智能變電站智能錄波器的應(yīng)用研究

引言

隨著智能電網(wǎng)建設(shè)的飛速發(fā)展,對(duì)于故障診斷和恢復(fù)具有重要參考作用的故障錄波器也展現(xiàn)出許多的新特征,因此研究適用于智能變電站的故障錄波裝置具有重要的實(shí)踐價(jià)值。智能錄波器是一種可同時(shí)應(yīng)用于智能變電站和常規(guī)變電站,集成了故障錄波、網(wǎng)絡(luò)記錄分析、二次系統(tǒng)可視化、智能運(yùn)維、遠(yuǎn)方傳動(dòng)功能的設(shè)備,由管理單元與采集單元組成。管理單元由錄波文件分析、網(wǎng)絡(luò)報(bào)文分析及結(jié)果展示、二次系統(tǒng)可視化、智能運(yùn)維、遠(yuǎn)方不停電傳動(dòng)5個(gè)功能模塊組成,其中二次系統(tǒng)可視化功能模塊包含二次設(shè)備狀態(tài)在線監(jiān)視、二次虛回路在線監(jiān)視、二次過(guò)程層光纖回路在線監(jiān)視、二次回路故障診斷定位等功能:智能運(yùn)維功能模塊包含變電站配置文件管控、二次檢修輔助安措、定值管理、故障信息管理和綜合分析等功能。

1二次回路可視化

二次回路可視化包括虛回路可視化、實(shí)回路可視化和虛實(shí)回路可視化。

虛回路可視化通過(guò)間隔層和裝置層的虛回路圖分層展示裝置、檢修壓板、虛端子、虛回路、與虛端子關(guān)聯(lián)的軟壓板等信息。檢修壓板和軟壓板狀態(tài)可實(shí)時(shí)顯示,虛回路鏈路狀態(tài)可通過(guò)虛回路連接線的顏色實(shí)時(shí)顯示。

實(shí)回路可視化通過(guò)變電站層、間隔層和裝置層的網(wǎng)絡(luò)端口連接圖分層展示裝置、交換機(jī)、端口、網(wǎng)絡(luò)連接線等信息。實(shí)回路鏈路狀態(tài)可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接線的顏色實(shí)時(shí)顯示。

實(shí)回路可視化與虛回路可視化可建立關(guān)聯(lián),通過(guò)實(shí)回路光纖連接線,進(jìn)一步進(jìn)行光纖傳輸?shù)奶摱俗拥奶摶芈房梢暬?實(shí)現(xiàn)可視化分層展示。

虛實(shí)回路可視化通過(guò)間隔層和裝置層的虛實(shí)回路圖分層展示裝置、檢修壓板、虛端子、虛回路、實(shí)回路及交換機(jī)、與虛端子關(guān)聯(lián)的軟壓板等信息。檢修壓板和軟壓板狀態(tài)可實(shí)時(shí)顯示,虛回路鏈路狀態(tài)可通過(guò)虛回路連接線的顏色實(shí)時(shí)顯示。

2保護(hù)校核

保護(hù)校核有兩種校核方式,一種是主動(dòng)校核,另一種是自動(dòng)校核。主動(dòng)校核是在系統(tǒng)操作界面或主站召喚定值區(qū)號(hào)、定值、版本或CRC時(shí),主動(dòng)校核保護(hù)上送的定值區(qū)、定值、版本或CRC與歷史庫(kù)中保存的相應(yīng)值是否一致,如果不一致則發(fā)送相應(yīng)的改變告警信息。自動(dòng)校核是按照所配置的校核策略自動(dòng)召喚保護(hù)的定值區(qū)、定值、版本或CRC,校核召喚上來(lái)的定值區(qū)、定值、版本或CRC與歷史庫(kù)中保存的相應(yīng)值是否一致,如果不一致則發(fā)送相應(yīng)的改變告警信息。

保護(hù)校核當(dāng)前定值區(qū)號(hào)的基準(zhǔn)值為上次召喚當(dāng)前定值區(qū),定值的基準(zhǔn)值有上次召喚定值或定值單供選擇,版本的基準(zhǔn)值有上次召喚版本或配置的標(biāo)準(zhǔn)版本供選擇,CRC的基準(zhǔn)值有上次召喚CRC或從模型中獲取的標(biāo)準(zhǔn)CRC供選擇。

3二次設(shè)備智能診斷

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)如下智能診斷功能,并生成智能診斷報(bào)告。

3.1同源數(shù)據(jù)比較

(1)模擬量不一致告警:

(2)開(kāi)關(guān)量不一致告警:

(3)開(kāi)關(guān)量相同告警:

(4)開(kāi)關(guān)量和模擬量不一致告警。

3.2保護(hù)數(shù)據(jù)約束

設(shè)計(jì)保護(hù)數(shù)據(jù)約束關(guān)系表,判斷保護(hù)內(nèi)存在約束關(guān)系的數(shù)據(jù)是否符合設(shè)定的范圍,超過(guò)閾值則進(jìn)行告警。

