智能变电站继电保护二次回路可视化技术

智能变电站继电保护二次回路可视化技术

殷一丹

国网山西省电力公司忻州供电公司，山西省 忻州市  034000

摘要：在当前通信技术、计算机技术、互联网技术及电子技术等现代技术支持下，变电站逐渐转变为智能化、信息化和数字化。继电保护二次回路在传统变电站中起着至关重要的作用，能有效保护变电站正常运行。为提高电力系统二次设备的运行安全性和运维效率，设计一种智能变电站继电保护动作诊断系统。该系统可集成于智能运维平台，通过分析保护动作时产生的各类报文信息和录波数据，对保护动作行为进行诊断。

关键词：智能变电站；继电保护；二次回路

引言

变电站继电保护二次回路是指利用微机远程技术实现对变电站设备监视、测量、协调和控制，具有结构微机化、操作监控屏幕化、运行管理职能化等优点，而变电站继电保护二次回路的改造工作复杂，涉及面广，难度大的特点。本文对于继电保护中遇到的一些技术问题及其解决方案进行阐述，希望能对类似变电站的二次继电保护建设方面提供一定的帮助。

1 二次回路可视化技术

1.1 二次回路提取

需提取的二次回路信息包括二次回路物理端口描述、虚拟端子循环冗余校验数据、二次回路DO内部长地址、变电站智能设备发布/订阅的控制块配置信息、二次回路版本信息、二次回路连接信息、二次回路报文的发布与订阅参数、变电站智能设备发布/订阅的控制块私有IP参数、控制块与设备连接点的各项数据。以上信息可从二次回路说明书中获取，如二次回路版本信息、变电站智能设备发布/订阅的控制块配置信息、二次回路DO内部长地址、二次回路物理端口描述等，其中较关键的是变电站智能设备发布/订阅的控制块私有IP参数及控制块与设备连接点的各项数据。变电站智能设备发布/订阅的控制块私有IP参数信息属于通信信息，是二次回路变量在网络标准上的相应体现；而控制块与设备连接点的各项数据是表现智能设备连接点与现实应用的对应联系信息。

1.2 二次回路可视化展示

按照信号传输的方向可分为输出端和输入端，其中信号输出端用于传输智能设备开关量信号和交流采样信号，因此可根据智能设备信号输出端和输入端确定二次回路连接方向。由此可知，通过采集到的信号传输信息映射出二次回路的虚拟导线，根据导入的二次回路信息构建二次回路信号输出端、输入端与其他线路连接关系图，实现二次回路可视化展示。其过程如下：首先在可视化工具中根据导入数据建立二次回路连接模型和数据映射模型；然后在软件界面的主窗口绘制所有智能设备各要素的相应模板图；最后将二次回路连接模型与设备要素模板图映射组合在一起，得到一个与实际二次回路相对应的展示图像。展示图像上使用箭头连线表示智能设备信号传输方向，表现出二次回路所有通信链路，使用红色标识表示二次回路连接中断，使用绿色标识表示二次回路连接正常，以此展示变电站继电保护二次回路连接情况，进而完成了智能变电站继电保护二次回路可视化。

2 继电保护二次回路技术改进

2.1 信息采集

对于分相操作机构，将各相断路器机构动合辅助接点串联，形成断路器合闸位置，将各相断路器机构动断辅助接点并联，形成断路器分闸位置。对于三相操作机构，只采集断路器的动合、动断辅助接点作为三相断路器的合、分闸位置。正常情况下，断路器合闸位置和分闸位置状态是相反的，程序会判为状态有效，即断路器状态和合闸位置状态是一致的;当合闸位置和分闸位置状态一致时，程序认为该状态变位为无效状态，断路器位置还是会保持原状态不变或发出位置异常信号。隔离开关（含接地开关）位置信号，也应与断路器位置信号相同，分别采集合位与分位，通过程序综合判断。同时，采集断路器各分相开关的动合辅助接点，作为分相断路器的位置。

2.2 遥控回路

（1）传动试验前做好安全措施。进行遥控传动前，应认真核对遥控序位，防止遥控错位造成误遥控。如果传动某一个间隔的遥控，应将该间隔的操作手把打在“远方”位置，其他间隔操作手把打在“就地”位置，如果遥控回路设置了连接片，则将其他间隔的遥控连接片打开。如果遥控不具备带断路器传动条件且没有设置遥控连接片，在进行遥控试验时，一定要按照“选择—反校—撤销”的顺序进行，通过观察装置的遥控命令记录来确认遥控的正确性。因为遥控接在了操作回路里，所以必须带一次设备实际传动，验证遥控回路与操作回路的匹配，正确后才能将遥控投入运行。（2）常见遥控故障处理。运行中有时会遇见遥控不能执行的情况，这时要先确认集控中心到变电站的自动化通道是否正常，可通过遥控变电站的其他设备来检验。如果通信正常，就要检查通信管理机与测控装置的通信是否正常，可通过观察测控装置的通信状态或记录的遥控命令来检查。现场遥控回路主要检查遥控接线、测控装置遥控连接片、手把、保护屏及断路器或隔离开关就地手把等，还要观察控制回路是否断线。

2.3 电压互感器

为了消除电压互感器二次回路反送电的安全隐患，在不停电的前提下，我们对原有的高压进线电压互感器柜的二次回路进行了技术改进。在原有的电压互感器二次回路中增加了2个接触器，接触器的控制电压采用交流220V，2个接触器的控制电压均由电压互感器的220V二次绕组提供。其工作原理如下，当一次回路带电运行时，电压互感器的二次绕组输出电压，接触器吸合，二次小母线带电，为保护装置和开关设备提供相应的电压；当一次回路停电检修时，电压互感器的二次绕组无输出电压，接触器断开，将二次小母线与电压互感器的二次绕组自动隔离，从而实现了“防止电压互感器二次回路反送电”功能，有效保证了现场工作人员的人身安全。

2.4 模型配置

其构建原则如下：1）对于跨间隔设备需要规范一、二次设备模型关联方法，建立一次设备和逻辑节点的对应关系，集成配置指定间隔后无须再次针对保护动作诊断配置。2）诊断过程涉及的站控层及过程层报文建立惟一的数据对象和数据属性，即DO.DA。模型构建基本原则的目的是通过针对性地建模实现同一间隔内二次设备信息的惟一性和准确性。保护动作诊断的模型配置工作，即建立变电站二次设备中遥信遥测与计算模型测点的映射关系，是保护动作诊断的前提。采用统一语义模型后，可使配置工作大幅简化，对于线路分支间隔，只需关联该线路间隔与母线保护装置中的逻辑节点所属支路间隔，即可实现跨间隔保护设备的相关测点信息与该间隔保护诊断计算模型的关联，同时线路间隔等非跨间隔保护设备的测点信息根据模型构建原则。

3 结束语

本文结合现有的可视化技术研究理论，针对传统技术存在的问题，提出了一种新的智能变电站继电保护二次回路可视化技术。该技术经实验验证具有较高的分辨率，能为智能变电站继电保护二次回路的调控、维修提供清晰的图片，对提高变电站智能化水平、信息化水平具有重要的现实意义。

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