智能變電站繼電保護(hù)免配置文件技術(shù)探討

湖北省電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限公司 鄭開琦

隨著近現(xiàn)代的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，電力供給已經(jīng)成為生產(chǎn)生活不可或缺的部分。國(guó)家電網(wǎng)有限公司作為電力供給方，也在不斷新增智能變電站提供穩(wěn)定持續(xù)的電力供應(yīng)，這就使得需要配置文件來支持的繼電保護(hù)裝置維護(hù)問題逐漸顯現(xiàn)出來。用來實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)的高速信號(hào)聯(lián)系需要通過配置文件來實(shí)現(xiàn)，其是由掌握專業(yè)技術(shù)的工作人員解讀的計(jì)算機(jī)語言，非專業(yè)人士無法短時(shí)間掌握，由此引發(fā)的修繕維護(hù)等實(shí)際問題都存在很大的不便，如繼電保護(hù)裝置是否能夠應(yīng)用都取決于生產(chǎn)商是否生產(chǎn)，配置文件由于適配問題難以控制等，這些問題都使得智能變電站繼電保護(hù)裝置運(yùn)行和維護(hù)變得異常艱難。

以往很多文獻(xiàn)也對(duì)智能變電站繼電保護(hù)裝置對(duì)于配置文件的依賴問題進(jìn)行了研究并提出一些解決方案，但都沒有實(shí)質(zhì)性解決運(yùn)行過程中需配置文件帶來的難題，也沒有滿足市場(chǎng)的需求。有些方案雖從表面上解決了部分問題，但實(shí)際卻大大增加了成本和再次運(yùn)維的難度。實(shí)際上，所有這些問題都是由于智變電站繼電保護(hù)裝置對(duì)配置文件的依賴，只有把配置文件從繼電保護(hù)裝置的依附關(guān)系中脫離出來，才能從根本上解決這類問題。如能通過免配置文件或只是手動(dòng)改變一些數(shù)據(jù)參考值的方式就能使得繼電保護(hù)裝置進(jìn)行運(yùn)作，沒有配置文件的困擾和束縛，那么所有的問題都可迎刃而解。

1 剖析智能變電站配置環(huán)節(jié)

站控層通信及信號(hào)命名、過程層通信及虛端子關(guān)聯(lián)分別是智能變電站站配置的兩大重要環(huán)節(jié)。站控層通信就是指裝置IP地址配置，與實(shí)際工程有關(guān)系的各種信號(hào)、信息總稱為信號(hào)命名，在配置的過程中需要把一些相關(guān)的告警或信息重命名。站控層面的配置主要是為處理遠(yuǎn)程控制過程中產(chǎn)生的信息，原來的繼電保護(hù)裝置本身就可對(duì)自己的信號(hào)表達(dá)，后臺(tái)客戶端只是對(duì)于信號(hào)反應(yīng)的報(bào)文進(jìn)行處理訪問，本身就可實(shí)現(xiàn)免配置文件在線獲得裝置的信息通訊[1]。但實(shí)際工作中要注意避免語義的模糊，要規(guī)范使用工程相關(guān)信號(hào)名稱降低實(shí)地修改的風(fēng)險(xiǎn)。綜上，只要把裝置配置現(xiàn)場(chǎng)的IP地址和IED名稱設(shè)置好，并確保語義不重復(fù)就可實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)裝置站控層配置。

在配置過程中的另一方面就是跟過程層通信相關(guān)的主要配置，如一些相關(guān)高速信號(hào)接收?qǐng)?bào)文的MAC地址及一些技術(shù)層面的參數(shù)設(shè)置、為達(dá)到信號(hào)間相互傳遞的目的而配置的信號(hào)綁定，像部分線路啟動(dòng)或運(yùn)行失敗輸出的信號(hào)和母線路保護(hù)相關(guān)的支路失敗進(jìn)行信號(hào)虛端子綁定。過程層配置主要決定著高速通信，主要是兩方面的設(shè)定，按照裝置本身的參數(shù)來設(shè)定的通信參數(shù)和虛端子的關(guān)聯(lián)[2]。其中虛端子關(guān)聯(lián)便是整個(gè)免配置文件探討的最大難點(diǎn)，它本身包含虛端子本身定義、信號(hào)通道定義等通信報(bào)文的識(shí)別和解讀。

