电网继电爱惜综合自动化系统的研究.docx

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电网继电爱惜综合自动化系统的研究

电网继电爱惜综合自动化系统的研究

摘要：

提出电网继电爱惜综合自动化系统的概念，论述系统结构，功能及实现方式。

关键词：

电网继电爱惜综合自动化系统研究

一、概述

随着微机继电爱惜装置的普遍应用和变电站综合自动化水平的不断提高，各类智能设备搜集的模拟量、开关量、一次设备状态量大大增加，运行人员能够从中获取更多的一、二次设备的实时信息。

可是，由于目前的微机型二次设备考虑较多的是对以往设备功能的替代，致使这些设备大体上是独立运行，致使它们搜集的大量信息白白流失，未能取得充分利用。

电网是一个不可分割的整体，对整个电网的一、二次设备信息进行综合利用，对保证电网平平稳固运行具有重大的意义。

近几年，运算机和网络技术的飞速进展，使综合利用整个电网的一、二次设备信息成为可能。

电网继电爱惜综合自动化系统确实是综合利用整个电网智能设备所搜集的信息，自动对信息进行计算分析，并调整继电爱惜的工作状态，以确保电网运行平安靠得住的自动化系统，它能够实现以下要紧功能。

1.实现继电爱惜装置对系统运行状态的自适应。

2.实现对各类复杂故障的准确故障定位。

3.完成事故分析及事故恢复的继电爱惜辅助决策。

4.实现继电爱惜装置的状态检修。

5.对线路纵联爱惜退出引发的系统稳固问题进行分析，并提供解决方案。

6.对系统中运行的继电爱惜装置进行靠得住性分析。

7.自动完成线路参数修正。

二、系统组成

站在电网的角度，咱们来分析电网继电爱惜综合自动化系统获取信息的途径。

电网的结构和参数，能够从调度中心取得；一次设备的运行状态及输送潮流，能够通过EMS系统实时取得；爱惜装置的投退信息，由于必需通过调度下令，由现场执行，因此能够从调度治理系统取得，并从变电站监控系统取得执行情形的验证；爱惜装置故障及异样，能够从微机爱惜装置取得；电网故障信息，能够从微机爱惜及微机故障录波器取得。

通过以上分析，能够看出，实现电网继电爱惜综合自动化系统的信息资源是充分的。

为了更好的利用信息资源，应成立客户/效劳器体系的系统结构，按此结构将系统分解成几个部份，由客户机和效劳器协作来实现上述七种要紧功能。

如此就能够够实现最正确的资源分派及利用，减少网络的通信负担，提高系统运行的整体性能。

客户机设在变电站，要紧实现以下功能：

1.治理与爱惜及故障录波器的接口，实现对不同厂家的爱惜及故障录波器的数据搜集及转换功能。

在正常情形下巡检爱惜的运行状态，接收爱惜的异样报告。

在电网发生故障后接收爱惜和故障录波器的事故报告。

2.治理与监控系统主站的接口，查询现场值班人员投退爱惜的操作。

3.治理与远动主站的接口，将装置异样、爱惜投退及其它关键信息通过远动主站实时上送调度端。

4.执行数据处置、挑选、分析功能。

实现对爱惜搜集数据正确性的初步分析，挑选出关键信息。

5.治理及修改爱惜定值。

6.向效劳器发出应用请求，并接收效劳器反馈信息。

7.主动或按效劳器要求传送事故报告，执行效劳器对指定爱惜和故障录波器的查询。

效劳器设在调度端，可由一台或多台高性能运算机组成，要紧实现以下功能：

1.向客户机发送指令，接收并回答客户机的请求。

2.接收客户机传送的事故报告。

3.操纵对EMS系总共享数据库的存取。

取得一次设备状态、输送潮流及客户机通过远动主站上送调度端的信息。

4.通过调度运行治理信息系统取得调度员对爱惜的投退命令、设备检修打算等信息。

5.与继电爱惜治理信息系统互换爱惜配置、定值、服役时刻、各类爱惜装置的正动率及异样率等信息，实现继电爱惜装置的靠得住性分析。

6.执行故障计算程序、继电爱惜定值综合分析程序、事故分析程序、爱惜运行状态监测程序、稳固分析程序等应用软件。

在实现了变电站综合自动化的厂站，客户机可在爱惜工程师站的基础上进行功能扩充，并成为变电站综合自动化系统的组成部份。

在没有爱惜工程师站的厂站，可通过爱惜改造工程，成立变电站爱惜信息处置系统，使之成为客户机。

由以上功能划分能够看出，客户机与效劳器之间的数据互换量并非大，仅在电网发生故障后，由于与故障设备有关联的厂站的客户机需要向效劳器传送详细的故障报告，才会显现较大的信息量。

