1 智能变电站继电保护工作的背景介绍
1.1 智能变电站继电保护工作概况
所谓智能化变电站就是依托于一次设备和网络二次设备分层构建的,建立在IEC61850通信规范基础上,实现变电站内智能电气设备间信息共享和互操作的现代化变电站。随着电力行业的发展,智能变电站以其保护的自动化、信息的共享性和通信的标准化逐渐替代了常规变电站。与常规变电站相比,智能变电站主要有以下优势。
状态检修的全面化。常规变电站多是计划检修,即根据电网系统要求,有计划的对变电站进行检查和维修,而在普通情况下则没有日常的检查工作。而智能变电站则是随时对变电站运行状态进行检查。
判断的准确化。智能变电站的智能防误更加精确,较之过去的传统防误,更能对故障处做出准确的判断。
操作的灵活性。传统变电站继电保护多是单步操作,不同操作流程间存在延误,造成了保护工作的缺失。但是智能变电站的保护工作使用顺序控制,更加方便灵活。
操控的全面化。智能变电站继电保护工作不再是局部或单一的保护,而是基于全站信息共享的实施自动功能,及时对系统中的各类问题进行自动化的保护作业。
功能性的完整。智能变电站实现了对功能的整合,后台、测控、电源灯都是一体化的,各个组成部分协调统一为一个整体。
GOOSE回路通过把复杂的二次回路转变为简单的网络形式,通过智能控制实现断路器保护的自动启动,并传输跳闸命令和联锁命令,从而进行高速断路控制、切换定值等关联操作,保护变电站系统内的应用安全。
智能变电站GOOSE回路因其较强的逻辑性和便捷性,逐步成为主要的继电保护应用方式。与此同时,保护、测控和计量设备运行维护方式的改变,一些问题也随之出现,影响了保护工作最终目标的实现。
2 智能变电站继电保护GOOSE回路安全保障的难点和重点分析
2.1 智能变电站网络结构与继电保护的目标
通过图1可以看出,在整个智能变电站网络结构中,由站控层总线将变电站网络划分成了站控层和间隔层、过程层几个部分。在站控层主要是整个变电站的监控部分,通过监控主站、工程师站和路由器对于基站进行整体的控制。在这种整体性控制下,针对不同的智能单元有测控、保护工序,并可能实现智能单元内合并器的保护结合,从而对整个网络内出现的问题进行继电保护。
因此我们认为,智能变电站继电保护GOOSE回路安全保护工作主要有两个方面的目标:一是故障信息的传递,二是保护工作的自动实施,以此共同实现对整个变电站网络内各元件的保护,防止因线路故障造成的工作间断和设备瘫痪。
2.2 继电保护GOOSE回路的重点和难点分析
GOOSE回路信号设计与信号输出。在继电保护工作中,智能化的保护工作大部分依赖于GOOSE信号的表达和传输。但是反观GOOSE信号的设计和传输工作还有很多的难点,首先信号种类的设计和输出难点在于在不同的故障状态下,如何传输不同信号,并根据信号进行相关线路的应急处理。例如GOOSE信号有联闭锁信号、保护配合信号和跳闸信号,线路就要相应做出保护跳闸、重合闸以及远跳、失灵启动等反应。所以,要确保继电保护GOOSE回路的安全一定要把好信号关。
GOOSE回路设计的集约化和数字化。GOOSE回路的设计是整个GOOSE保护的核心。通过定义GOOSE发送数据集和控制模块,才能进行数据的发送和保护工作。在日常工作中,GOOSE的应用引起了传统二次设计和实施过程的改变,首先对模块进行划分,并对要传输的数据集进行定义,然后输入相关命令,进行装置虚拟GOOSE输入输出虚拟端子的模型构建,然后将其图纸化,最终整合成为能够实际应用的GOOSE回路设计图,进行GOOSE连线的配置。因此,该过程如何进行回路设计是要讨论的重难点。
GOOSE回路调试和检修工作的提升。在继电保护GOOSE回路中,要进行回路的调试和日常的检修工作,防止回路内设备、电子元器件等出现问题,造成保护工作的失效。但是在GOOSE应用于保护后,如何进入到检修状态位,进行全面的检查并进行信息反馈,判断出问题点是我们工作的要点也是难点。