2 信號(hào)自動(dòng)識(shí)別

2.1 虛端子自動(dòng)識(shí)別報(bào)文名稱及用處

在智能變電站系統(tǒng)中，客戶端可從它產(chǎn)生的報(bào)文格式中解讀出相關(guān)的通信參數(shù)配置方式，在現(xiàn)場(chǎng)配置中通常參考IP地址的配置方式來設(shè)定；也可解讀出用于分析報(bào)文用處的應(yīng)用標(biāo)識(shí)符，對(duì)于標(biāo)識(shí)符的設(shè)定通常是唯一的設(shè)定，不與其他標(biāo)識(shí)重復(fù)，但也可設(shè)定成與通信參數(shù)配置方式最后的兩個(gè)字節(jié)相同的參數(shù)，達(dá)到使系統(tǒng)的配置參數(shù)數(shù)量減少的效果，降低系統(tǒng)復(fù)雜程度；從報(bào)文中還可識(shí)別出特定類型的設(shè)備發(fā)出的報(bào)文，由于使用的標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，對(duì)于接收信號(hào)方的自動(dòng)識(shí)別和匹配報(bào)文的內(nèi)容更加便利，當(dāng)然在智能變電站系統(tǒng)中如果出現(xiàn)同類型裝置也要允許重復(fù)的發(fā)生。

當(dāng)然想要實(shí)現(xiàn)智能變電站繼電保護(hù)裝置免配置文件的技術(shù)，對(duì)虛端子定義庫的設(shè)置提出了更高的要求，一定要有極高的適配度，使得系統(tǒng)發(fā)出的虛端子定義庫可適用所有的繼電保護(hù)裝置及維護(hù)安全的自動(dòng)保護(hù)設(shè)備[3]。在變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)中還要先保存變電站所有的虛端子定義庫，包括后續(xù)可能使用的裝置型號(hào)對(duì)應(yīng)的虛端子，這樣才能使得達(dá)到客戶端的所有虛端子含義都能被系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別出來，實(shí)現(xiàn)免配置文件技術(shù)在相關(guān)設(shè)備的應(yīng)用。盡管已有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)被國(guó)家電網(wǎng)公布，但能全面涵蓋所有繼電保護(hù)及安全保護(hù)自動(dòng)裝置的虛端子定義庫還是難以實(shí)現(xiàn)。如將來有新的更新安全保護(hù)自動(dòng)設(shè)備出現(xiàn)，還是沒有辦法自動(dòng)適配，采取在裝置運(yùn)行過程中重新升級(jí)的方法。然而如可將虛端子含義的識(shí)別自動(dòng)化，對(duì)于提前設(shè)定統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的合并格式發(fā)出的虛端子讓其含義達(dá)到被用戶端自動(dòng)識(shí)別的效果。

2.2 虛端子在通訊線路上的自動(dòng)識(shí)別

實(shí)現(xiàn)了虛端子在含義識(shí)別上的自動(dòng)化，僅是對(duì)發(fā)出報(bào)文的名字和用處進(jìn)行了處理，在保護(hù)裝置運(yùn)行過程中還會(huì)產(chǎn)生很多虛端子在識(shí)別語義上的沖突，所以要對(duì)一些內(nèi)容和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)定來規(guī)避含義上識(shí)別的錯(cuò)誤，通過對(duì)系統(tǒng)中相關(guān)安全保護(hù)裝置的通信線路進(jìn)行篩查，排查出容易產(chǎn)生模糊和沖撞的情形。

在通信線路的配置中，傳統(tǒng)變電站內(nèi)部的繼電保護(hù)裝置經(jīng)常會(huì)按照輸出的接點(diǎn)來安裝壓板，部分保護(hù)裝置也不會(huì)設(shè)置根據(jù)類型項(xiàng)目來跳閘的壓板，但會(huì)按照項(xiàng)目運(yùn)行對(duì)象來設(shè)置壓板，所以也可根據(jù)運(yùn)行對(duì)象來對(duì)保護(hù)輸出的信號(hào)進(jìn)行拆分，雖然對(duì)于檢查修理的間隔和中途運(yùn)作很方便，但不論是按照輸出接點(diǎn)還是運(yùn)行對(duì)象進(jìn)行設(shè)置，通常情況下會(huì)都會(huì)發(fā)生區(qū)域性的保護(hù)設(shè)備啟動(dòng)，就會(huì)產(chǎn)生多個(gè)區(qū)域的接點(diǎn)跳閘和無法啟動(dòng)。然而如果是在免配置文件技術(shù)下，通過對(duì)其中產(chǎn)生的報(bào)文進(jìn)行拆分，其實(shí)是可有效規(guī)避這種事項(xiàng)的發(fā)生。把系統(tǒng)內(nèi)部所有安全裝置產(chǎn)生的報(bào)文和這一段間隔可能產(chǎn)生的所有信號(hào)信息匯總，按照項(xiàng)目的對(duì)象不同進(jìn)行有效的拆分，這就使得每一個(gè)需產(chǎn)生繼電保護(hù)對(duì)應(yīng)的項(xiàng)目對(duì)象都有一個(gè)與之對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)信息集。通過對(duì)系統(tǒng)所有的報(bào)文進(jìn)行拆分后，就可使得報(bào)文中所有可能會(huì)產(chǎn)生歧義的語段都被有效排除，且不會(huì)產(chǎn)生重復(fù)或沖突。

