CN104880629B - 调度端保护元件动作行为的远程诊断方法 - Google Patents

调度端保护元件动作行为的远程诊断方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了调度端保护元件动作行为的远程诊断方法,其特征在于,包括如下步骤:S01:建立一次设备和继电保护的关联模型;S02:将继电保护中间逻辑节点信息、SOE信息、保护动作信息、遥信变位信息、故障录波文件从变电站端传输、汇集到调度端;S03:判断电网中是否有故障;S04:如果电网有故障发生,系统通过保护动作信息、断路器变位和保护故障测距信息确定故障点,并获取关联继电保护;S05:提取关联继电保护的中间逻辑节点文件;S06:对于各个保护元件按照自洽性和一致性,对照动作策略,逐个对各保护元件进行比对和分析;S07:判断所有保护元件动作是否正确。提前发现保护元件存在的隐性问题,为继电保护远程运维提供必要数据。

Description

调度端保护元件动作行为的远程诊断方法
技术领域
[0001 ] 本发明涉及一种调度端保护元件动作行为的远程诊断方法。
背景技术
[0002] 国家电网公司开始实行“调控一体、运维一体”建设方针,继电保护管理模式发生 了根本性的转变,现有调度系统较重视调控功能,对远程运维急需的继电保护二次设备运 行和维护的信息涉及较少。在智能电网调度系统中二次设备在线监测与分析模块提供了电 源电压、温湿度、光强采集等功能,还不能很好的满足远程运维和在调度端实现对继电保 护,尤其是装置内部保护元件动作行为诊断与分析的需求。
[0003] 另一方面,随着调度智能化程度进一步提高,集控能力进一步增强,电网规模进一 步扩大,接入电网区域调度的数据越来越多,在故障发生后调度端获得数据成倍增加,系统 在极短时间会产生很多信息,包括动作信息、告警信息和变位信息等,此时还可能收到一些 重复信息和无关信息。而在故障发生后需要运行人员快速定位故障,为恢复供电争取时间, 降低故障造成的损失,但数据激增和无关数据使得从调度端对电网发生故障的分析,尤其 是多重故障、穿越故障时对继电保护装置动作分析工作量大大增加。如果需要进一步深入 分析保护装置内部的保护元件动作行为,将更加难以实现。
[0004] 近年来,国内一些研宄提出了利用故障录波数据对继电保护动作行为进行分析和 验证的方法,主要解决故障录波数据采样频率不同、数据同步的问题,通过区域差流计算, 完成保护装置动作行为进行分析和一次系统的故障定位。国外abb公司推出的PSM系统和美 国KJT公司研制的OPEN系统也做了一些事故判断和快速恢复供电等应用模块。该类研宄主 要侧重于一次系统故障元件的查找和定位、保护定值的诊断和分析以及故障发生后对继电 保护性能的影响等。如果根据故障电气量录波分析继电保护装置的动作行为,需要在继电 保护装置之外建立一套继电保护仿真算法、判据和逻辑,以作为判断依据,研宄和开发的工 作量巨大,难以进行推广使用。随着继电保护算法、判据和逻辑的不断改进完善,后续的维 护工作也很难持续跟进。
[0005] 实现自动诊断具有代表性的方法有专家系统、人工神经网络、模糊理论、优化技 术、Petri网络等。初期主要利用S0E (事件记录)信号和保护动作信号作为数据源,由于缺少 保护逻辑功能的相关信息,无法对装置内部的保护元件进行分析,只能粗略地评估装置整 体表现,无法确认装置内保护元件薄弱环节。随着调度中心的数据源不断丰富和完善,2013 年国家电网公司《智能变电站继电保护信息规范》中对继电保护中间节点信息的输出内容 和格式进行了规范。继电保护中间节点信息是记录继电保护在故障发生前到故障结束后整 个过程中中间状态的变化信息,这类信息包括继电保护设备在故障过程中内部逻辑的中间 状态、模拟量中间计算值、数字量中间采集值和计算值。在国家电力调度通信中心组织的继 电保护“六统一”测试中,继电保护装置普遍采用了中间节点数据的技术记录继电保护动作 的中间过程,为继电保护动作行为的远程自动诊断和分析创造了一种新的方法。
发明内容
[0006] 针对上述问题,本发明提供一种调度端保护元件动作行为的远程诊断方法,根据 保护元件的自洽性和一致性,对照动作策略对保护元件进行远程诊断和分析,提前发现保 护元件存在的隐性问题,为继电保护远程运维提供必要数据。
[0007] 为实现上述技术目的,达到上述技术效果,本发明通过以下技术方案实现:
[0008] 调度端保护元件动作行为的远程诊断方法,其特征在于,包括如下步骤:
[0009] S01:建立一次设备和继电保护的关联模型;
[0010] S02:将继电保护中间逻辑节点信息、S0E信息、保护动作信息、遥信变位信息、故障 录波文件从变电站端传输、汇集到调度端;
