智能變電站繼電保護數(shù)據(jù)采樣和信息交換規(guī)范的分析

摘要：從本質(zhì)上而言，繼電保護設(shè)備在功能實現(xiàn)上屬于一個比較統(tǒng)一的整體，不僅需要一次設(shè)備、二次設(shè)備的配合，并且還需要與保護裝置之間進行協(xié)作運行，才能從根本上將整體性能進行發(fā)揮。其中，在智能變電站中繼電保護設(shè)備一般采用的標準體系為IEC 61850體系，該體系實現(xiàn)了數(shù)據(jù)格式以數(shù)據(jù)之間的交換，但是部分技術(shù)細節(jié)比較卻模糊，無法從根本上實現(xiàn)新技術(shù)的推廣與開發(fā)。因此，智能變電站需要進一步優(yōu)化信息系統(tǒng)的設(shè)計，在采取同步技術(shù)的設(shè)計原則中以智能保護控制信息交換為主要條件，在繼電保護性能的同時，實現(xiàn)智能電網(wǎng)下變電站信息的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：智能變電站;繼電保護;數(shù)據(jù)采樣;信息交換

一、智能變電站繼電保護的基本概述

在智能電網(wǎng)的發(fā)展中，智能變電站是極其重要的組成環(huán)節(jié)，是以完成信息的采集、保護、控制、測量為一體的主要模式，智能變電站的特征是對信息的綜合應(yīng)用，在根據(jù)電網(wǎng)實際發(fā)展需求中，能夠?qū)崿F(xiàn)電網(wǎng)自動控制、智能調(diào)節(jié)等綜合運用。

其中，典型的智能變電站的設(shè)計圖如圖1 所示，傳統(tǒng)的電磁式互感器被電子互感器所代替，在利用合并單元的基礎(chǔ)上完成交流采樣，實現(xiàn)開入采集以及開除跳閘的主要功能。^[1]此外，數(shù)據(jù)的采樣以及傳輸是獨立與繼電保護設(shè)備，但卻依賴于外部的同步時鐘源，這種模式下不僅能夠在獨立于繼電保護設(shè)備的同時，并且也能夠在同步的基礎(chǔ)上實現(xiàn)數(shù)據(jù)之間的傳輸，使數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞揭约皵?shù)據(jù)繼電保護設(shè)備的數(shù)據(jù)同步均對繼電保護的故障識別產(chǎn)生重要作用。智能變電站相較于于傳統(tǒng)變電站而言，在采集數(shù)據(jù)上的主要影響因素包括：采集值的網(wǎng)絡(luò)傳輸規(guī)約、合并單元數(shù)據(jù)處理的基本方式、電子互感器與傳統(tǒng)互感器的混合使用等。^[2]

另外，在智能變電站中，采樣數(shù)據(jù)外審引入的同步以及數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕締栴}需要增加IEC 61850標準，使其作為主要指導(dǎo)體系，在保證智能變電站有序發(fā)展的同時，也在一定程度上保證繼電保護設(shè)備的主要動作行為。但是，從整體角度而言，智能變電站的相關(guān)標準體系比較多，但是大部分標準體系只是對智能變電站的局部問題進行引導(dǎo)，沒有將智能變電站其它問題的矛盾與沖突進行解決，進而對智能變電站繼電保護設(shè)備的數(shù)據(jù)采集以及信息交換有所影響。從2011年起，我國電力行業(yè)繼電保護標準化技術(shù)委員會委托繼電保護制造商起草相應(yīng)的標準，并將智能變電站的信息范圍進行分析與整理，進一步將信息系統(tǒng)的整體設(shè)計進行優(yōu)化處理，從根本上規(guī)范智能變電站繼電保護設(shè)備數(shù)據(jù)采集以及信息交換。^[3]

二、智能變電站繼電保護的信息分析

通過對DL/T860規(guī)范分析，變電站的信息流描述

從物理結(jié)構(gòu)角度分析，變電站主要分為三個層次，分別是站控層、間隔層、過程層，其中每一個層次都需要相應(yīng)的設(shè)備以及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備所構(gòu)成。^[4]在根據(jù)DL/T860的分析中，智能變電站的保護與控制信息按照傳輸協(xié)議主要分為四種類型，分別是SV、GOOSE、MMS以及時間同步信息。而圖2中所列舉的①、②、③、④、⑤、⑥均與繼電系統(tǒng)有著密切聯(lián)系，需要對信息交換做出規(guī)定。

在變電站內(nèi)與繼電保護有著聯(lián)系的信息包括三種：其一是綜合管理信息，主要是為變電站提供繼電保護設(shè)備的運行信息;其二是采集信息，主要是為變電站的繼電保護提供電流與電壓;其三是控制信息，主要是為變電站的繼電保護提供特定信息，對其進行輔助判斷。

三、數(shù)據(jù)采樣與信息交換標準所面臨的主要問題

（一）對時與同步技術(shù)原則

在智能變電站中，很多保護設(shè)備與控制設(shè)備都需要采集多個交流量信息，這些信息都需要同步進行。此外，變電站中所出現(xiàn)的各類事故分析、監(jiān)控等應(yīng)用也需要統(tǒng)一時間斷面的數(shù)據(jù)。所以，智能變電站合并單元、保護設(shè)備都需要堅持對時與同步技術(shù)原則。