為保證可普遍應(yīng)用，可對(duì)使用的虛端子進(jìn)行縮小范圍的定義，提出了兩種關(guān)于保護(hù)裝置的報(bào)文發(fā)布信息集，有單向的和三向的跳合閘數(shù)據(jù)集。對(duì)于這些數(shù)據(jù)集的輸出信號(hào)的設(shè)定，它跟保護(hù)裝置的類型并沒有關(guān)系，所有的保護(hù)裝置在運(yùn)行過程中產(chǎn)生的信號(hào)設(shè)定大致相同。當(dāng)然設(shè)置一些空的信號(hào)也是非常必要的，并不會(huì)產(chǎn)生什么實(shí)際的行為。

2.3 虛端子的自動(dòng)訂閱

系統(tǒng)所有的報(bào)文都是運(yùn)用組合方式單向傳導(dǎo)，所有的智能變電站繼電保護(hù)裝置都是在客戶接收端來進(jìn)行配置的。所以如果是某一個(gè)既定的設(shè)備，是可按照用戶接收方的信號(hào)來進(jìn)行配置設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)參數(shù)的項(xiàng)目。如果主的接線器有兩條接線，那么對(duì)于主接線器的保護(hù)可按照間隔智能和間隔保護(hù)的信號(hào)接收地址來設(shè)計(jì)所有的線路參數(shù)。按照相同道理，只要把所有安全裝置都按照用戶的接收方信號(hào)來最大化設(shè)計(jì)所有的參數(shù)，就能實(shí)現(xiàn)所有裝置間的關(guān)聯(lián)配置[4]。這種方式還存在一個(gè)極大的特點(diǎn)，由于所有跨間隔間的保護(hù)向主線路和主要的保護(hù)器間隔相關(guān)裝置的虛端子都是被標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)置的，所有的通信參數(shù)也都是根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地來進(jìn)行設(shè)置安裝的，這就可避免在擴(kuò)建時(shí)需把母差配置文件進(jìn)行修改、從而引發(fā)作業(yè)設(shè)備的傳動(dòng)變更，因?yàn)槟覆钔ㄐ沛溌穮?shù)設(shè)置值中與運(yùn)行間隔相關(guān)的參數(shù)并沒有修改過。

3 結(jié)語

由于以往的智能變電站繼電保護(hù)裝置必然會(huì)配置文件，在固有思維的束縛下免配置技術(shù)不被重視。然而消除繼電保護(hù)裝置對(duì)配置文件的依賴，對(duì)于智能變電站的擴(kuò)展、維護(hù)及管控都有很大幫助。在標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)配置形式下的智能變電站，對(duì)于繼電保護(hù)裝置的信號(hào)聯(lián)系方式并沒有做出明確的規(guī)定，所以虛端子的設(shè)定參數(shù)都是按照慣有習(xí)俗進(jìn)行的設(shè)定，忽略了不依附于配置文件直接進(jìn)行訪問。綜上完全可利用技術(shù)手段對(duì)信號(hào)傳輸?shù)南嚓P(guān)參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，最終實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)裝置免配置文件的形式，從根源上消除各種配置文件引發(fā)的維護(hù)運(yùn)營(yíng)難題。

本研究通過數(shù)據(jù)篩選拆解有相同語義的內(nèi)容信號(hào)，實(shí)現(xiàn)了與保護(hù)裝置類型毫無關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)信號(hào)輸出的標(biāo)準(zhǔn)化。只需對(duì)繼電保護(hù)裝置間的通信參數(shù)進(jìn)行重新設(shè)定，不用具體跟某個(gè)信號(hào)進(jìn)行關(guān)聯(lián)綁定，這樣可讓虛端子在裝置間建立聯(lián)系，也方便了新的保護(hù)裝置加入設(shè)定，使得整個(gè)過程靈活便利，在實(shí)際工程中值得推廣應(yīng)用。