(1)三相數(shù)據(jù)不平衡告警:

(2)多源數(shù)據(jù)運(yùn)算不平衡告警。

3.3頻繁告警

告警策略可修改,將告警按嚴(yán)重告警、重要告警、一般告警分類(lèi),頻繁告警的時(shí)間段和次數(shù)按不同分類(lèi)設(shè)置。

裝置滿足頻繁告警條件,給主站發(fā)送頻繁告警信息。3.4模擬量越限預(yù)警

裝置滿足模擬量越限條件,給主站發(fā)送模擬量越限預(yù)警信息。

3.5定值區(qū)改變告警

收到保護(hù)校核的定值區(qū)改變信息,給主站轉(zhuǎn)發(fā)裝置定值區(qū)改變告警,并將具體定值區(qū)改變前后定值區(qū)保存到智能診斷報(bào)告中。

3.6定值改變告警

收到保護(hù)校核的定值改變信息,給主站轉(zhuǎn)發(fā)裝置定值改變告警,并將具體定值改變前后定值保存到智能診斷報(bào)告中。

3.7保護(hù)版本改變告警

收到保護(hù)校核的保護(hù)版本改變信息,給主站轉(zhuǎn)發(fā)裝置保護(hù)版本改變告警,并將保護(hù)版本改變前后版本保存到智能診斷報(bào)告中。

3.8CRC改變告警

收到保護(hù)校核的CRC改變信息,給運(yùn)維主站轉(zhuǎn)發(fā)裝置CRC改變告警,并將裝置配置CRC改變前后值保存到智能診斷報(bào)告中。

4遠(yuǎn)方不停電技術(shù)的實(shí)現(xiàn)

遠(yuǎn)方不停電技術(shù)是基于智能錄波器實(shí)現(xiàn)的,原理如圖1所示。智能錄波器通過(guò)DL/T860MMS與站控層保護(hù)裝置和測(cè)控裝置通信,可以獲取到保護(hù)裝置和測(cè)控裝置的所有信息,其中包括與遠(yuǎn)方傳動(dòng)相關(guān)的位置信息、狀態(tài)信息以及做判斷所需的電壓/電流采樣、開(kāi)入、壓板、定值等信息。智能錄波器可以把相關(guān)信息直接傳送給主站,同時(shí)把自身診斷分析的結(jié)果以報(bào)告方式傳給主站。智能錄波器本地可以發(fā)起不停電傳動(dòng),也在信息傳輸上支持主站發(fā)起的不停電傳動(dòng)。

主站通過(guò)主子站IEC61850規(guī)約接入智能錄波器。當(dāng)從主站端發(fā)起遠(yuǎn)方不停電傳動(dòng)時(shí),主站通過(guò)從智能錄波器獲取的預(yù)判報(bào)告(包含保護(hù)重合閘充電狀態(tài)、開(kāi)關(guān)位置、運(yùn)行區(qū)定值、告警狀態(tài)等)確認(rèn)保護(hù)裝置具備安全出口條件后,針對(duì)保護(hù)裝置下發(fā)遠(yuǎn)方不停電傳動(dòng)控制令:傳動(dòng)結(jié)束,接收到智能錄波器發(fā)來(lái)的報(bào)告生成信號(hào)后,從智能錄波器調(diào)取傳動(dòng)報(bào)告。

4.1本地發(fā)起的遠(yuǎn)方不停電傳動(dòng)報(bào)告上傳

文件傳輸方式:智能錄波器或子站自身模型增加"遠(yuǎn)方不停電傳動(dòng)完成"信號(hào),主站收到該信號(hào)后,可以主動(dòng)通過(guò)文件服務(wù)召喚報(bào)告,"遠(yuǎn)方不停電傳動(dòng)完成"信號(hào)時(shí)間和報(bào)告的時(shí)間一致。主站也可以通過(guò)召喚文件列表再召喚文件的方式,手動(dòng)調(diào)用站端的報(bào)告。

智能錄波器管理單元模型增加"遠(yuǎn)方不停電傳動(dòng)完成"信號(hào)模型如表1所示。

當(dāng)智能錄波器本地發(fā)起遠(yuǎn)方不停電傳動(dòng)時(shí),信息判斷和報(bào)告生成都在變電站端,智能錄波器需把生成的遠(yuǎn)方不停電定檢報(bào)告發(fā)給主站。如表2所示,遠(yuǎn)方不停電定檢報(bào)告功能碼為09。

主站按照時(shí)間段查詢傳動(dòng)報(bào)告文件列表,查詢命令格式為:起始時(shí)間結(jié)束時(shí)間/ST一T/A09A,如2021030108101220210302081012/SSTS/A09A。

