智能變電站繼電保護故障可視化研究

李眾人 解建平

[摘 要]繼電保護裝置是電力系統(tǒng)的重要組成部分，保障系統(tǒng)的安全運行。然而繼電保護裝置運行中容易發(fā)生很多故障，會對繼電保護作用產(chǎn)生影響。本文分析了職能變電站繼電保護存在的問題，進而提出故障可視化方案分析。

[關(guān)鍵詞]智能變電站 繼電保護 故障可視化

電力系統(tǒng)中繼電保護裝置占據(jù)著非常重要的位置，一旦電力系統(tǒng)發(fā)生故障，機電保護裝置可以快速解決，為電力系統(tǒng)安全運行提供保障。然而如果繼電保護裝置的操作方式不當，可能會嚴重影響電力系統(tǒng)的正常運行，造成不必要的損失，這種情況下智能變電站應(yīng)運而生。電力系統(tǒng)設(shè)備發(fā)生故障以后，繼電保護裝置可以發(fā)揮作用，從最大程度上減少對設(shè)備造成的損害。在查找故障時繼電保護始終處于非正常作業(yè)之中，會對電力系統(tǒng)運行帶來一些不利影響，這種情況下可視化智能變電站繼電保護顯得非常重要。下面從新一代智能變電站繼電保護故障可視化方向展開分析。

1 智能變電站繼電保護故障概述

通常情況下，智能變電站繼電保護會發(fā)生各種突發(fā)情況，但具體而言，常見的幾種異常情況主要包括高頻保護以及母差保護、瓦斯保護和微機保護、距離保護。當定期通道的實驗參數(shù)不能滿足具體運行要求時，直流電源消失、裝置故障信號無法復(fù)歸，在這一情況下就會發(fā)生高頻保護。而母差保護是在母差直流電壓消失、母差交流斷線及母差不平衡，并且電流不為零的情況下發(fā)生的。瓦斯保護主要發(fā)生在變壓器濾油、加油和換硅膠過程以及潛油泵、清理吸濕器、冷油器等過程;如果系統(tǒng)四保護燈亮或者總告警燈亮，但在此過程中告警插件的信號燈不亮及CPU發(fā)生故障、打印顯示CPU×ERR，此時就會出現(xiàn)微機保護;除此之外，當系統(tǒng)的三相電壓回路斷或者PT退出運行、助磁電流過小或者過大，如果負荷電流超過允許電流值，就會出現(xiàn)距離保護。

2 智能變電站繼電保護故障可視化技術(shù)方案分析

2.1 繼電保護故障信息的生成

當啟動變電站的繼電保護運行裝置后，無論對其進行任何操作，系統(tǒng)都會自動將多個歷史操作文件進行完整記錄，這些數(shù)據(jù)文件主要包括動作情況的簡報文件以及故障錄波文件、中間節(jié)點文件等，這些相關(guān)的繼電保護裝置運行故障信息傳輸主要依靠DL/T860展開操作。因此，當繼電保護裝置在啟動或者關(guān)閉系統(tǒng)設(shè)備時，系統(tǒng)中自動生成的故障錄波文件記錄的時間與中間節(jié)點文件具體時間一致。但是，故障錄波文件與中間節(jié)點文件存在一定差異，中間節(jié)點文件除了包含繼電裝置內(nèi)部相關(guān)邏輯控制信息外，還包括故障錄波文件中記錄的有效信息。因此，中間節(jié)點文件可以清晰顯示繼電裝置運行故障的可視化保護邏輯關(guān)系圖。對于故障錄波文件而言，系統(tǒng)中只包括每一次系統(tǒng)設(shè)備啟動、關(guān)閉或運行的相關(guān)重要信息。因此，從二者記錄的故障信息中可以看出，故障錄波文件信息與中間節(jié)點信息文件的主要作用不同，前者用于系統(tǒng)運行故障的判斷和分析，而后者主要被用于故障的深入分析。所以，針對這一特征，智能變電站繼電保護的故障可視化研究，需要充分利用中間節(jié)點自動生成的繼電保護邏輯關(guān)系圖，從而結(jié)合圖示信息建立具體的運行故障模型，使繼電保護的故障可視化呈現(xiàn)。

2.2 對繼電保護故障的邏輯關(guān)系圖進行可視化分析

在故障可視化分析過程中，應(yīng)該充分利用繼電保護裝置邏輯關(guān)系圖中的可視化功能，將其應(yīng)用到繼電保護故障錄波分析過程中，通過時間關(guān)系，結(jié)合故障簡報以及繼電裝置自動生成的錄波文件、中間節(jié)點信息文件，對故障信息展開科學分析。在此環(huán)節(jié)中，可以清晰掌握故障發(fā)生的每一個節(jié)點，同時也可通過可視化功能，使繼電保護功能相關(guān)部件之間的動作邏輯以及先后運行順序進行可視化呈現(xiàn)。在具體的故障可視化分析過程中，應(yīng)該通過“高量”表示繼電保護中間節(jié)點信息文件所記錄的相關(guān)動作情況。與此同時，還要對基礎(chǔ)單元中可視化圖形的繪制風格進行定義。

