刘晓明
赵县供电公司 051500
摘要：继电保护有效的运维检修是保障其安全可靠运行的基础，现行的继电保护传统运检方法存在工作量大、有停电风险以及有效性存疑等弊端。随着智能变电站和继电保护装置信息开放及共享程度的提高，继电保护系统支持连续监测关键的状态信息，并支持以通信的方式输出这些信息，利用多种自动化手段和计算机技术集中存储、综合分析、统一展现，利用冗余信息还能加强信息准确性，将有效提高保护的性能。本文对智能变电站继电保护在线运检方法进行探讨。
关键词：继电保护；定检；全景信息开放；在线运检；状态评估
1继电保护状态信息集
1.1全景信息开放的需求分析
传统运检模式对继电保护状态的评价是不完全的。另外，由于每次定期检验的时间间隔较长，继电保护的状态并不能被实时监控。因此，基于全面且实时评价继电保护系统状态的需求，全景信息开放成为了提升继电保护运检有效性的重要前提。全景信息开放指的是开放所有评价继电保护系统状态所需要的信息。根据继电保护检验规范梳理出继电保护状态信息主要包括两个部分：运行状态信息和设备状态信息。从维度1的角度评价继电保护系统的状态时，需要获取运行状态信息，这部分信息通常由一次系统故障激励继电保护动作而产生，主要涉及到保护装置的动作情况。从维度2的角度出发，则需要获取设备状态信息，这部分信息主要反映继电保护系统各个设备和回路的情况。综合两个维度评价时，则需要同时获知必需的运行状态信息和设备状态信息。如果要全面评价一个继电保护系统的状态，除了需要开放上述两部分信息外，还得增加传统运检项目没有涉及到的内容，本文称这部分信息为保护配置信息。保护配置信息能够描述继电保护内部、不同间隔间以及不同变电站继电保护之间丰富的信息关联关系，利用这些关联关系可以辨识错误信息，实现继电保护运行状态的评价。
1.2继电保护状态信息集
本文将全景信息开放的信息总和称为继电保护状态信息集，包括运行状态信息集、设备状态信息集和保护配置信息集。如表1所示为设备状态信息集和运行状态信息集，表2为针对传统运检状态评价盲区所增加的保护配置信息集。
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2继电保护在线运检模式
2.1在线运检模式与传统运检模式的异同
在线运检是基于传统运检发展而来的，两者有相同点，也有诸多不同之处，如图1所示。
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1)从本质上来说传统运检与在线运检殊途同归，两者的本质都是为了得到评价继电保护状态信息集，从而可以为继电保护的状态评估和故障分析等提供依据。
2)从原理上来说，传统运检把继电保护系统看作一个黑匣子，通过人工加量的方式给这个黑匣子施加激励，然后通过收集和测量输出的状态信息评价继电保护的状态。在线运检则利用继电保护系统的全景信息来实现继电保护系统状态的评价。
3)从继电保护状态信息集来说，两者得到的信息集略有不同，图中①指的是传统运检特有的信息，主要指的是无法通过在线方式实现的传统运检项目所得到的信息，本文称这些项目为传统运检保留项目，包括外观检查、回路绝缘电阻检查、寄生回路检查和端子紧固；②指的是可以通过传统运检或在线运检获得的信息集，对应于本文表2。
4)从继电保护状态信息集的获取方式来说，传统运检主要通过对继电保护系统增加激励而获得响应状态信息，在线运检则在线获取继电保护上送的各类状态信息。
2.2基于全景信息开放的在线运检方法
为了充分利用继电保护状态信息集，本文提出基于全景信息开放的在线运检方法。本文提出的在线运检方法主要基于三方面实现：基于设备状态信息的在线运检、基于运行状态信息的在线运检和基于保护配置信息的在线运检。
2.2.1基于设备状态信息的在线运检方法
如表2所示，设备状态信息包括软硬件版本号、定值、时间信息等。在基于全景信息开放的前提下，这部分信息可以由智能设备实时连续可测并开放。对于设备状态的在线运检往往只需利用单一设备的信息，这部分信息相互之间较为独立，若要基于这部分信息实现在线运检，基本思路是将这些信息与自身历史数据进行对比或与阈值进行对比。设备状态信息主要分成四类，如表1所示a、b、c、d，下面分别介绍这四类信息的在线运检方法。
a.偏移比较
该类信息主要为模拟量类型的信息，这类信息可以先计算出相对于额定值的偏移量，然后与阈值进行比较得出结论。其中：
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b.阈值比较
该类信息的在线运检思路是直接与阈值进行比较即可，因此无需计算偏移量，采用计算方式如式(2)所示，其中偏移量由实际监测信息代替，此处不再赘述。
c.异常告警
该类继电保护状态信息直接向运维人员展示。
d.一致性比较
压板状态类状态信息的监测思路是实际状态与记录状态一致时状态正常，否则状态异常。定义一种运算“⊕”，使得当x和y不同时，x⊕y=1。则有：
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2.2.2基于运行状态信息的在线运检方法
