智能变电站智能录波器的应用研究

引言

随着智能电网建设的飞速发展,对于故障诊断和恢复具有重要参考作用的故障录波器也展现出许多的新特征,因此研究适用于智能变电站的故障录波装置具有重要的实践价值。智能录波器是一种可同时应用于智能变电站和常规变电站,集成了故障录波、网络记录分析、二次系统可视化、智能运维、远方传动功能的设备,由管理单元与采集单元组成。管理单元由录波文件分析、网络报文分析及结果展示、二次系统可视化、智能运维、远方不停电传动5个功能模块组成,其中二次系统可视化功能模块包含二次设备状态在线监视、二次虚回路在线监视、二次过程层光纤回路在线监视、二次回路故障诊断定位等功能:智能运维功能模块包含变电站配置文件管控、二次检修辅助安措、定值管理、故障信息管理和综合分析等功能。

1二次回路可视化

二次回路可视化包括虚回路可视化、实回路可视化和虚实回路可视化。

虚回路可视化通过间隔层和装置层的虚回路图分层展示装置、检修压板、虚端子、虚回路、与虚端子关联的软压板等信息。检修压板和软压板状态可实时显示,虚回路链路状态可通过虚回路连接线的颜色实时显示。

实回路可视化通过变电站层、间隔层和装置层的网络端口连接图分层展示装置、交换机、端口、网络连接线等信息。实回路链路状态可通过网络连接线的颜色实时显示。

实回路可视化与虚回路可视化可建立关联,通过实回路光纤连接线,进一步进行光纤传输的虚端子的虚回路可视化,实现可视化分层展示。

虚实回路可视化通过间隔层和装置层的虚实回路图分层展示装置、检修压板、虚端子、虚回路、实回路及交换机、与虚端子关联的软压板等信息。检修压板和软压板状态可实时显示,虚回路链路状态可通过虚回路连接线的颜色实时显示。

2保护校核

保护校核有两种校核方式,一种是主动校核,另一种是自动校核。主动校核是在系统操作界面或主站召唤定值区号、定值、版本或CRC时,主动校核保护上送的定值区、定值、版本或CRC与历史库中保存的相应值是否一致,如果不一致则发送相应的改变告警信息。自动校核是按照所配置的校核策略自动召唤保护的定值区、定值、版本或CRC,校核召唤上来的定值区、定值、版本或CRC与历史库中保存的相应值是否一致,如果不一致则发送相应的改变告警信息。

保护校核当前定值区号的基准值为上次召唤当前定值区,定值的基准值有上次召唤定值或定值单供选择,版本的基准值有上次召唤版本或配置的标准版本供选择,CRC的基准值有上次召唤CRC或从模型中获取的标准CRC供选择。

3二次设备智能诊断

系统实现如下智能诊断功能,并生成智能诊断报告。

3.1同源数据比较

(1)模拟量不一致告警:

(2)开关量不一致告警:

(3)开关量相同告警:

(4)开关量和模拟量不一致告警。

3.2保护数据约束

设计保护数据约束关系表,判断保护内存在约束关系的数据是否符合设定的范围,超过阈值则进行告警。

(1)三相数据不平衡告警:

(2)多源数据运算不平衡告警。

3.3频繁告警

告警策略可修改,将告警按严重告警、重要告警、一般告警分类,频繁告警的时间段和次数按不同分类设置。

装置满足频繁告警条件,给主站发送频繁告警信息。3.4模拟量越限预警

装置满足模拟量越限条件,给主站发送模拟量越限预警信息。

3.5定值区改变告警

收到保护校核的定值区改变信息,给主站转发装置定值区改变告警,并将具体定值区改变前后定值区保存到智能诊断报告中。

3.6定值改变告警

收到保护校核的定值改变信息,给主站转发装置定值改变告警,并将具体定值改变前后定值保存到智能诊断报告中。

3.7保护版本改变告警

收到保护校核的保护版本改变信息,给主站转发装置保护版本改变告警,并将保护版本改变前后版本保存到智能诊断报告中。

3.8CRC改变告警

收到保护校核的CRC改变信息,给运维主站转发装置CRC改变告警,并将装置配置CRC改变前后值保存到智能诊断报告中。

4远方不停电技术的实现

远方不停电技术是基于智能录波器实现的,原理如图1所示。智能录波器通过DL/T860MMS与站控层保护装置和测控装置通信,可以获取到保护装置和测控装置的所有信息,其中包括与远方传动相关的位置信息、状态信息以及做判断所需的电压/电流采样、开入、压板、定值等信息。智能录波器可以把相关信息直接传送给主站,同时把自身诊断分析的结果以报告方式传给主站。智能录波器本地可以发起不停电传动,也在信息传输上支持主站发起的不停电传动。

