孫韶偉

摘 要：近幾年，計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，使綜合利用整個(gè)電網(wǎng)的一、二次設(shè)備信息成為可能。電網(wǎng)繼電保護(hù)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)就是綜合利用整個(gè)電網(wǎng)智能設(shè)備所采集的信息，自動(dòng)對(duì)信息進(jìn)行計(jì)算分析，并調(diào)整繼電保護(hù)的工作狀態(tài)，以確保電網(wǎng)運(yùn)行安全可靠的自動(dòng)化系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：電網(wǎng)繼電保護(hù)；綜合自動(dòng)化系統(tǒng)；研究

一、 概述

隨著微機(jī)繼電保護(hù)裝置的廣泛應(yīng)用和變電站綜合自動(dòng)化水平的不斷提高，各種智能設(shè)備采集的模擬量、開關(guān)量、一次設(shè)備狀態(tài)量大大增加，運(yùn)行人員可以從中獲取更多的一、二次設(shè)備的實(shí)時(shí)信息。但是，由于目前的微機(jī)型二次設(shè)備考慮較多的是對(duì)以往設(shè)備功能的替代，導(dǎo)致這些設(shè)備基本上是獨(dú)立運(yùn)行，致使它們采集的大量信息白白流失，未能得到充分利用。 電網(wǎng)是一個(gè)不可分割的整體，對(duì)整個(gè)電網(wǎng)的一、二次設(shè)備信息進(jìn)行綜合利用，對(duì)保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重大的意義。

二、系統(tǒng)構(gòu)成

站在電網(wǎng)的角度，我們來分析電網(wǎng)繼電保護(hù)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)獲取信息的途徑。電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，可以從調(diào)度中心獲得；一次設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)及輸送潮流，可以通過EMS系統(tǒng)實(shí)時(shí)獲得；保護(hù)裝置的投退信息，由于必須通過調(diào)度下令，由現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行，因此可以從調(diào)度管理系統(tǒng)獲得，并從變電站監(jiān)控系統(tǒng)得到執(zhí)行情況的驗(yàn)證；保護(hù)裝置故障及異常，可以從微機(jī)保護(hù)裝置獲得；電網(wǎng)故障信息，可以從微機(jī)保護(hù)及微機(jī)故障錄波器獲得。

三、功能分析

1.實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)裝置對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的自適應(yīng)。

電網(wǎng)繼電保護(hù)的整定計(jì)算十分復(fù)雜，由于傳統(tǒng)的繼電保護(hù)以預(yù)先整定、實(shí)時(shí)動(dòng)作為特征，保護(hù)定值必須適應(yīng)所有可能出現(xiàn)的運(yùn)行方式的變化。目前，系統(tǒng)中運(yùn)行的保護(hù)裝置可分為三類：第一類為非微機(jī)型保護(hù)；第二類為具備多個(gè)定值區(qū)并可切換的微機(jī)保護(hù)，一般不具備遠(yuǎn)方改定值的功能；第三類為新型微機(jī)保護(hù)，具備遠(yuǎn)方改定值的功能。對(duì)非微機(jī)型保護(hù)，在調(diào)度端可以將其設(shè)置為不能自動(dòng)調(diào)整定值的保護(hù)，依靠周圍保護(hù)裝置的定值調(diào)整，實(shí)現(xiàn)與此類保護(hù)的配合。對(duì)第二類保護(hù)，可以事先設(shè)置多套整定值，調(diào)度端只是通過變電站客戶機(jī)，控制其在當(dāng)前運(yùn)行方式下采用那套整定值來實(shí)現(xiàn)定值的自適應(yīng)。 為提高可靠性，保護(hù)定值的自適應(yīng)可與調(diào)度系統(tǒng)的檢修申請(qǐng)相結(jié)合。當(dāng)電網(wǎng)繼電保護(hù)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)從調(diào)度管理系統(tǒng)獲得計(jì)劃?rùn)z修工作申請(qǐng)后，即通過計(jì)算分析，事先安排定值的調(diào)整，并做相應(yīng)的事故預(yù)想，從而大大提高系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置的效能和安全水平。