如表1所示，运行状态信息包括交流采样值、开关量、保护动作结果、主后备保护配合结果等。在基于全景信息开放的前提下，这部分信息可以在智能设备运行状态下实时可测并开放。对于运行状态的在线运检不仅需要利用单一设备的信息，部分还需要利用跨间隔的信息。基本思路与设备状态在线运检方法类似。运行状态信息主要有三类，如表1所示a、c、e，其中a和c类信息的在线运检方法如上述相同，下面介绍e类信息的在线运检方法。
e.逻辑分析
测量值信息的在线运检思路如下所示：
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2.2.3基于保护配置信息的在线运检方法
基于保护配置信息的在线运检方法思路如图2所示。
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智能变电站的全站配置文件(SCD文件)采用能够描述该变电站一次系统结构、所有IED的实例配置信息和所有IED间虚端子通信关系与互连信息等。因此本文利用SCD文件中的各类信息提取出保护配置信息并实现在线运检。
1)IED设备desc信息
通过解析SCD文件中各IED的desc信息可以获知该IED的命名、设备类型等，从而获得各间隔保护配置的情况。如：<IEDdesc="500kV5011开关测控-NSD500">表示该IED设备为一个开关测控装置，而且是500kV变电站第一条线路的第一个开关测控装置，因此根据SCD文件可以获知所有IED设备与一次系统的关联关系。
2)LN定值数据属性
通过解析保护逻辑节点LN的定值数据属性可以间接得到保护元件的保护范围以及保护之间的配合关系。
3)IED设备信息之间的订阅关系
通过解析每个IED设备的SV和GOOSE报文订阅关系可以描绘出IED之间的虚回路，从而可以得到大量的信息冗余关系和关联关系。例如，根据SCD文件可以得到某一线路的保护设备和测控设备均需要接受来自该线路智能终端的开关量GOOSE报文，因此这两个设备的开关量信息之间存在冗余关系。
4)LN新增数据属性
若智能设备支持开放中间继电器的动作状态，可以通过新增相关逻辑节点的数据属性得到保护配置信息。例如，可以扩展过流保护逻辑节点PTOC的选相元件属性PhSel，通过监测PTOC.PhSel.StVal的值得到选相元件的动作情况。通过解析SCD文件得到保护配置信息后，可以直接利用上述逻辑分析和一致性比较的在线运检方法，这些信息涉及到的均为运行状态信息。
1)保护所属间隔和保护元件保护范围等信息可以用于继电保护运行状态的评价。利用区内、外故障的有效激励结合定值信息得到正确的理论保护启动状态，再与实际保护启动状态比较判断状态信息正常与否，分析方法与式(4)和式(5)相同，此处不再赘述。
2)IED之间的信息关系可以丰富继电保护的信息冗余关系，利用这些冗余关系可以评价交流采样值、开关量开入值的正确性，分析方法与式(3)相同，此处不再赘述。
3)中间继电器的动作状态可以通过一致性比较进行在线运检，分析方法与式(3)相同，此处不再赘述。
2.3基于全景信息开放的在线运检系统
为了综合运用上述在线运检方法，本文提出一个基于全景信息开放的在线运检系统，如图3所示。
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在线运检系统主要分为主站和信息采集单元，整个系统跨接在站控层和过程层，可以实时采集到各个间隔层设备、一次设备、过程层网络、站控层网络的设备状态信息和运行状态信息，并且可以通过输入SCD文件得到保护配置信息。主站是整个系统的分析和指挥中心，信息采集单元为主站提供所需的状态信息。在线运检系统可以综合利用全景开放的所有信息，通过对信息分类得到设备状态信息集、运行状态信息集和保护配置信息集。每一个信息集内的信息都有若干类别，基于不同的类别分别对应不同的在线运检方法，可以发现不同的状态异常，从而全面实时地保障继电保护系统的正常运行。
2.4继电保护运检新模式
传统运检虽然有种种弊端，但并不是所有传统运检项目都可以被某些在线运检方法所取代，在线运检相对于传统运检而言也有评价盲区。因此亟待建立继电保护运检新模式，以弥补两种运检方法的缺陷，发挥各自的优势。基于信息共享的继电保护新体系，结合传统运检与在线运检的异同点，本文尝试探索继电保护运检的新模式。如图4所示，当一次系统无故障的情况下，信息采集单元根据站控层、过程层以及SCD文件获取状态信息，主要为设备状态信息，并根据这些信息实现继电保护的设备在线运检，如果有设备异常则发送异常告警信息；而对于装置外观、回路绝缘电阻等无法通过在线运检实现的日常巡视和定检项目，仍然按照“每日一次日常巡视，每三年一次定检”的周期进行。
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当一次系统发生故障时，继电保护应该正确动作，此时信息采集单元主要采集继电保护系统的各类运行状态信息，并结合保护配置信息，以在线运检为基础综合评价继电保护系统的运行状态。
结束语
本文通过分析比较传统运检的实现方式与本质，从全景信息的角度全面梳理评估继电保护状态所需的状态信息，并探讨了信息的来源、获取方式和分类，按照分类有针对性地提出了各类在线运检方法。
参考文献
[1]朱林,王鹏远,石东源.智能变电站通信网络状态监测信息模型及配置描述[J].电力系统自动化,2013,37(11):87-92.
[2]鲁东海,孙纯军,王晓虎.智能变电站中在线监测系统设计[J].电力自动化设备,2011,31(1):134-137.