4.2對(duì)主站端發(fā)起遠(yuǎn)方不停電傳動(dòng)的通信支持

當(dāng)主站發(fā)起遠(yuǎn)方不停電傳動(dòng)時(shí),主站需要智能錄波器或控制型子站支持的通信信息如下。

4.2.1預(yù)判所需信息的獲取

主站端需要掌握保護(hù)和回路的狀態(tài),以支撐對(duì)保護(hù)是否具備不停電傳動(dòng)條件的判斷。判斷所需的信息包括:保護(hù)裝置的電壓/電流采樣、開(kāi)入、壓板、定值、告警等信息。主站通過(guò)從智能錄波器調(diào)取傳動(dòng)預(yù)判信息文件來(lái)獲得這些信息,智能錄波器收到主站發(fā)來(lái)的調(diào)取傳動(dòng)預(yù)判信息文件命令時(shí),生成文件,傳送給主站。

傳動(dòng)預(yù)判信息文件名格式定義為"SESSCoNDISIoN裝置名.xm1",其中裝置名為保護(hù)的IEDNTME,內(nèi)容格式定義如表3所示。

<SESS>為xm1文件的根節(jié)點(diǎn),一級(jí)節(jié)點(diǎn)為<IED>節(jié)點(diǎn)(IED信息段),<IED>節(jié)點(diǎn)包含<StatuS>節(jié)點(diǎn)(傳動(dòng)狀態(tài)預(yù)判信息段)。

4.2.2控制命令的下發(fā)及相關(guān)響應(yīng)信息的獲取

當(dāng)主站判斷智能錄波器上送的傳動(dòng)預(yù)判信息文件的各種信息均正常,具備進(jìn)行不停電操作條件后,主站將發(fā)起傳動(dòng)命令的下發(fā)。傳動(dòng)命令以遙控命令下發(fā),智能錄波器本身支持遙控操作,并且保護(hù)裝置的模型中也有相應(yīng)的控點(diǎn),因此本步驟無(wú)須單獨(dú)做開(kāi)發(fā)工作。

主站下發(fā)了傳動(dòng)命令后,智能錄波器將命令傳遞給保護(hù)裝置,保護(hù)裝置對(duì)智能終端發(fā)出跳閘命令,并短時(shí)發(fā)出重合命令,保護(hù)的跳合閘命令和智能終端的跳合閘返校信息均為GooSE。遠(yuǎn)方不停電傳動(dòng)過(guò)程中,保護(hù)還會(huì)上送有關(guān)的MMS信號(hào),有些GooSE信號(hào)也會(huì)經(jīng)測(cè)控訂閱后MMS轉(zhuǎn)發(fā)。

4.2.3傳動(dòng)文件的獲取

主站執(zhí)行傳動(dòng)命令成功后,由智能錄波器生成完整的遠(yuǎn)方不停電傳動(dòng)報(bào)告,并給主站發(fā)送"遠(yuǎn)方不停電傳動(dòng)完成"信號(hào)。主站根據(jù)"遠(yuǎn)方不停電傳動(dòng)完成"信號(hào)直接召喚本次遠(yuǎn)方傳動(dòng)的遠(yuǎn)方不停電傳動(dòng)報(bào)告文件,根據(jù)報(bào)告內(nèi)容展示傳動(dòng)結(jié)果。

盡管智能錄波器采集單元能采集過(guò)程層信息,但是具體的GooSE信息目前無(wú)法上送主站,而且對(duì)于無(wú)采集單元的控制型子站也采集不到過(guò)程層信息,因此在無(wú)GooSE信號(hào)的前提下,需要基于站控層的MMS信號(hào)來(lái)診斷執(zhí)行的遠(yuǎn)方不停電傳動(dòng)結(jié)果并生成相應(yīng)報(bào)告。

5結(jié)語(yǔ)

智能錄波器是智能變電站采集單元的錄波及網(wǎng)絡(luò)報(bào)文分析管理和繼電保護(hù)的運(yùn)行維護(hù)管理系統(tǒng),主要實(shí)現(xiàn)對(duì)采集單元的錄波及網(wǎng)絡(luò)報(bào)文進(jìn)行管理分析,對(duì)繼電保護(hù)的在線監(jiān)視、智能巡檢、智能診斷評(píng)估及故障信息進(jìn)行收集及分析處理,對(duì)二次回路進(jìn)行在線監(jiān)視及故障定位,以直觀的可視化方式將這些信息展現(xiàn)給變電站運(yùn)行維護(hù)人員,并將相關(guān)信息上送主站系統(tǒng),供檢修和繼電保護(hù)專業(yè)人員查詢分析使用。同時(shí),可以基于這些信息對(duì)保護(hù)裝置進(jìn)行遠(yuǎn)方不停電傳動(dòng),減少運(yùn)行維護(hù)人員和繼電保護(hù)專業(yè)人員的工作成本,提高設(shè)備的精細(xì)化管理水平。智能錄波器的應(yīng)用,有力地支撐了變電站運(yùn)維體系,極大地替代了人工巡檢、運(yùn)維工作,有效減少了故障處理時(shí)間,大大提高了變電站的運(yùn)行穩(wěn)定性。