智能变电站继电保护网络可视化研究与应用

王鹏敏

摘要：智能化变电站自提出以来，经历了多种技术的革新与融合，逐渐走向成熟，但是面对日益增多的业务需求和安全性考虑，对作为信息传输与分享枢纽的继电保护网络提出了更高的要求。文章立足于通过研究智能继电保护网络可视化技术，利用SCD文件实现业务自动区分以及设备自动识别，结合传统的电缆电气回路点对点传输的优点，做到虚拟连接点对点，进而实现继电保护网络可视化功能，使得继电保护网络透明化、智能化，从而解决目前传统交换机带来的“黑匣子”难题，提高智能站的建设、运行、检修智能化水平，进一步为智能站继电保护网络智能化做贡献。

关键词：继电保护;SCD;网络;智能变电站;可视化

引言

继电保护装置在变电站中发揮重要的作用，它可以维护电力系统的安全和稳定。实现智能化的变电站需要根据实际的情况采取合适的措施，管理变电站中系统的运行。当设备或者线路发生故障时，可以及时控制故障设备，防止影响其他设备的运行，这样可以降低系统故障的损失。在实际的查找故障和继电保护中存在一些问题，影响实际系统的运行。实现智能化变电站继电保护需要提高系统故障维护的能力，运用相关的技术把系统故障进行可视化的分析，然后制定合理的方案进行处理。

1 智能变电站继电保护配置现状

实现新一代智能化的变电站需要分析它的结构，根据它的结构采取措施进行处理，这样可以提高继电保护的效率。智能变电站的设备层主要是实现电能的处理工作，合理分配电能，进行电能的转换和运输，利用设备监控电能的使用情况。变电站的间隔层可以利用装置实现对设备的管理和控制，实现设备数据的传输。站控层具有很多的系统，运用系统监控变电站的运行情况，实现信息和数据的收集和整理工作。智能化系统的建设具有很多的优点，使得变电站可以根据系统辨别系统运行情况，发现设备出现问题可以及时向工作人员反馈，并及时控制故障波及的范围。这样可以尽可能降低系统故障造成的损失，为维修人员尽可能争取维修的时间，也可以延长设备的使用时间。可是很多企业没有重视新一代智能变电站的建设工作，没有重视对它的投资和技术的发展。需要分析当前的情况，重视变电站的发展和建设。根据智能变电站继电保护配置情况，采取合理的方案进行处理。

2 继电保护逻辑图的描述方法

一般情况下，抽象化状态中继电保护的原理有逻辑判别、阈值比较和动作计时3部分，并通过线连接的形式说明各节点间的逻辑关系，而在实际应用中，可以将保护逻辑图各节点元素设计为基本元件模板，采用引用模板元件的方式，完成相关操作，提高电力系统的运行安全性。在继电保护装置的运行中，每个元件都有对应的id和keyid属性，并且初始值都是-1，id是元件在图形中的序号，而keyid是用于文件数据、传递数值和结果判断等环节。根据继电保护装置的组成结构来看，基本绘图元素有端子和连接线，基本图形元素有状态量输出、状态量输入和“与/或”3种。所以，在实际操作中，绘图操作使用的都是基本绘图元素和基本图形元素，需要根据各图形之间的关系进行连接，以清楚表明图形中各元件之间的联系。另外，继电保护装置的中间节点文件后缀是.mid和.des2种，前者用于存储模拟量、相对时标和开关量通道值;后者主要是用于描述.mid文件的数据存储格式，便于系统进行辨别。

3 现场应用

3.1 应用目的

在变电站的发展过程中，电力运维人员更习惯于可视化的管理方式，无论是对于采集的实时量还是管理信息都可以依靠各种工具实现可视化，由此运维人员可以明白直观的了解真实的运行状态。但是进入到智能变电站阶段，由于光纤网络和交换机的应用，作为智能变电站最重要的数据传输网络变成了不透明的过程，由此给电力运维人员带来了更为复杂的难题，而常规工业以太网交换机的应用只是解决了智能变电站数据如何传输的问题，并没有在运维管理可视化等方面有任何的进展，甚至由于专业技术的区别给电力运维人员带来了更加复杂的认识过程。运维人员可以通过可视化的管理界面实时查看交换机网络的拓扑结构及每台交换机每个端口接入IED设备的基本运行情况，对设备进行管理维护。

3.2 应用案例

该系统应用于南网云南电网公司昆明供电局变电管理一所继保自动化实验室，该实验室拥有一个模拟的变电站系统，包括后台综合自动化系统，测控装置，通信管理机，多种元件的继电保护装置等，具备一个完善且典型的应用环境。1）站内业务解析功能，通过解析SCD文件，得到站内GOOSE，SV报文的发送和订阅关系，同时会列出站内所有IED设备的名称、型号、厂家信息等，相当于自带SCD解析工具，方便运维人员查看SCD文件。2）IED识别定位功能，当有IED设备接入交换机某个端口后，会在交换机该端口上显示接入设备的名称及型号，IED设备接入前交换机的端口是空的，IED设备接入交换机之后，交换机各个端口会显示接入的是哪一台IED设备，这样就减轻了光纤打标签的工作复杂程度，可以作为纸质标签的一个电子化补充。3）动态网络拓扑展示功能，当通信路径建立起来之后，可以通过查看网络拓扑图来掌握整个网络的组织结构，一旦网络通信节点出现问题，方便溯源查缺，提高运维效率，由于现场实际只应用了一台交换机，没有与其级联的交换机，所以交换机邻居节点的拓扑关系此处没有展示出来，如果有级联交换机的话，会将所有级联的交换机全部展示出来，同时这个拓扑图会随着IED设备的实际接入情况而动态更新。

3.3 互操作的方法

在运用新一代智能变电站继电保护绘制图形时，是需要遵循相关标准的，绘制出的图形应能被业内人士轻易看懂，而且信息应该全面清晰。可视化系统主要是运用G语言来表达，运用自身的某些功能结构将收集到的信息进行统一处理。不同的变电站之间可以利用可视化系统实现互操作，然后根据厂家布局和系统情况进行调整，无需在系统中安装其他软件，只需要设置相关参数，重视系统故障记录文件名，做好分析处理工作。

结语

综上所述，新一代智能变电站继电保护故障可视化分析方案能够提高电力系统的运行稳定性。在实际的操作过程中，继电保护故障可视化分析方案操作是极其简单和便捷的，通用性、实用性比较高，值得广泛推广和应用。

参考文献

[1]荀思超，沈雨生，王小波，等.SDN在新一代智能变电站通信网中的应用[J].电力信息与通信技术，2016，14（1）：49-52.

[2]王文龙，杨贵，刘明慧.智能变电站过程层用交换机的研制田电力系统自动化，2011，35（18）：72-76.

[3]张杰，侯思祖，陈小倩，等.基于IEC61850信息建模方法的应用研究[J].电力系统通信，2011，32（11）：31-35