[0011] S03:判断电网中是否有故障;
[0012] S04:如果电网有故障发生,系统通过保护动作信息、断路器变位和保护故障测距 信息确定故障点,并获取关联继电保护;
[0013] S05:提取关联继电保护的中间逻辑节点文件;
[0014] S〇6:对于各个保护元件按照自洽性和一致性,对照动作策略,逐个对各保护元件 进行比对和分析;
[0015] S07:判断所有保护元件动作是否正确。
[0016] 优选,步骤S01具体包括如下步骤:
[0017] 01A)建立电网一次设备拓扑网络模型;
[0018] 01B)建立继电保护二次回路逻辑模型;
[0019] 〇1〇将步骤01A和01B获得的模型整合,形成一次设备和继电保护的统一建模关 系;
[0020] 01D)关联并细化保护装置内部保护元件,确定保护元件属性,属性包括主保护和 后备保护两类。
[0021]优选,如果电网有故障发生,调度系统首先确定故障点,根据建立的继电保护二次 回路逻辑模型自动获取关联继电保护的中间逻辑节点信息,所述的关联继电保护既包括故 障点两侧继电保护,也包括与故障点两侧继电保护有电气联系上下级关系的继电保护。 [0022]_ ^上述方法可以作为智能调度系统中的一个应用模块,对继电保护装置内部保护元 件进行远程诊断和分析,加快供电恢复时间,发掘保护隐性问题,也可以为继电保护二次设 备远方运维提供必要的技术支撑。
[0023]本发明的有益效果是:
[0024] 1)在调度端实现对保护元件远程分析诊断,有利于运行人员迅速查明故障原因, 从而快速恢复供电。
[0025] 2)对调度端网络建模要求不高、数据运算量较小,在调度系统中进行实施和部署 比较方便。
[0026] 幻充分利用对侧保护装置、双重化保护装置以及保护元件之间的逻辑配合关系, 便于保护元件的分析和查找隐性问题。
[0027] 4)动作策略易于理解和设定,不需要运行人员透彻理解保护元件内部特性。
[0028] 5)每一次故障相当于对相关保护装置进行一次实际检修,可以发现保护元件是否 含有隐性故障、保护配合是否合理等问题。
附图说明
[0029] 图1是本发明的网络通讯传输结构示意图;
[0030] 图2是本发明关联模型建立的流程图;
[0031]图3是本发明调度端保护元件动作行为的远程诊断流程图;
[0032]图4是本发明线路保护装置在线路区内故障的动作策略;
[0033]图5是本发明线路保护装置在线路正向区外故障的动作策略;
[0034]图6是本发明线路保护装置在线路反向区外故障的动作策略;
[0035]图7是本发明主变保护装置在线路区内故障的动作策略;
[0036]图8是本发明主变保护装置在线路正向区外故障的动作策略;
[0037]图9是本发明主变保护装置在线路反向区外故障的动作策略;
[0038]图10是本发明母差保护装置在线路区内故障的动作策略;
[0039]图11是本发明母差保护装置在线路区外故障的动作策略;
[0040]图12是本发明一条线路故障实例示意图。
具体实施方式
[0041]下面结合附图和具体的实施例对本发明技术方案作进一步的详细描述,以使本领 域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施,但所举实施例不作为对本发明的限 定。
[0042]如图1所示,各变电站的测控装置、保护装置、保护测控一体化装置、故障录波器等 二次设备的信息通过通讯网络传输到调度主站。本方法可以作为智能调度系统中一个高级 应用模块,建议放置在调度系统n区(图1中的左上角部分)综合服务器,对保护元件动作行 为进行远程分析,主要为继电保护专业人员使用。可以通过I区(图1中的右上角部分)监控 服务器获得所需保护动作、告警和开关变位信号,中间节点文件、故障录波等信息优选存储 于n区服务器,I区和n区使用防火墙进行隔离。
[0043] 一种调度端保护元件动作行为的远程诊断方法,包括如下步骤:
[0044] S01:建立一次设备和继电保护的关联模型;
[0045]需要在调度主站端建立必要的模型数据库,为后期的动作行为分析和诊断打好基 础,优选,具体步骤如图2所示:
[0046] 01A)建立电网一次设备拓扑网络模型;
[0047] 01B)建立继电保护二次回路逻辑模型;
[0048] 01C)将步骤01A和01B获得的模型整合,形成一次设备和继电保护的统一建模关 系;
[0049]优选,在实现继电保护二次回路逻辑模型的基础上,通过规范一次设备和继电保 护二次设备的命名基础上,通过命名匹配的方式进行模型的自动关联,从而自动实现关联 模型的建立。