2.實(shí)現(xiàn)對(duì)各種復(fù)雜故障的準(zhǔn)確故障定位。

目前的保護(hù)和故障錄波器的故障測(cè)距算法，一般分為故障分析法和行波法兩類。其中行波法由于存在行波信號(hào)的提取和故障產(chǎn)生行波的不確定性等問題而難以在電力生產(chǎn)中得到較好的運(yùn)用。而故障分析法如果想要準(zhǔn)確進(jìn)行故障定位，必須得到故障前線路兩端綜合阻抗、相鄰線運(yùn)行方式、與相鄰線的互感等信息，很顯然，僅利用保護(hù)或故障錄波器自己采集的數(shù)據(jù)，很難實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的故障定位。通過電網(wǎng)繼電保護(hù)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，可以徹底解決這個(gè)問題。調(diào)度端數(shù)據(jù)庫中，已經(jīng)儲(chǔ)備了所有一次設(shè)備參數(shù)、線路平行距離、互感情況等信息，通過共享EMS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，可以獲得故障前系統(tǒng)一次設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。故障發(fā)生后，線路兩端變電站的客戶機(jī)可以從保護(hù)和故障錄波器搜集故障報(bào)告，上送到服務(wù)器。調(diào)度端服務(wù)器將以上信息綜合利用，通過比較簡(jiǎn)單的故障計(jì)算，就可確定故障性質(zhì)并實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的故障定位。

3.完成事故分析及事故恢復(fù)的繼電保護(hù)輔助決策。

系統(tǒng)發(fā)生事故后，往往有可能伴隨著其它保護(hù)的誤動(dòng)作。傳統(tǒng)的事故分析由人完成，受經(jīng)驗(yàn)和水平的影響，易出現(xiàn)偏差。由于電網(wǎng)繼電保護(hù)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)搜集了故障前后系統(tǒng)一次設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和變電站保護(hù)和故錄的故障報(bào)告，可以綜合線路兩端保護(hù)動(dòng)作信息及同一端的其它保護(hù)動(dòng)作信息進(jìn)行模糊分析，并依靠保護(hù)和故錄的采樣數(shù)據(jù)精確計(jì)算，從而能夠迅速準(zhǔn)確的做出判斷，實(shí)現(xiàn)事故恢復(fù)的繼電保護(hù)輔助決策。

4.對(duì)線路縱聯(lián)保護(hù)退出引起的系統(tǒng)穩(wěn)定問題進(jìn)行分析，并提供解決方案。

隨著電網(wǎng)的發(fā)展，系統(tǒng)穩(wěn)定問題日益突出。故障能否快速切除成為系統(tǒng)保持穩(wěn)定的首要條件，這就對(duì)線路縱聯(lián)保護(hù)的投入提出較高要求。但是，在目前情況下，由于通道或其它因素的影響，導(dǎo)致線路雙套縱聯(lián)保護(hù)退出時(shí)，只能斷開線路以保證系統(tǒng)穩(wěn)定和后備保護(hù)的配合。這種由于二次設(shè)備退出而影響一次設(shè)備運(yùn)行的狀況是我們所不愿意看到的。借助電網(wǎng)繼電保護(hù)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，我們就可以大大減輕縱聯(lián)保護(hù)的退出給系統(tǒng)一次設(shè)備的運(yùn)行帶來的影響，并提供縱聯(lián)保護(hù)的退出的整體解決方案。

5.對(duì)系統(tǒng)中運(yùn)行的繼電保護(hù)裝置進(jìn)行可靠性分析。

通過與繼電保護(hù)管理信息系統(tǒng)交換保護(hù)配置、服役時(shí)間、各種保護(hù)裝置的正動(dòng)率及異常率等信息，電網(wǎng)繼電保護(hù)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)繼電保護(hù)裝置的可靠性分析。特別是當(dāng)某種保護(hù)或保護(hù)信號(hào)傳輸裝置出現(xiàn)問題，并暫時(shí)無法解決時(shí)，通過將此類裝置的可靠性評(píng)價(jià)降低，減輕系統(tǒng)對(duì)此類保護(hù)的依賴，通過遠(yuǎn)程調(diào)整定值等手段，實(shí)現(xiàn)周圍系統(tǒng)保護(hù)的配合，防止因此類保護(hù)的拒動(dòng)而擴(kuò)大事故。

