智能变电站继电保护在线运行状态评估方法.pdf
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1、ElectricalAutomation101IntelligentControl Technology智能控制技术电气自动化2 0 2 3年第45卷第4期智能变电站继电保护在线运行状态评估方法周杰,张良武,谭金龙,张烈,杨利民?(1.国网新疆电力有限公司电力科学研究院,新疆乌鲁木齐830011;2.国网新疆电力有限公司,新疆乌鲁木齐830063;3.中国电力科学研究院有限公司,北京100192)摘要:在传统继电保护评估方式跟不上专业发展需求时,为提高智能变电站的自愈能力和抗扰能力,提出在线状态评估方法。首先保护设备运行数据感知及建模,分析在、离线运行信息以及整合;其次介绍保护设备在线评估指标
2、及评估方法,对可修复、不可修复系统进行处理;最后研究在线运行状态评估方法以及系统设计。结果表明设计的系统全面且适应智能变电站。关键词:智能变电站;继电保护;在线评估;运行信息;指标评估D0I:10.3969/j.issn.1000-3886.2023.04.032中图分类号 TM732文献标志码A文章编号】10 0 0-38 8 6(2 0 2 3)0 4-0 10 1-0 4Evaluation Method of Online Operation Statusof Relay Protection in Intelligent SubstationZhou Jie,Zhang Liangw
3、u,Tan Jinlong,Zhang Lie,Yang Limin?(1.Electric Power Research Institute,State Grid Xinjiang Electric Power Co.,Ltd.,Urumqi Xinjiang 830011,China;2.State Grid Xinjiang Electric Power Co.,Ltd.,Urumqi Xinjiang 830063,China;3.China Electric Power Research Institute Co.,Ltd.,Beijing 100192,China)Abstract
4、:In order to improve the self-healing ability and anti-disturbance ability of smart substations,an online status evaluation method wasproposed when the traditional relay protection evaluation methods can not keep up with the needs of professional development.Firstly,the perception and modeling of pr
5、otection equipment operation data were carried out,and the online and offline operation informationand integration were analyzed;secondly,the online evaluation indexes and evaluation methods of protection equipment wereintroduced,and the repairable and non-repairable systems were dealt with;finally,
6、the online operation state evaluation method andsystem design were studied.The results show that the designed system can be comprehensive and adapt to intelligent substation.Keywords:intelligent substation;relay protection;online evaluation;operation information;index evaluation0引言随着世界范围内发生大规模连锁停电事故
7、以来,没有提前预知故障的发生导致人们对提高态势感知能力达成共识。将态势感知运用到继电保护中可实时监控系统运行状态,实现对保护的智能故障诊断,保障系统的安全稳定运行2-3。因此,研究继电保护在线运行状态评估是必要的4传统的状态评估既耗费人力也消耗机器的寿命,且未解决对故障的实时捕捉5。现阶段的继电保护在线运行状态评估系统分为四部分6 :首先在对保护设备运行数据的采集以及感知的同时,分析和解读数据信息;其次根据理解的数据信息进行深层次的风险及状态预测;最后根据风险状态预测进行相应调整。IEC61850系统结合智能变电站的特征制定需要的三大功能,例如控制、监控和保护构建,其中包括站控层、间隔层、过程
8、层,利用GOOSE/SV网络以及MMS方式完成通信传递功能7 。本文首先在建模分析的同时介绍保护设备的运行信息状态以及整合成高质量数据;其次在描述状态评估指标的同时找出适用于智能变电站的指标;再者介绍在线运行状态评估技术方法;最后在此基础上划分系统的场景应用。定稿日期:2 0 2 2-0 4-131保护设备建模及运行数据感知1.1模型介绍1.1.1IEC61850标准系统结构在基于保护设备建模前,需要对系统运行状态评估系统进行标准结构介绍,如图1所示。前四部分是对系统的介绍和标准介介绍和概述部分一术语部分二总体要求部分三系统和项目管理部分四功能和设备模型的通信要求部分五变电站自动化系统结构语言
9、部分六基本通信结构和模型部分七一致性测试部分十7部分八部分九通信映射映射映射映射通信服务服务堆栈A堆栈A堆栈X堆栈Y映射映射Station/Interbay bus(LAN)Porcess bus(LAN)MMS+GOOSEGOOSE+SMV图1IEC61850系统标准体系结构102ElectricalAutomationIntelligent Control Technology智能控制技术电气自动化2 0 2 3年第45卷第4期绍;第五部分是对功能的定义及要求;在六、七部分里介绍建模方法、流程与功能点;标准结构的通信原理、映射原则及方法在八、九部分进行了阐述;第十部分为标准模型、通信等的一
10、致性测试方法及原则。1.1.2基于IEC61850保护设备建模标准系统并不适用于保护设备,图2 为智能变电站保护及测控通信结构拓扑。传统二次回路设计跟不上现有智能变电站需求,并且随着网络通信设备应用的增多,自身性能包括安全、稳定会直接影响保护动作的准确性。GPS工作站1工作站2远动站保护装置测控装置其他装置GOOSE光缆MU+智能终端装置光缆电子式互感器智能一次设备间隔1图2智能变电站保护及测控通信结构拓扑1.2运行信息运用状态及整合为了支持保护的设计、建设和运行中的生产及管理工作,目前常用的继电保护专业应用系统主要有继电保护的离线信息应用系统和在线信息应用系统两大类。要使用在线和离线数据就必
11、须进行整合,但要实现此过程会遇到一些问题,包括数据映以及调整、整合需要的辅助工具2保护设备在线评估指标及评估方法2.1状态评估指标分析工程上通常同时使用可修复系统与不可修复系统指标。不可修复的系统评估指标包括系统评价指标和元件重要度评价指标。系统评估指标包括可靠度、失效率、平均失效时间以及不可修复系统元件重要度分为概率和关键重要度指标。可修复的系统评估指标包括系统评价指标和元件重要度评价指标。系统评估指标包括停运时间、平均修复时间、修复率、可用度和失效数。停运时间包括非计划停运,即随机事件引起的停运、计划停运即维护检修时间以及可修复系统的时间。元件失效关键度指标包括元件失效关键度、停运危害性指
12、数和停运关键度指标。2.2智能变电站继电保护装置状态信息评价指标智能变电站将以太网作为背景为状态评估信息提供实时、准确的来源。例如,在线监测装置可实时传输数据、保护装置接受情况、设备外来因素以及各设备口的温度。按重要度对评价内容分配满分为10 0 的分值,如表1所示(其编号为方便下文列表格使用,为两项、为两项)。(1)运行环境的状态评分与图3(a)环境的温度A,和图3(b)湿度A2有关。表1智能变电站继电保护装置评价分值评价内容分值评价内容分值运行环境5装置状态信息40无故障时间10通道运行情况10家族性无故障时间10运行环境5正确动作率15无故障时间10绝缘状况105.05.02.52.5-
13、1-00-5540457595环境温度/相对湿度/(%)(a)(b)图3温度和湿度与状态评分关系(2)同型号无故障时间B,和装置无故障、同批次无故障时间B2的评分标准如图4黑线和虚线所示一装置无故障、同批次无故障同型号无故障15斤12950.700.800.900.951.001.10预计无缺陷时间倍数图4系统无故障时间与状态评分关系(3)正确动作率需要考虑三部分内容:保护装置自身、保护装置同型号以及同批次。(4)离线采样绝缘电阻与状态评分关系如图5(a)所示,在线测量绝缘电阻与状态评分关系如图5(b)所示。当出现绝缘监察装置发生接地信号时,记录其次数C250101分3分7分353分7分10分
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