智能變電站中，使用外部電子互感器以及合并單元對SV數(shù)據(jù)進行采集與轉(zhuǎn)換，在數(shù)據(jù)采集、處理中不僅僅只靠保護裝置完成，需要采用四種時鐘源、互感器、合并單元、保護，作為一項比較復(fù)雜且系統(tǒng)的工程，在發(fā)展運行中沒有統(tǒng)一的協(xié)調(diào)標準。此外，如果在智能變電站的繼電保護中具有相關(guān)標準，但是其標并沒有對主鐘以及裝置時間的跟限策略、主鐘的切換進行說明，特別是對于合并單元的對時原則，采樣周期的挑戰(zhàn)、調(diào)整指南等均無任何細節(jié)說明。

（二）數(shù)據(jù)采集的雙重化以及雙AD配置原則

在智能變電站繼電保護技術(shù)的規(guī)范要求下電子互感器的數(shù)據(jù)采集需要具備雙重化以及雙AD配置原則，但是現(xiàn)如今的繼電保護系統(tǒng)中并沒有相關(guān)說明對雙重化數(shù)據(jù)的配置原則以及雙AD的數(shù)據(jù)進行說明。

我國電網(wǎng)公司近幾年對智能變電站的繼電保護提出要求，使其采用點對點的方式，雙重化保護的電壓采樣值需要來源與獨立的合并單元，并且雙重化配置的合并單元也需要與電子式的互感器進行相互對應(yīng)。^[5]但是，在采用AD取樣的時候，一般會對保護裝置進行考慮，對雙AD裝置的同時出錯不予以考慮，在保護裝置中。一路的AD是正常狀態(tài)，但是另一路的AD則在異常情況下會引發(fā)保護誤動，進而導(dǎo)致保護裝置在雙AD數(shù)據(jù)不一致的情況下無法進行準確告警，那么在如何判斷雙AD采集異常的時候沒有標準答案。

（三）報文的范范文以及定值管理

IEC 61850雖然對報文進行定義，但是沒有對其具體格式進行描述，因此在實際應(yīng)用中會出現(xiàn)誤差。比如，對數(shù)據(jù)的品質(zhì)如何進行擴充，擴充的方式、擴充的距離等均需要進行細化，從根本上增強IEC61850標準的操作性。

在采用電子互感器之后，數(shù)據(jù)的采集、處理、合并單元的聯(lián)絡(luò)都會產(chǎn)生額外延時，并且不同廠家的設(shè)備延時指標不同。^[6]此外，在采樣值的網(wǎng)絡(luò)傳輸、網(wǎng)絡(luò)交換機的傳輸延遲中，繼電保護、智能終端等設(shè)備在報文處理中的時間會對繼電保護動作造成延誤，并且這些延遲與網(wǎng)絡(luò)的信息流量有著密切聯(lián)系，因襲需要對采樣值以及跳閘總的傳輸延時指標進行定義。

繼電保護設(shè)備中的定值是繼電保護裝置中的主要參數(shù)，它不僅決定了繼電保護的主要動作與特征，并且具有非常高的可靠性，如果出現(xiàn)錯誤，那么就會導(dǎo)致保護產(chǎn)生誤動現(xiàn)象以及拒動現(xiàn)象，從而會影響電力系統(tǒng)的安全供電現(xiàn)象。

結(jié)語：

繼電保護是電網(wǎng)運行中的主要組成部分，是智能變電站的設(shè)備之一，在科技的發(fā)展下，智能變電站的建設(shè)已經(jīng)成為了當前電力行業(yè)發(fā)展的趨勢，但是其信息交換以及數(shù)據(jù)采集問題對電力建設(shè)人員以及制造廠家造成困擾。針對于此，本文對智能變電站繼電保護的信息以及數(shù)據(jù)采集、信息交換中可能出現(xiàn)的問題進行探究，旨在在同行人士提供參考意見。

參考文獻：

[1]蔡澤祥，王海柱.智能變電站技術(shù)及其對繼電保護的影響[J].機電工程技術(shù)，2012，05：1-4.

[2]李曉輝，李旭東，宋小舟.智能變電站繼電保護數(shù)據(jù)采樣和信息交換規(guī)范的研究[J].電氣應(yīng)用，2012，17：60-63.

[3]黃明輝，邵向潮，張弛，王海柱，李一泉，蔡澤祥.基于OPNET的智能變電站繼電保護建模與仿真[J].電力自動化設(shè)備，2013，05：144-149.

[4]茹立鵬，黃勇強.110kV智能變電站繼電保護裝置的實施及測試檢驗[J].自動化應(yīng)用，2013，09：71-73.

[5]夏勇軍，蔡勇，陳宏，陶騫，胡剛.110kV智能變電站繼電保護若干問題研究[J].湖北工業(yè)大學(xué)學(xué)報，2011，01：5-8.

[6]曾波.110kV智能變電站繼電保護常見問題分析[J].通訊世界，2014，19：85-87.