6.自動(dòng)完成線路參數(shù)修正。

由于征地的限制，新建線路往往與原有線路共用線路走廊，線路之間電磁感應(yīng)日益增大，造成新線路參數(shù)測(cè)試的不準(zhǔn)確以及原有線路參數(shù)的變化。現(xiàn)在，依靠電網(wǎng)繼電保護(hù)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，可以將每次故障周圍系統(tǒng)保護(hù)的采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，利用線路兩端的故障電流、故障電壓，校核并修正線路參數(shù)，實(shí)現(xiàn)線路參數(shù)的自動(dòng)在線測(cè)量，從而提高繼電保護(hù)基礎(chǔ)參數(shù)的可靠性，保證系統(tǒng)安全。

四、實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)的難點(diǎn)分析

1.管理問題

從技術(shù)上說，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)繼電保護(hù)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的條件已經(jīng)成熟，無論是變電站客戶機(jī)對(duì)保護(hù)信息的搜集、信息的網(wǎng)絡(luò)傳輸還是調(diào)度端服務(wù)器對(duì)EMS系統(tǒng)共享數(shù)據(jù)的讀取、故障及穩(wěn)定分析計(jì)算，都可以得到解決。主要的實(shí)施難度在于此系統(tǒng)需要綜合繼電保護(hù)、調(diào)度、方式、遠(yuǎn)動(dòng)、通信以及變電站綜合自動(dòng)化等各個(gè)專業(yè)的技術(shù)，并且涉及到控制運(yùn)行設(shè)備，其它專業(yè)一般不愿牽扯其中，因此只有解決好管理問題，才可能順利實(shí)施。例如，目前變電站客戶機(jī)對(duì)信息的搜集，完全可以也應(yīng)該納入到變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，但是，由于管理界面的劃分，有些運(yùn)行單位希望保護(hù)專業(yè)獨(dú)立組網(wǎng)搜集信息，這樣就造成資源的分割和浪費(fèi)，不利于今后對(duì)系統(tǒng)的擴(kuò)展。為了保證電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，希望在將來的保護(hù)設(shè)計(jì)導(dǎo)則中，對(duì)此類問題統(tǒng)一予以規(guī)范。

2.安全性問題

由于電網(wǎng)繼電保護(hù)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的功能強(qiáng)大，并且可以控制運(yùn)行設(shè)備，與電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行息息相關(guān)，因此在設(shè)計(jì)之初，就必須對(duì)系統(tǒng)的安全性問題給予足夠重視?？梢哉f，安全性解決的好壞，將是本系統(tǒng)能否運(yùn)用的關(guān)鍵。初步設(shè)想，調(diào)度端服務(wù)器必須采用雙機(jī)熱備用方式保證硬件安全；通過遠(yuǎn)方修改保護(hù)定值時(shí)，客戶機(jī)必須通過加密的數(shù)字簽名核實(shí)調(diào)度端傳送定值的可信度，并通過校驗(yàn)碼及數(shù)據(jù)回送保證定值的可靠性。并且，當(dāng)客戶機(jī)向保護(hù)傳送定值時(shí)，必須不能影響保護(hù)的正常性能。在這方面，還需要做大量的工作。

3.規(guī)約問題

由于本系統(tǒng)將全網(wǎng)所有微機(jī)保護(hù)及故障錄波器聯(lián)系到了一起，如果能夠解決好信息的組織及傳輸規(guī)約，將對(duì)系統(tǒng)實(shí)施起到事半功倍的作用。因此，希望參照國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)，盡快建立國(guó)內(nèi)繼電保護(hù)信息組織規(guī)約。

通過以上分析，我們可以看到電網(wǎng)繼電保護(hù)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，將給電網(wǎng)繼電保護(hù)工作帶來一次質(zhì)的飛躍，它將能大大加強(qiáng)繼電保護(hù)的效能和可靠性，對(duì)保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重大的意義。