[0050] 01D)关联并细化保护装置内部保护元件,确定保护元件属性,其中,可以自动关联 或者人工修正,在关联模型中,需要预先定义好继电保护装置中所包含的保护元件以及各 保护元件的属性。属性分为主保护和后备保护两类,所述主保护定义为不需要与其它保护 元件配合,可以独立工作的元件;所述后备保护定义为需要与其它元件协同工作,并带时延 的保护元件。
[0051] S02:将继电保护中间逻辑节点信息、S0E信息、保护动作信息、遥信变位信息、故障 录波文件从变电站端传输、汇集到调度端;
[0052]如图3所示,S03:系统根据采集的信息(比如断路器变位、保护信息等)判断电网中 是否有故障;如果没有发生故障,则不进行继电保护元件动作行为的判别。
[0053] S04:如果电网有故障发生,系统通过保护动作信息、断路器变位和保护故障测距 信息确定故障点,并获取关联继电保护;
[0054]优选,如果电网有故障发生,调度系统首先确定故障点,根据建立的继电保护二次 回路逻辑模型自动获取关联继电保护的中间逻辑节点信息,所述的关联继电保护既包括故 障点两侧继电保护,也包括与故障点两侧继电保护有电气联系上下级关系的继电保护。 [0055] S05:提取关联继电保护的中间逻辑节点文件;
[0056] S06:对于各个保护元件按照自洽性和一致性,对照动作策略,逐个对各保护元件 进行比对和分析;
[0057]其中,保护元件的自洽性主要体现在继电保护装置保护元件之间动作行为互相关 联的行为。比如:变压器内部故障,在变压器差动保护动作的同时,作为自身近后备的保护 元件通常应启动;后备段保护元件之间,其动作行为应满足后备保护的配合关系;其它情况 还有:线路保护中高定值纵差与低定值纵差保护元件,当高定值元件动作时,低定值元件应 启动;系统发生接地故障时,纵差与零差保护元件均应启动;母线保护中大差与小差保护元 件动作配合关系……
[0058]保护元件的一致性主要体现在两套或多套保护装置中保护元件动作行为一致或 者相反。在双重化保护配置方案中,两套保护装置保护元件动作行为应该基本一致,要么动 作出口,要么启动,要么不启动。尤其是线路两侧,纵联保护元件的行为表现应该基本一致。 在区内故障时,线路两侧后备保护的表现应该基本一致;在区外故障时,如果在保护范围 内,相关的后备保护动作行为相反。
[0059]对于双重化保护配置继电保护或线路两侧继电保护可以按照一致性策略分析两 套保护装置的各元件动作行为;对于主保护元件和后备保护元件可以按照自洽性策略进行 分析。通过对照动作策略,进行一致性和自洽性分析和判别,可以发现保护元件可能隐藏的 缺陷,提前予以告警,预先对隐患进行处理。
[0060]按照自洽性和一致性的原则,根据故障点的不同,在系统中预设保护元件的动作 束略(动作策略是根据故障点不同在调度数据库中预先定义好的保护元件可能动作情况), 其可以根据关联模型由系统自动默认生成,还可以根据实际保护元件情况进行设置,优选:
[0 061 ]将电网按故障点区域不同划分为区内故障和区外故障,其中,线路区内故障又分 为线路近端(靠近保护元件的部分线路称为线路近端,建议设定为线路全长的30%)、线路 远端(故障点与保护元件设置点距离大于线路全长80%称为线路远端)、线路中部(故障点 与保护元件设置点距离是线路全长的30%至80%部分);区外故障又分为区外正向故障和 区外反向故障;
[0062]动作情况包括保护不启动、保护出口、情况不定三种情况。
[0063] —般而言,线路发生近端区内故障时,主保护应启动并动作出口;如果发生的是单 相接地故障,只能接地距离保护元件动作,相间距离保护元件不动作;而相间短路故障时, 接地距离保护元件应该不动作。线路远端发生故障时,除了纵联距离、纵差保护可以保护线 路全长,应该动作出口;其它主保护元件由于不能保护线路全长,远端故障时动作情况不 定。线路远端故障时,距离I段保护元件动作情况不定,但距离11段、距离III段保护元件应 该启动。正方向相邻线路发生故障称为正向区外故障,因属于III段和IV段元件保护区,I 段、II段应不启动。反方向相邻线路发生故障称为反向区外故障,除了无方向的过流元件 III段和IV段情况不定以外,其它保护元件均应不启动。
[00M]常见线路保护、主变保护和母线保护三种类型各保护元件动作策略,如图4-图11 所示,实际动作策略在系统中可以使用其它方式存储或实现,如函数式、矩阵式,具体表现 方法在此不再详细描述。
[0065]如图12所示以一条线路故障为例进行分析,当该线路在K1、K2、K3发生故障时,对 于线路两侧纵差保护均为区内故障,作为主保护要求全线速动,两侧保护的纵差保护元件 均应启动并动作出口。如果故障发生在K4点,对于纵差保护元件是区外故障,纵差保护元件 应该不启动,更不能动作出口。