在故障運行邏輯圖中包括“state”這一文件，其可以表示相應(yīng)圖元的個體屬性[3]。同時，采用圖元內(nèi)部保存的對象屬性文件“sta”表示相應(yīng)定義單元的全部圖元對象以及相應(yīng)圖元的所屬狀態(tài)。同時，還可以結(jié)合圖元內(nèi)部的對象屬性文件“sta”參數(shù)值，繪制圖元模板中的內(nèi)部對象。因此，繼電保護的故障可視化呈現(xiàn)圖形，完全可以按照邏輯圖單元中的對象屬性“sta”值的不同，顯示出不同的風格特征。通常情況下，在對我國新一代智能變電站繼電保護故障的可視化技術(shù)方案進行研究分析時，為了采用更加簡潔的圖像進行故障可視化呈現(xiàn)，需結(jié)合“keyid3”這一參數(shù)值，對相關(guān)的連接線進行條件繪制，其中紅線表示“sta”值為“1”，而黑線表示“sta”值為“0”。

2.3 繼電保護邏輯關(guān)系圖的G語言互操方法分析

通常情況下，采用G語言對智能變電站的繼電保護邏輯關(guān)系圖進行科學自描述，同時利用G圖形處理工作對應(yīng)用服務(wù)器中的對應(yīng)邏輯關(guān)系圖進行科學分析。在我國電力系統(tǒng)中，經(jīng)常應(yīng)用的標準化圖形描述語言就是G語言，因此其十分有利于不同廠家之間進行互操。但是，在具體應(yīng)用實踐過程中，由于不同的電力企業(yè)G語言使用情況存在一定差異，所以在具體互操過程中，通常采用兩種不同的互操方式進行工作。一種是廠家只需通過G語言直接進行配合展開互操作，但互操過程不需進行任何相關(guān)工作。因此，可確保智能變電站繼電保護故障可視化呈現(xiàn)具有一致的風格。而另外一種情況是，廠家不需采用G語言進行可視化操作描述，只需將可以執(zhí)行繼電保護故障可視化分析的插件引入系統(tǒng)即可。當需要進行故障分析時，便可直接調(diào)取程序中的運行插件。這種故障可視化技術(shù)方案的主要優(yōu)點是，可以利用一個可視化故障分析插件，同時滿足不同型號智能繼電裝置的故障分析需求。在此過程中，為了便于智能變電站繼電保護故障可視化呈現(xiàn)操作調(diào)取相關(guān)數(shù)據(jù)波形，需要確保插件具有附加調(diào)用參數(shù)功能。

2.4 智能變電站繼電保護故障可視化模型分析

通過上述分析發(fā)現(xiàn)，繼電保護邏輯關(guān)系圖的自描述可采用G語言開發(fā)與解析模塊，并在波形分析過程集中引入G語言開發(fā)解析模塊。在這一解析模塊中，繼電保護邏輯關(guān)系圖可充分利用波形工具增加故障回放功能，相應(yīng)的時間節(jié)點文件會在錄波文件打開時，同時被自動打開。從上述圖示中不難看出，繼電保護裝置自動啟動或運行過程中，波形分析工具會針對可視化保護邏輯圖與故障波形展開同步回放分析。在實際運行過程中，繼電保護裝置在運行或啟動時，會自動生成中間節(jié)點文件及故障簡報文件，故障路波器會利用文件服務(wù)器從保護繼電系統(tǒng)中調(diào)取相關(guān)故障信息文件，故障信息再經(jīng)過故障錄波器進行展開傳輸。所以，在整個智能變電站繼電保護故障可視化技術(shù)方案中，綜合應(yīng)用服務(wù)器以及系統(tǒng)故障錄波器、調(diào)度端都能進行故障的可視化分析。

3 結(jié)束語

綜上所述，本文結(jié)合實際情況制定了一種新一代智能變電站繼電保護故障可視化技術(shù)方案。在該技術(shù)方案實施應(yīng)用過程中，主要通過電力系統(tǒng)中的G語言這一邏輯圖形描述規(guī)范展開自描述。而系統(tǒng)后臺服務(wù)器則通過通用的G語言解析工具，對智能變電站的繼電保護故障可視化邏輯圖進行可視化回放與技術(shù)解析。這一技術(shù)方案在一定程度上避免了不同廠家、不同設(shè)備之間互操性與兼容性問題出現(xiàn)，而且保證故障邏輯圖與繼電保護程序之間的信息一致。所以，這一技術(shù)方案值得應(yīng)用與推廣。

參考文獻：

[1]劉武.新一代智能變電站繼電保護故障可視化方案[J].廣東科技，2014，20：88-89.

[2]張懷玉.新一代智能變電站繼電保護故障可視化分析方案[J].電子制作，2015，22：73.