GOOSE网络通信设计和先进技术的应用。在智能变电站继电保护工作中,GOOSE回路不是万能的,可能因为网络内通信状态的恶劣或是故障,造成GOOSE中断和失灵,无法进行网络内信号传递和问题传输。通过对GOOSE回路不同隔离技术的实现机理和优缺点比较,并结合现有的技术水准,未来实现智能变电站GOOSE回路的安全也要从隔离技术角度入手,进行突破创新。
3 智能变电站继电保护GOOSE回路安全措施探讨
虽然智能变电站继电保护GOOSE回路安全措施日益完善,但是通过对重难点的分析,未来我们还要从以下四个方面入手,作进一步的研究和发展。
确保GOOSE回路信号设计的合理化和信号传输的准确性。信号是整个回路运作的载体。因此,在规划设计时一定要从整体出发,对于回路信号设计要考虑周密,不能够脱离主体,谋求片面的科学性。例如在信号类型选择和相关智能调节功能选择时,一定要根据元器件和设备的状况,选择最佳适应于整个网络的逻辑信号。与此同时,信号设定可以不是单一的,可以选择多种信号的联合输入,并借助计算机技术和互联网技术,实现不同信号类型间的交流,方便操作人员和系统更好对故障发出指令进行判断。 实现智能变电站继电保护GOOSE回路的虚拟化系统建设。GOOSE回路设计的集约化和数字化,对于整个继电保护工作至关重要。基于目前网络信息技术的发展和资源的日益共享性,我们应该树立整体性的回路体系建设。根据目前应用标准进行回路设计,建立相关的模型,然后就对应的系统集成、调试配置、运行检修等系列环节作为信息的来源,应用自动化软件工具,进行模拟实现,就能够进一步降低回路设计中的问题和不足。在进行设计试验时,按照以下流程做好每一步工作:首先做好GOOSE发送数据集和GOOSE控制模块的定义工作,确保发送数据的准确定义;然后定义IMPUTS以此来定义GOOSE的输入;然后建立虚拟的端子,防止出现各个逻辑节点内外部输入信号含义和要求的模糊性,确保外部输入来源可靠,并能够实现对于输入信号的监视和访问功能。通过虚拟端子的设计,较之过去传统的二次回路,能够使得包含信息更加规范,并能供计算机直接处理,这无疑是智能变电站工作效率和水平的巨大提高。完成以上工作后,要将虚拟端子图纸化,作为设计的依据,并采用SCD配置工具进行GOOSE联系的配置工作。通过以上努力,GOOSE回路设计更加科学合理,后续隐患也会降低。
GOOSE回路调试和检修工作的优化。通过GOOSE报文的应用,能够直接到达装置检修状态位,当接收方收到的报文信息与检修压板状态一致时就会动作,如果不一致,则不会自动采取动作,这就是运行状态的自动化全程监控,并且实现了运行和检修的相互独立。在工作的同时做到了状态的检查和维护。同时在该过程中,采用GOOSE的数字化变电站提供GOOSE软压板来解决信号选择性发送问题,有利于保持原有操作惯性,防止随机性操作故障的出现。对于发送方,GOOSE原件会将数据值与压板状态相遇,然后再检测数据是否发生变化,从而开始新一轮的发送和检修工作。这种智能化和数字化的调试与检修工作,大大释放了人力,并能够提升继电保护工作的准确性。
做好通信状态的检测,提高先进技术应用率。对于整个GOOSE回路,通信网络的运行状态是决定回路能否发挥作用的关键。因为一旦GOOSE中断,各项机能都会丧失,继电保护工作就无从谈起。因此,要加强对通信网络状态的监控,有专人对通信状况进行登记和备案,一旦发现问题,要及时进行处理。与此同时,未来的继电保护工作也要加大GOOSE回路中先进技术的应用。我们认为目前现有的隔离技术可靠性越来越强,为确保回路的安全性,应该至少采用两种不同原理的隔离技术到GOOSE回路安全措施中来。通过不同模块间的整合,实现技术的创新应用,降低人为因素和设备、装置故障等带来的潜在危害。
4 结语
总之,未来的电力网络系统必将是更加智能化、信息化的,我们应该立足于技术的创新和提升,从各个组成部分出发,逐一解决内部问题,并从总体进行安全措施的研究。我们相信,只要做好信号设计、回路设计、状态检测和检修工作,并辅之以必要的协助措施,未来的继电保护工作会越做越好。