因此，客户机和效劳器之间的联络，在目前条件下，完全能够采纳调制解调器进行异步通信。

以后如有条件，建议尽可能采纳广域网互换数据。

三、功能分析

1.实现继电爱惜装置对系统运行状态的自适应。

电网继电爱惜的整定计算十分复杂，由于传统的继电爱惜以预先整定、实时动作为特点，爱惜定值必需适应所有可能显现的运行方式的转变。

假设一个变电站有15个元件，仅考虑本站检修2个元件的组合方式就已经达到100多个，而周围系统机组停运、500KV自耦变的检修及系统开环对短路电流和分支系数的阻碍乃至可能比本站元件检修还要大，它们均需做为组合方式加以考虑，这就使组合方式之多达到难以想像的数量。

为使预先整定的爱惜定值适应所有可能显现的运行方式的转变，必然显现以下问题：

A.缩短了爱惜范围，延长了爱惜动作延时。

B.被迫退出某些受运行方式转变阻碍较大的爱惜。

如四段式的零序电流爱惜仅能无配合的利用其最后两段。

C.可能还存在由于运行方式考虑不周而显现失去配合。

D.被迫限制一次系统运行方式。

电网继电爱惜综合自动化系统能够完全改变这种局面。

只要在调度端的效劳器安装故障计算及继电爱惜定值综合分析程序，依托从EMS系统取得的系统一次设备的运行状态，就能够够迅速准确的判定出当前继电爱惜装置整定值的靠得住性，如显现部份后备爱惜定值不配合时，依照从调度治理系统取得的线路纵联爱惜及母差爱惜的投入情形，确信是不是需要调整定值。

如需要调整，可通过调度端效劳器向变电站的客户机下达指令，由客户机动态修改爱惜定值，从而实现继电爱惜装置对系统运行状态的自适应。

以上所有计算分析工作，均依托调度端效劳器实时自动完成，如此，继电爱惜整定值就无需预先考虑那些显现机率很小的组合方式，从而解决困扰继电爱惜整定计算工作的不同运行方式下靠得住性与选择性存在矛盾的问题。

目前，系统中运行的爱惜装置可分为三类：

第一类为非微机型爱惜；第二类为具有多个定值区并可切换的微机爱惜，一样不具有远方改定值的功能；第三类为新型微机爱惜，具有远方改定值的功能。

对非微机型爱惜，在调度端能够将其设置为不能自动调整定值的爱惜，依托周围爱惜装置的定值调整，实现与此类爱惜的配合。

对第二类爱惜，能够事前设置多套整定值，调度端只是通过变电站客户机，操纵其在当前运行方式下采纳那套整定值来实现定值的自适应。

为提高靠得住性，爱惜定值的自适应可与调度系统的检修申请相结合。

当电网继电爱惜综合自动化系统从调度治理系统取得打算检修工作申请后，即通过计算分析，事前安排定值的调整，并做相应的事故预想（如在检修基础上再发生故障时爱惜的配合关系计算），从而大大提高系统继电爱惜装置的效能和平安水平。

2.实现对各类复杂故障的准确故障定位。

目前的爱惜和故障录波器的故障测距算法，一样分为故障分析法和行波法两类。

其中行波法由于存在行波信号的提取和故障产生行波的不确信性等问题而难以在电力生产中取得较好的运用。

而故障分析法若是想要准确进行故障定位，必需取得故障前线路两头综合阻抗、相邻线运行方式、与相邻线的互感等信息，很显然，仅利用爱惜或故障录波器自己搜集的数据，很难实现准确的故障定位。

