智能变电站继电保护可靠性评价.pdf
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1、Telecom Power Technology 218 2023 年 8 月 10 日第 40 卷第 15 期Aug.10,2023,Vol.40 No.15运营维护技术DOI:10.19399/ki.tpt.2023.15.070智能变电站继电保护可靠性评价熊胜辉(长园深瑞继保自动化有限公司,广东 深圳 518057)摘要:根据继电保护的状态监视和故障时的保护录波数据,实时评价继电保护的可靠性。电力系统正常运行时,二次状态监视装置监视继电保护的采样、开入、开出以及告警等信息,评价运行状态。电力系统发生故障时,基于保护的录波数据进行定值核对、保护灵敏度校核以及保护逻辑分析,实现对装置软件的校
2、核。结合电力系统正常运行和故障 2 种状态下的继电保护状态分析,实现对继电保护的可靠性评价。关键词:智能变电站;继电保护;可靠性;状态评价Reliability Evaluation Technology for Substation Relay ProtectionXIONG Shenghui(Changyuan Shenrui Jibao Automation Co.,Ltd.,Shenzhen 518057,China)Abstract:Real time evaluation of the reliability of relay protection based on the sta
3、tus monitoring of relay protection and the recorded data of protection during faults.During normal operation of the power system,the secondary state monitoring device monitors the sampling,input,output,and alarm information of relay protection,and evaluates the operating status.When a fault occurs i
4、n the power system,based on the recorded data of the protection,setting verification,protection sensitivity verification,and protection logic analysis are carried out to achieve the verification of the device software.Combining the analysis of relay protection status under two states of normal opera
5、tion and fault in the power system,to achieve reliability evaluation of relay protection.Keywords:smart substation;relay protection;reliability;state evaluation0 引 言继电保护装置的安全可靠性与电力系统的稳定运行息息相关。截至2018年年底,电压等级在220 kV 及以上的系统的保护设备数量达到 182 172 台,同比增加 10 044 台1。为保证众多二次设备正常运行,需要大量的运维人员。为分析、定位、处理变电站缺陷,变电检修人员
6、需要多次往返变电站,处理效率较低。随着智能变电站二次设备状态监测系统的推广应用,继电保护运行状态信息在生命周期内可观可测2-5。基于智能变电站二次状态监测主站的继电保护信息、调度系统的设备运行信息以及故障录波器系统采集的数据,可实现继电保护设备及其辅助设备的在线状态监测运行评价。电力系统正常运行时,监测继电保护设备运行状态数据。电力系统发生故障时,分析保护动作数据,结合数据结果,最终实现对继电保护的可靠性评价。1 评价系统架构继电保护在线评价系统架构,如图 1 所示。实时在线评价系统安装在调度中心安全区,通过区通信网络与智能变电站二次设备状态监测子站连接,实时获取管控范围内变电站的继电保护设备
7、的信息,包括测量信息、告警信息以及保护动作信息等。同时,通过横向网络与电网调度系统中的能量管理系统(Energy Management System,EMS)进行通信,获取电网拓扑结构;通过定值整定系统,获取装置的定值信息;通过与录波器主站系统交互,获取变电站的录波数据。二次状态监测子站电力通信网 继电保护在线评价系统继电保护1继电保护nD5000电网调度系统电网录波器主站定值整定系统图 1 继电保护在线评价系统架构继电保护实时在线评价系统功能组成如图2所示。评价系统包括 4 个主要的功能模块,分别为二次状态收稿日期:2023-06-25作者简介:熊胜辉(1983),男,河南内乡人,本科,工程
8、师,主要研究方向为电力系统自动化。2023 年 8 月 10 日第 40 卷第 15 期 219 Telecom Power TechnologyAug.10,2023,Vol.40 No.15 熊胜辉:智能变电站继电保护 可靠性评价监测模块、故障分析模块、电网拓扑图生成模块以及可靠性评价模块。EMS录波器主站电网拓扑图生成模块可靠性评价模块故障分析模块二次状态监测模块在线评价系统信息发布二次状态监测子站定值整定系统图 2 在线评价系统功能(1)二次状态监测模块。该模块能够实现 2 大功能:一是定期与定值整定系统交互,获取保护设备定值的原始整定信息;二是与二次状态监测子站通信,读取保护装置的遥
9、信、遥测、录波以及保护事件等数据。(2)电网拓扑图生成模块。拓扑图生成模块主要从电网调度系统获取当前电网的拓扑结构图文件,生成供故障分析模块使用的数据。(3)故障分析模块。故障分析模块可以和录波器主站进行通信,读取录波文件和录波配置文件等,同时结合二次状态监测模块中继电保护装置的录波数据和电力网络拓扑结构分析故障信息。(4)可靠性评价模块。可靠性评价模块可以综合评价二次设备状态监测模块的正常运行数据和故障分析模块的保护数据,得出实时状态评价结果。它可以通过 Web、短信以及微信等,将状态评价结果推送给运维人员。2 运行状态监视智能变电站中的继电保护及自动装置能够采集交流和开入量的数字信息,进而
10、实现信息交互的数字化。这些数字信息的定义都包含在规范控制文件(Specification Control Document,SCD)中6。智 能变电站中,二次设备状态监测系统的二次设备信息包括变电站设备运行工况的全景信息、单一设备运行工况信息以及二次设备的物理回路信息等。智能变电站的过程层配置了状态采集设备,在运行过程中支持对合并单元(Merging Unit,MU)和面向通用对象的变电站事件(Generic Object Oriented Substation Event,GOOSE)数据的监测与诊断。通过 MU 和 GOOSE 数据的监测和分析,实现其状态评价。2.1 采样数据监测MU 采
11、集电流互感器的电流信号和电压互感器的电压信号,将电流与电压信号同步组合后,以数字信号的形式发送给保护装置、测控装置以及电度表等智能装置。因此,MU的质量直接影响继电保护的可靠性。一旦 MU 出现故障,会导致多套保护装置出现不正确动作。2.1.1 对数据报文的监测MU 报文以Communication Networks and Systems in Substations-Part 9-2:Specific Communication Service Mapping(SCSM)-Sampled values over ISO/IEC 8802-3(IEC61850-9-2-2004)协议为基础进
12、行传输。报文中含有数据的品质因数,长度为 4 Bytes,包含16 bit品质位,如Validity(有效性)、Overflow(溢出)、Failure(故障)以及 BadReference(基准值出错)等。通过检测 MU 报文,能够实时了解 MU 设备的状态。通过分析一个区域内相同 MU 设备的数据状态,可诊断 MU 的状态。2.1.2 同源数据比对通过对同一电气量采集值的比对,实现对电气量采集正确性的监测。同源数据比对的方法多样。对于 220 kV 系统,继电保护双重化配置。比对方式包括 2 种:一是比对双重化配置的 2 套保护同一电气量的采样值;二是比对间隔保护(线路或变压器间隔)与母差
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