智能變電站保護與控制在線安全運行分析與研究

侯天佐

（國網(wǎng)鞍山供電公司，遼寧 鞍山 114000）

0 引 言

智能電網(wǎng)的建設是我國電網(wǎng)建設和發(fā)展的戰(zhàn)略目標，智能變電站作為智能電網(wǎng)的關鍵組成部分，智能變電站保護與控制在線安全運行研究，在智能電網(wǎng)發(fā)展中具有非常重要的應用價值和理論研究意義。在智能變電站的信息通信過程中，設備之間存在大量保護控制行為的交互信息。所以，采用行為信息研究智能變電站保護控制安全運行是非常必要的。

1 智能變電站網(wǎng)絡信息特點分析

智能變電站信息的最大特點就是信息數(shù)字化[1]，變電站內數(shù)據(jù)信息主要是通過光纖或者網(wǎng)線進行傳輸。智能變電站的信息量非常大，在海量數(shù)據(jù)信息中，MMS報文信號用于實現(xiàn)站控層數(shù)據(jù)通信，監(jiān)測控制網(wǎng)絡通信。MMS信號在實際智能變電站運行中可以作為虛端子，網(wǎng)絡通信是依靠虛端子和實際設備進行信號傳遞，傳遞的信號需要由系統(tǒng)文件配置完成。智能變電站網(wǎng)絡通信結構如圖1所示。

智能變電站網(wǎng)絡通信包括站控層網(wǎng)絡和過程層網(wǎng)絡，其中，站控層網(wǎng)絡負責對操作控制命令進行分配和下發(fā)，將變電站設備運行情況數(shù)據(jù)上傳到管理中心[2]，即MMS報文網(wǎng)絡。過程層網(wǎng)絡主要是采集各個單元的數(shù)字信息，并把執(zhí)行的命令下發(fā)到相應單元。

圖1 智能變電站網(wǎng)絡通信結構

2 智能變電站保護與控制在線安全運行系統(tǒng)設計研究

2.1 系統(tǒng)設計要求分析

智能變電站保護與控制在線安全運行系統(tǒng)主要根據(jù)SCD配置文件和網(wǎng)絡信息報文進行設計[3]。對SCD配置文件進行解析，可以獲取智能變電站的整個信息模型，可以掌握整個智能變電站的圖紙結構。網(wǎng)絡報文可真實地反映出智能變電站的實際運行情況，并根據(jù)數(shù)據(jù)信息對設備進行自我診斷。設計的主要要求是實現(xiàn)對智能變電站網(wǎng)絡報文數(shù)據(jù)的實時偵聽和分析，為智能變電站的遠程控制管理人員提供控制管理功能，通過自身的過濾功能完成事件關聯(lián)信息的自動獲取。如果二次系統(tǒng)發(fā)生功能故障，本系統(tǒng)可以及時自動分析造成故障的原因，提高了故障處理的能力，減少了處理故障的時間，為在線安全運行分析提供了重要的技術支持，保證了電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。系統(tǒng)要能通過在線偵聽分析采集的信息，并自動完成事件功能關聯(lián)，提高智能變電站的信息處理能力。在設計系統(tǒng)時，要滿足監(jiān)測過程中針對性較強的要求，并降低系統(tǒng)的冗余計算，提高智能變電站的運行能力。

2.2 系統(tǒng)結構及功能設計

在智能變電站保護與控制在線安全運行系統(tǒng)結構中（如圖2所示），系統(tǒng)的底層模塊負責采集數(shù)據(jù)，主要是對智能變電站的SCD配置文件進行解析[4]，并且完成通信模塊的建立和數(shù)據(jù)的更新功能。GOOSE解析模塊和SV解析模塊功能是從過程層的中心交換機采集和獲取FPGA報文，并通過解析功能對報文進行解析，然后通過網(wǎng)絡把數(shù)據(jù)傳輸?shù)焦芾矸掌?。主要通過MMS解析模塊從站控層交換機獲取MMS報文，并將獲取的報文進行解析，進而得到事件類型，采用不同的標記類型對不同事件分類標記。在系統(tǒng)的主界面中顯示經(jīng)過標記的事件，方便系統(tǒng)管理人員查看事件信息。設計系統(tǒng)時，通過功能事件作為接口，對動作事件進行保護控制，對保護控制行為分析進行關聯(lián)，使系統(tǒng)可以進行行為在線安全運行分析。

圖2 系統(tǒng)整體結構設計

智能變電站保護與控制在線安全運行分析系統(tǒng)的應用程序在運行時相互獨立，并且系統(tǒng)可為每個應用程序分配獨立的內存空間。應用程序的基本單元是線程，一個應用程序里面有多個線程組成。線程處理任務的方式是以串行方式為主，多線程是在應用程序中同時執(zhí)行多個線程，每個線程完成不同的任務，可提高系統(tǒng)的執(zhí)行效率。系統(tǒng)設計師以網(wǎng)絡信息的實時獲取和解析等為平臺基礎，同時對功能擴展進行支持。系統(tǒng)平臺處理的信息量大，單線程不能滿足系統(tǒng)對數(shù)據(jù)處理功能的需要。因此，設計系統(tǒng)時采用多線程的數(shù)據(jù)處理架構[5]，提高了智能變電站在線安全運行分析系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理的能力。

3 結 論

智能變電站在線安全運行分析系統(tǒng)研究，促進了智能變電站安全運行方面的發(fā)展。通過對智能變電站保護與控制在線安全運行分析系統(tǒng)的設計和研究，可對整個網(wǎng)絡進行實時監(jiān)控，并且可對保護控制行為的執(zhí)行情況進行分析和判斷，真正實現(xiàn)了在線安全運行的智能化。