[0066]同样情况对于距离I段则有不同动作行为,当故障点在K1点时,因为K1点故障时对 于M侧是近端,而对于州则保护却是远端,M侧距离I段保护元件可以正确启动并能出口,而N 侧线路保护的距离I段保护元件有可能不启动。当故障点在K3点时,M侧是远端而N侧是近 端,与前述情况相反,糾则可以正确启动并能出口,而M侧线路保护有可能不启动。当故障点 在中部K2点时,因为可能在定值附近,M侧和N侧距离I段保护元件都有可能启动也有可能不 启动。
[0067]因此对于纵差保护和距离I段保护元件动作策略可以设置如下,当故障点在K1时, 根据线路两侧保护一致性,两侧纵差保护元件应该启动并动作出口;M侧距离〗段保护元件 作为主保护,应正确启动并出口,N侧距离I段保护元件一般不启动。当主保护动作出口时, 后备保护一般都正确启动,如当线路保护故障点在正向区内时,如K1故障点对于辦则,距离 保护II段或III段作为后备保护也应启动。
[0068] S07:判断所有保护元件动作是否正确:若所有保护元件动作均正确,则显示“动作 正常”,否则显示出具体的保护元件动作异常。
[0069] _ —上述方法可以作为智能调度系统中的一个应用模块,对继电保护装置内部保护元 件进行远程诊断和分析,加快供电恢复时间,发掘保护隐性问题,也可以为继电保护二次设 备远方运维提供必要的技术支撑。
[0070] 本发明的有益效果是:
[0071] D在调度端实现对保护元件远程分析诊断,有利于运行人员迅速查明故障原因, 从而快速恢复供电。
[0072] 2)对调度端网络建模要求不高、数据运算量较小,在调度系统中进行实施和部署 比较方便。
[0073] 3)充分利用对侧保护装置、双重化保护装置以及保护元件之间的逻辑配合关系, 便于保护元件的分析和查找隐性问题。
[0074] 4)动作策略易于理解和设定,不需要运行人员透彻理解保护元件内部特性。 L0075J 5)母一次故障相当于对相关保护装置进行一次实际检修,可以发现保护元件是否 含有隐性故障、保护配合是否合理等问题。
[0076]以上仅为本发明的优选实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发 明说明书及附图内容所作的等效结构或者等效流程变换,或者直接或间接运用在其他相关 的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (4)

1. 调度端保护元件动作行为的远程诊断方法,其特征在于,包括如下步骤: SOI:建立一次设备和继电保护的关联模型; _ S02:将继电保护中间逻辑节点信息、S0E信息、保护动作信息、遥信变位信息和故障录 波文件从变电站端传输、汇集到调度端; S03:判断电网中是否有故障; S04:如果电网有故障发生,系统通过保护动作信息、断路器变位和保护故障测距信息 确定故障点,并获取关联继电保护; S05:提取关联继电保护的中间逻辑节点文件; S06:对于各个保护元件按照自洽性和一致性,对照动作策略,逐个对各保护元件进行 比对和分析; S07:判断所有保护元件动作是否正确; 步骤S01具体包括如下步骤: OIA) 建立电网一次设备拓扑网络模型; OIB) 建立继电保护二次回路逻辑模型; OIC) 将步骤01A和01B获得的模型整合,形成一次设备和继电保护的统一建模关系; OID) 关联并细化保护装置内部保护元件,确定保护元件属性,属性包括主保护和后备 保护两类; 如果电网有故障发生,调度系统首先确定故障点,根据建立的继电保护二次回路逻辑 模型自动获取关联继电保护的中间逻辑节点信息,所述的关联继电保护既包括故障点两侧 继电保护,也包括与故障点两侧继电保护有电气联系上下级关系的继电保护。
2. 根据权利要求1所述的调度端保护元件动作行为的远程诊断方法,其特征在于,步骤 S07中,若所有保护元件动作均正确,则显示“动作正常”,否则显示出具体的保护元件动作 异常。
3. 根据权利要求1所述的调度端保护元件动作行为的远程诊断方法,其特征在于,通过 规范一次设备和继电保护二次设备的命名基础上,通过命名匹配的方式进行模型的自动关 联,从而自动实现关联模型的建立。
4. 根据权利要求1所述的调度端保护元件动作行为的远程诊断方法,其特征在于,所述 动作策略是根据故障点不同在调度数据库中预先定义好的保护元件可能动作情况,其中: 将电网按故障点区域不同划分为区内故障和区外故障; 线路区内故障又分为线路近端、线路远端、线路中部; 区外故障又分为区外正向故障和区外反向故障; 动作情况包括保护不启动、保护出口、情况不定三种情况。
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