继电保护及故障信息管理系统的现状及发展对策

摘要:随着电网自动化技术的快速发展,电网自动化系统的功能和性能不断完善,电力运行管理水平进一步提高。但对变电站内各类微机继电保护及安全自动装置、故障录波器、行波测距装置所产生的大量信息却缺乏统一有效的管理,该文提出了具体的解决方案并加以应用,不仅提高了继电保护运行管理水平和电网事故处理效率,也为电网安全稳定运行奠定基础。

关键词:继电保护;故障管理系统;应用;发展

一、发展历史及研究现状

继电保护及故障信息系统是一个继电保护运行、管理的技术支持系统,同时又是一个电网故障时的信息支持、辅助分析和决策系统。

早期的继电保护装置和录波器均为分散独立的产品,其信息输出方式形式单一,主要靠自带的打印机输出,当故障发生时保护故障数据和录波数据主要是依靠电话,传真,专门派人到现场收集的方式传送,浪费了大量的人力和物力,而且对这些数据信息保存,检索,再利用都相当困难。

随着变电站综合自动化技术的发展,各保护厂商为实现保护与监控系统配套的继电保护工程师站,,有关继电保护及故障信息管理系统的研究也得到了很大的发展。

二、继电保护的基本概念

在电力系统运行中,外界因素(如雷击、鸟害呢)、内部因素(绝缘老化,损坏等)及操作等,都可能引起各种故障及不正常运行的状态出现,常见的故障有:单相接地;三相接地;两相接地;相间短路;短路等。

电力系统非正常运行状态有:过负荷,过电压,非全相运行,振荡,次同步谐振,同步发电机短时失磁异步运行等。

电力系统继电保护和安全自动装置是在电力系统发生故障和不正常运行情况时,用于快速切除故障,消除不正常状况的重要自动化技术和设备。电力系统发生故障或危及其安全运行的事件时,他们能及时发出告警信号,或直接发出跳闸命令以终止事件。

(一)系统构成

继电保护故障信息管理系统,是一个继电保护运行、管理的技术支持系统,同时又是一个电网故障时的信息支持、辅助分析和决策系统,包括运行于各级调度的主站系统和运行于变电站的子站系统。

1.主站系统结构

主站端包括数据/通信服务器,保护工作站以及web服务器。数据/通信服务器主要负责与子站的通信以及路由的选择,对子站传送来的信息进行加工、处理、分析、显示和存储。保护工作站作为数据服务器的客户端,可以通过数据服务器查询各子站保护信息,并可实时显示故障和事件信息。web服务器实现web方式的各子站保护信息。

2.子站系统结构

每个子站配置一台RCS-9798保护信息管理装置,它以光纤网络与主站端及分站端以(IEC60870-5-103+IEC60870-5-104)规约进行通信,以串口(RS232,RS422,RS485)、光纤或网络方式与各个保护装置、故障录波器装置及行波测距装置通信,以串口、光纤或者网络方式与当地监控系统通信。

3.子站系统主要功能

完成各装置的通信连接及通信规约的转换,继电保护信息管理子站系统对装置的定值以及参数可以调阅及修改,可以查阅各装置的历史记录、当前状况。可以通过设置是否允许修改保护定值及区号,远方主站可以通过保护管理装置实行此项功能。可以对装置信号进行复归,同时可以接收和执行远方主站或者计算机监控系统的信号复归命令。

(二)现场应用

对继电保护及安全自动装置运行状态进行统一管理,包括装置运行状态监视、运行参数、压板状态等。系统正常运行时,可根据厂站主接线图或装置列表,定制画面中显示装置的运行状态,如装置自检、实时采样值、开入量状态、运行定值等;当装置发生异常时,系统自动提示,反馈异常类型、参数和时间等信息,并进行记录;电网故障后,系统收集故障点位置、故障类型、跳闸开关等故障信息,显示保护动作信息、相关保护的动作行为分析报告,显示故障时刻系统采样数据、故障录波数据等。可以在线对各子站的保护装置定值,按照设定的时间自动进行巡检,发现有差异时自动给出告警信息。建成的电网故障信息管理系统在正常运行和电网故障时,可以实时采集、处理各种保护信息,充分利用这些信息为继电保护运行、管理服务,为分析、处理电网故障提供支持。

通过对子站传送来的信息进行加工、处理、分析、显示,为调度员事故处理及电网的安全分析、继电保护动作行为分析提供决策依据;能对远方子站及继电保护装置进行操作管理;支持网络浏览功能,可通过MIS系统将有关信息给其他调度机构。通过继电保护故障信息管理系统不仅使变电站内继电保护及安全自动装置的运行、管理各个环节实现“可控、能控、在控”,为实现继电保护专业管理现代化奠定基础,也使我公司继电保护的运行、维护、管理工作带来了崭新的面貌。

(三)应用成效

继电保护故障信息管理系统通过数据网为控制中心站提供监视、控制、管理变电站内智能装置的管理及分析功能,它能在电网正常运行和故障时,采集、处理各种智能装置信息,通过分层、分类告警,使运行人员快速定位告警事件的性质以便故障处理。故障简报包含故障线路名称、保护动作事件、故障测距、故障相别、跳闸相别、录波波形等信息。能够为继电保护运行、管理服务,为电网故障的分析、处理提供技术支持,以满足调度中心对电网正常运行及故障情况下各种信息需求。主站通过向WEB服务器提供各种管理信息,使不同权限用户通过IE浏览器可以访问继电保护故障信息管理系统接收到保护的各类实时信息及历史信息。

控制中心主站对各个子站装置进行实时查询,并对各装置的保护事件、自检信号以及相关的波形及时收集并按照重要性分级记录,给出明确的报警提示。主站对各个子站装置的定值以及参数可以调阅及修改,可以查阅各装置的历史纪录和当前状态。通过继电保护故障信息管理系统应用,及时消除多起保护装置异常事故,避免了保护装置的误动作,杜绝了因现场倒闸操作顺序问题造成保护装置的误动作。

控制中心主站可以召唤保护装置的当前定值区定值,可以将当前定值转为历史版本保存,便于日后检索和管理。方便地定义各种格式的定值单模板,基于模板生成定值单,并可打印定值单和导出定值单。实现实时自动巡检和保护定值对比功能。按照设定的巡验周期,后台召唤装置保护当前运行区定值,并将召唤的定值与存档定值进行比较,若发现有差异,并对不一致的定值做出标记和告警提示,从而实现对运行方式变化的监控和电子值班功能。

三、发展对策

随着通信技术和计算机技术的发展,继电保护及故障信息管理系统将变得更加实用、可靠,更为重要的是,保信系统为不同地区、不同部门的信息即时共享提供了一个有效的途径。相信有久的将来,我们可以对它提供的历史数据进行深度挖掘,以便更好的为电力系统服务,而且在对实时性要求不高的领域,人工智能技术将会有更大的发挥空间,如利用线路两侧故障的信息,结合遗传算法,我们呆心服精确地计算出故障测距结果,大大降低巡线工作量,减少停电时间,运用人工智能和知识库,来分析故障数据,能够对今后的保护定值配置以服安全稳定系统控制策略提供一种决策依据,得用继电保护动态监测信息自动分析设备的健康状况,寮现设备事故的超前控制,得用保信系统的信息,可以使电力系统仿真系统更为符合现场实际,具备更丰富的仿真内容,总之保信系统的建立和实用化将大大提高电力生产的现代化管理水平。

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