另外，关于比较复杂的故障，比如跨线异名相故障，单端分析手腕已经无法正确判定故障性质和故障距离，因此，往往显现误报。

咱们明白，取得的系统故障信息愈多，那么对故障性质、故障位置的判定和故障距离的检测愈准确，因此，通过电网继电爱惜综合自动化系统，能够完全解决那个问题。

调度端数据库中，已经储蓄了所有一次设备参数、线路平行距离、互情感况等信息，通过共享EMS系统的数据，能够取得故障前系统一次设备的运行状态。

故障发生后，线路两头变电站的客户性能够从爱惜和故障录波器搜集故障报告，上送到效劳器。

调度端效劳器将以上信息综合利用，通过比较简单的故障计算，就可确信故障性质并实现准确的故障定位。

3.完成事故分析及事故恢复的继电爱惜辅助决策。

系统发生事故后，往往有可能伴随着其它爱惜的误动作。

传统的事故分析由人完成，受体会和水平的阻碍，易显现误差。

由于电网继电爱惜综合自动化系统搜集了故障前后系统一次设备的运行状态和变电站爱惜和故录的故障报告，能够综合线路两头爱惜动作信息及同一端的其它爱惜动作信息进行模糊分析，并依托爱惜和故录的采样数据精准计算，从而能够迅速准确的做出判定，实现事故恢复的继电爱惜辅助决策。

当系统发生较大的事故时，由于在较短时刻内跳闸线路较多，一样已经超过了继电爱惜能够适应的运行方式，现在爱惜可能已经处于无配合的状态。

现在进行事故恢复，不仅需要考虑一次运行方式的合理，还需要考虑爱惜是不是能够靠得住并有选择的切除故障。

借助电网继电爱惜综合自动化系统，能够分析当前运行方式下爱惜的灵敏度及配合关系，并通过远程改定值，完成继电爱惜装置对系统事故运行状态的自适应。

4.实现继电爱惜装置的状态检修。

依照以往的统计分析数据，设计存在缺点、二次回路保护不良、厂家制造质量不良往往是继电爱惜装置误动作的要紧缘故。

由于微机型继电爱惜装置具有自检及存储故障报告的能力，因此，能够通过电网继电爱惜综合自动化系统实现继电爱惜装置的状态检修。

具体做法如下：

A.依托微机爱惜的自检功能，能够发觉爱惜装置内部的硬件异样。

变电站的客户机搜集到爱惜的异样报告后，当即向相应的调度端发出告警，从而使设备故障能够取得及时处置，缩短爱惜装置退出时刻。

　　B.爱惜的开入量一样有开关辅助节点、通信设备收信、合闸加速、启动重合闸、其他爱惜动作等几种，这些开入量对爱惜的靠得住运行起关键作用。

变电站的客户性能够监视爱惜装置的开关量变位报告。

当发觉爱惜的开入量发生变位时，能够通过查询变电站一次系统状态和其他爱惜和录波器的动作信息确信变位的正确性。

如此，就能够够及早发觉问题，预防一部份由设计缺点或二次回路保护不良引发的误动作。

C.为避免由于PT、CT两点接地、爱惜装置交流输入回路异样、采样回路异样等引发爱惜误动作，能够由变电站的客户机将爱惜启动以后的报告进行分析，第一能够判定取自同一CT的两套爱惜采样值是不是一致，第二，能够判定本站不同PT对同一故障的采样值是不是一致。

