)準(zhǔn)化，實(shí)現(xiàn)主流測試儀無縫接入到智能檢測系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)使用這些主流廠家的測試儀實(shí)現(xiàn)對繼電保護(hù)裝置的自動(dòng)檢測。

一鍵式智能自動(dòng)測試：基于標(biāo)準(zhǔn)化的測試功能數(shù)據(jù)接口和測試儀控制接口技術(shù)，設(shè)計(jì)平臺(tái)化、三層結(jié)構(gòu)的一鍵式智能自動(dòng)檢測系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)裝置的一鍵式自動(dòng)檢測。

4.2.3 關(guān)鍵技術(shù)的解決途徑

保護(hù)裝置進(jìn)行測試時(shí)，通過計(jì)算機(jī)與所測的保護(hù)裝置相連，與保護(hù)裝置通訊，讀取保護(hù)定值、測量值，解析保護(hù)動(dòng)作時(shí)上送的SOE，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)測試。測試控制軟件提供測試過程監(jiān)視、波形監(jiān)視、歷史狀態(tài)、矢量圖和時(shí)間信號(hào)圖等多個(gè)視圖；測試時(shí)無須或簡單人工輸入?yún)?shù)，測試控制軟件根據(jù)裝置測試方案一步一步實(shí)現(xiàn)各測試項(xiàng)目的測試，自動(dòng)完成試驗(yàn)，保護(hù)動(dòng)作信息由保護(hù)通訊鏈路上傳；微機(jī)試驗(yàn)設(shè)備反饋信息上傳控制軟件，軟件自動(dòng)對測試結(jié)果進(jìn)行評估，結(jié)合保護(hù)動(dòng)作信息形成報(bào)告，并自動(dòng)填寫到表單系統(tǒng)，形成標(biāo)準(zhǔn)表單。[9]

整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路是從繼電保護(hù)測試工作的業(yè)務(wù)流程出發(fā)，設(shè)計(jì)和規(guī)劃整個(gè)系統(tǒng)。研發(fā)過程中主要會(huì)用到：軟件編程、電力通訊規(guī)約技術(shù)、繼電保護(hù)測試等方面的技術(shù)，主要的技術(shù)難點(diǎn)是保護(hù)試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷奶崛　⒃囼?yàn)方案的制定和裝置通訊平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)，以及生成符合用戶二次作業(yè)表單的試驗(yàn)報(bào)告。[7]

5 結(jié)束語

智能化變電站繼電保護(hù)裝置在實(shí)際運(yùn)行中會(huì)出現(xiàn)各種各樣的問題，并且受到現(xiàn)實(shí)的影響情況較多，很多原因都能夠?qū)е吕^電保護(hù)裝置發(fā)生故障。因此需要對變電站繼電保護(hù)裝置的運(yùn)行進(jìn)行全方位的防護(hù)，對設(shè)備進(jìn)行定期檢修，并形成相應(yīng)的管理體系，使得變電站的繼電保護(hù)裝置的自動(dòng)檢測能夠發(fā)揮其真正的效用。