主站通过主子站IEC61850规约接入智能录波器。当从主站端发起远方不停电传动时,主站通过从智能录波器获取的预判报告(包含保护重合闸充电状态、开关位置、运行区定值、告警状态等)确认保护装置具备安全出口条件后,针对保护装置下发远方不停电传动控制令:传动结束,接收到智能录波器发来的报告生成信号后,从智能录波器调取传动报告。

4.1本地发起的远方不停电传动报告上传

文件传输方式:智能录波器或子站自身模型增加"远方不停电传动完成"信号,主站收到该信号后,可以主动通过文件服务召唤报告,"远方不停电传动完成"信号时间和报告的时间一致。主站也可以通过召唤文件列表再召唤文件的方式,手动调用站端的报告。

智能录波器管理单元模型增加"远方不停电传动完成"信号模型如表1所示。

当智能录波器本地发起远方不停电传动时,信息判断和报告生成都在变电站端,智能录波器需把生成的远方不停电定检报告发给主站。如表2所示,远方不停电定检报告功能码为09。

主站按照时间段查询传动报告文件列表,查询命令格式为:起始时间结束时间/ST一T/A09A,如2021030108101220210302081012/SSTS/A09A。

4.2对主站端发起远方不停电传动的通信支持

当主站发起远方不停电传动时,主站需要智能录波器或控制型子站支持的通信信息如下。

4.2.1预判所需信息的获取

主站端需要掌握保护和回路的状态,以支撑对保护是否具备不停电传动条件的判断。判断所需的信息包括:保护装置的电压/电流采样、开入、压板、定值、告警等信息。主站通过从智能录波器调取传动预判信息文件来获得这些信息,智能录波器收到主站发来的调取传动预判信息文件命令时,生成文件,传送给主站。

传动预判信息文件名格式定义为"SESSCoNDISIoN装置名.xm1",其中装置名为保护的IEDNTME,内容格式定义如表3所示。

<SESS>为xm1文件的根节点,一级节点为<IED>节点(IED信息段),<IED>节点包含<StatuS>节点(传动状态预判信息段)。

4.2.2控制命令的下发及相关响应信息的获取

当主站判断智能录波器上送的传动预判信息文件的各种信息均正常,具备进行不停电操作条件后,主站将发起传动命令的下发。传动命令以遥控命令下发,智能录波器本身支持遥控操作,并且保护装置的模型中也有相应的控点,因此本步骤无须单独做开发工作。

主站下发了传动命令后,智能录波器将命令传递给保护装置,保护装置对智能终端发出跳闸命令,并短时发出重合命令,保护的跳合闸命令和智能终端的跳合闸返校信息均为GooSE。远方不停电传动过程中,保护还会上送有关的MMS信号,有些GooSE信号也会经测控订阅后MMS转发。

4.2.3传动文件的获取

主站执行传动命令成功后,由智能录波器生成完整的远方不停电传动报告,并给主站发送"远方不停电传动完成"信号。主站根据"远方不停电传动完成"信号直接召唤本次远方传动的远方不停电传动报告文件,根据报告内容展示传动结果。

尽管智能录波器采集单元能采集过程层信息,但是具体的GooSE信息目前无法上送主站,而且对于无采集单元的控制型子站也采集不到过程层信息,因此在无GooSE信号的前提下,需要基于站控层的MMS信号来诊断执行的远方不停电传动结果并生成相应报告。

5结语

智能录波器是智能变电站采集单元的录波及网络报文分析管理和继电保护的运行维护管理系统,主要实现对采集单元的录波及网络报文进行管理分析,对继电保护的在线监视、智能巡检、智能诊断评估及故障信息进行收集及分析处理,对二次回路进行在线监视及故障定位,以直观的可视化方式将这些信息展现给变电站运行维护人员,并将相关信息上送主站系统,供检修和继电保护专业人员查询分析使用。同时,可以基于这些信息对保护装置进行远方不停电传动,减少运行维护人员和继电保护专业人员的工作成本,提高设备的精细化管理水平。智能录波器的应用,有力地支撑了变电站运维体系,极大地替代了人工巡检、运维工作,有效减少了故障处理时间,大大提高了变电站的运行稳定性。