另外，还能够将从爱惜故障报告中挑选出的故障电流基波稳态值及相位等信息上传到调度端，与线路对侧的数据进行比较，以发觉PT两点接地等问题。

通过以上方法，能够增强状态检修，相应延长按期检修周期，使爱惜装置工作在最正确状态。

同时，还能够提高保护治理水平，减轻继电爱惜工作人员的劳动强度，减少因为人员工作疏漏引发的误动作。

5.对线路纵联爱惜退出引发的系统稳固问题进行分析，并提供解决方案。

随着电网的进展，系统稳固问题日趋突出。

故障可否快速切除成为系统维持稳固的首要条件，这就对线路纵联爱惜的投入提出较高要求。

可是，在目前情形下，由于通道或其它因素的阻碍，致使线路双套纵联爱惜退出时，只能断开线路以保证系统稳固和后备爱惜的配合。

这种由于二次设备退出而阻碍一次设备运行的状况是咱们所不肯意看到的。

借助电网继电爱惜综合自动化系统，咱们能够完成以下工作。

A.依照系统当前运行状态校验爱惜的配合关系。

B.依照线路双侧定值确信不同点故障爱惜的切除时刻。

C.依照系统当前的运行方式、输送潮流、系统及机组的参数，结合故障切除时刻，判定线路不同点故障时系统可否维持稳固。

D.判定可否通过操纵输送潮流维持系统稳固。

E.反推系统维持稳固需要的故障切除时刻。

F.通过远程改定值，保证系统稳固及周围系统后备爱惜的配合。

如此，咱们就能够够大大减轻纵联爱惜的退出给系统一次设备的运行带来的阻碍，并提供纵联爱惜的退出的整体解决方案。

6.对系统中运行的继电爱惜装置进行靠得住性分析。

通过与继电爱惜治理信息系统互换爱惜配置、服役时刻、各类爱惜装置的正动率及异样率等信息，电网继电爱惜综合自动化系统能够实现对继电爱惜装置的靠得住性分析。

专门是当某种爱惜或爱惜信号传输装置显现问题，并临时无法解决时，通过将此类装置的靠得住性评判降低，减轻系统对此类爱惜的依托，通过远程调整定值等手腕，实现周围系统爱惜的配合，避免因此类爱惜的拒动而扩大事故。

7.自动完成线路参数修正。

由于征地的限制，新建线路往往与原有线路共用线路走廊，线路之间电磁感应日趋增大，造成新线路参数测试的不准确和原有线路参数的转变。

此刻，依托电网继电爱惜综合自动化系统，能够将每次故障周围系统爱惜的采样数据进行搜集，利用线路两头的故障电流、故障电压，校核并修正线路参数，实现线路参数的自动在线测量，从而提高继电爱惜基础参数的靠得住性，保证系统平安。

四、实现本系统的难点分析

1.治理问题

从技术上说，实现电网继电爱惜综合自动化系统的条件已经成熟，不管是变电站客户机对爱惜信息的搜集、信息的网络传输仍是调度端效劳器对EMS系总共享数据的读取、故障及稳固分析计算，都能够取得解决。

要紧的实施难度在于此系统需要综合继电爱惜、调度、方式、远动、通信和变电站综合自动化等各个专业的技术，而且涉及到操纵运行设备，其它专业一样不肯牵涉其中，因此只有解决好治理问题，才可能顺利实施。

例如，目前变电站客户机对信息的搜集，完全能够也应该纳入到变电站综合自动化系统，可是，由于治理界面的划分，有些运行单位希望爱惜专业独立组网搜集信息，如此就造成资源的分割和浪费，无益于尔后对系统的扩展。

为了保证电力系统的平安运行，希望在以后的爱惜设计导那么中，对此类问题统一予以标准。

2.平安性问题

由于电网继电爱惜综合自动化系统的功能壮大，而且能够操纵运行设备，与电网的平平稳固运行息息相关，因此在设计之初，就必需对系统的平安性问题给予足够重视。

能够说，平安性解决的好坏，将是本系统可否运用的关键。

初步假想，调度端效劳器必需采纳双机热备用方式保证硬件平安；通过远方修改爱惜定值时，客户机必需通过加密的数字签名核实调度端传送定值的可信度，并通过校验码及数据回送保证定值的靠得住性。

而且，当客户机向爱惜传送定值时，必需不能阻碍爱惜的正常性能。

在这方面，还需要做大量的工作。

3.规约问题

由于本系统将全网所有微机爱惜及故障录波器联系到了一路，若是能够解决好信息的组织及传输规约，将对系统实施起到事半功倍的作用。

因此，希望参照国外标准，尽快成立国内继电爱惜信息组织规约。

五、终止语

通过以上分析，咱们能够看到电网继电爱惜综合自动化系统的实现，将给电网继电爱惜工作带来一次质的飞跃，它将能大大增强继电爱惜的效能和靠得住性，对保证电网平平稳固运行具有重大的意义。

希望尔后科研、运行、设计人员增强对综合利用整个电网的一、二次设备信息的研究，争取尽快将此类系统投入电网运行。