智能化變電站中的五防系統(tǒng)

智能化變電站中的五防系統(tǒng)

在當(dāng)前的能源站預(yù)防誤差體系中，傳統(tǒng)的站源預(yù)防誤差（包括五個防御工作站或監(jiān)控系統(tǒng)完成的站源預(yù)防誤差）、間距預(yù)防誤差（包括間隔中的測量裝置完成的間距）和單元電氣鎖。這些設(shè)備的涂層不僅可以相互應(yīng)用，而且可以獨(dú)立運(yùn)行，這為電氣工程的安全運(yùn)行和穩(wěn)定運(yùn)行提供了可靠保障。在五防系統(tǒng)工程實(shí)施中,通常是先由變電站五防技術(shù)人員根據(jù)系統(tǒng)一次接線關(guān)系,制定每個操作對象的五防規(guī)則,形成全站五防規(guī)則文件,將規(guī)則文件下裝到站控層五防設(shè)備,同時按間隔劃分,將每個間隔的五防規(guī)則下載到相應(yīng)測控裝置,由這些設(shè)備進(jìn)行實(shí)時防誤判別。在該過程中,規(guī)則文件的編制工作量大、任務(wù)重,影響了整個變電站五防系統(tǒng)工程實(shí)施的進(jìn)度。變電站五防規(guī)則由一次系統(tǒng)的接線關(guān)系決定,因此,研究如何利用系統(tǒng)的一次接線圖,直接生成五防系統(tǒng)的規(guī)則文件具有重要的意義。1電力圖形描述G語言是電力系統(tǒng)圖形描述規(guī)范的簡稱,是基于可縮放矢量圖形(SVG)的公共圖形交換格式無法直接表達(dá)電力系統(tǒng)圖形和模型一體化的概念等不足,在IEC61970-453基于公共信息模型(CIM)的圖形交換基礎(chǔ)上發(fā)展起來的、應(yīng)用于電力系統(tǒng)的一種新型的圖形描述語言;能夠直接表達(dá)電力設(shè)備特征,支持高效地存取電力設(shè)備信息和電力圖形數(shù)據(jù),支持不同系統(tǒng)之間的電力設(shè)備信息和電力圖形數(shù)據(jù)的交換,兼容SVG基本圖形格式。G語言中,除定義了基本的圖形元素,如直線、折線、圓形、各種多邊形外,還針對電力系統(tǒng)的特點(diǎn),定義了電力專用的圖形元素,如母線、線路、斷路器、隔離刀閘等,這些元件是在繼承、包含基本圖元的基礎(chǔ)上復(fù)合而成的。具體的圖形元素如表1和表2所示。其中ConnectLine作為設(shè)備之間的連接線,具有l(wèi)ink屬性,能將多個設(shè)備通過端子連接起來;這些圖形元素可以完整地搭建出變電站的一次接線圖。2次接線圖的構(gòu)建G語言支持將多個電力圖元組合成1個間隔(bay),形成1個間隔的圖形模板文件,當(dāng)需要繪制變電站相同類型的間隔時,可以直接引用;通過間隔模板,可以快速構(gòu)建出整個變電站的一次接線圖。圖1所示的變電站線路間隔可建立如下間隔模板文件。此間隔包括1個斷路器(CBreaker)和4把隔刀(Disconnector),具有全局唯一的id號以及間隔內(nèi)的設(shè)備編號index,通過7根連接線(ConnectLine)進(jìn)行連接。在變電站中,通過間隔模板繪制一次接線圖,形成G格式的圖形描述文件,包含一次設(shè)備、所屬間隔及關(guān)聯(lián)關(guān)系的描述,從而確立了設(shè)備間的五防依賴關(guān)系,為五防規(guī)則的生成奠定了基礎(chǔ)。3五段式防護(hù)設(shè)備的間距3.1設(shè)備鎖定規(guī)則現(xiàn)有的五防規(guī)則是基于特定接線方式下的間隔編制的,相同類型間隔設(shè)備的五防規(guī)則具有穩(wěn)定性,因此只需要將設(shè)備按間隔進(jìn)行分組,就可以得出各設(shè)備的閉鎖規(guī)則。按照接線方式的不同,可以將設(shè)備劃分為3/2線-線串間隔、3/2線-變串間隔、3/2接線母線間隔、主變間隔、雙母接線母線間隔、雙母接線線路間隔、母聯(lián)間隔等多種間隔,每種間隔類型除與間隔的圖形模板相關(guān)外,還與相連間隔相關(guān),如3/2線-線串間隔是3/2間隔圖形模板實(shí)例化而成,分別與兩條線路相連接。3.2分閘條件:帶合有合,有合共分閘根據(jù)五防間隔的類型,設(shè)計(jì)間隔內(nèi)設(shè)備的五防規(guī)則,形成五防規(guī)則模板文件;以雙母接線線路間隔為例,此間隔與母線間隔和母聯(lián)間隔關(guān)聯(lián),如圖2所示,間隔內(nèi)設(shè)備按間隔圖形模板內(nèi)序號進(jìn)行標(biāo)示。對線路間隔,可以編列如下五防規(guī)則模板。1分閘條件:4=分,2=分;2=合,母聯(lián)間隔.1=合,母聯(lián)間隔.3=合,母聯(lián)間隔.5=合。1合閘條件:母線間隔.1=分,母線間隔.2=分,3=分,5=分,2=分;2=合,母聯(lián)間隔.1=合,母聯(lián)間隔.3=合,母聯(lián)間隔.5=合。2分閘條件:4=分,1=分;1=合,母聯(lián)間隔.1=合,母聯(lián)間隔.3=合,母聯(lián)間隔.5=合。2合閘條件:母線間隔.3=分,母線間隔.4=分,3=分,5=分,1=分;1=合,母聯(lián)間隔.1=合,母聯(lián)間隔.3=合,母聯(lián)間隔.5=合。3分閘條件:3合閘條件:1=分,2=分,6=分。4分閘條件:4合閘條件:5分閘條件:5合閘條件:1=分,2=分,6=分。6分閘條件:4=分。6合閘條件:4=分,3=分,5=分,7=分。7分閘條件:7合閘條件:6=分,8<U無壓。其中,斷路器的分合無條件,接地刀閘的分操作無條件。此間隔五防規(guī)則模板文件可以與間隔圖形模板文件統(tǒng)一存放,當(dāng)通過間隔圖形模板繪制一次接線圖時,這些間隔五防模板中的設(shè)備對象就實(shí)例化為具體的變電站一次設(shè)備。4模型實(shí)驗(yàn)對象的統(tǒng)一由五防設(shè)備間隔可以得到全站基于圖形對象的五防規(guī)則,但這些規(guī)則五防設(shè)備不能直接使用,需要將其轉(zhuǎn)化為基于全站信息數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的規(guī)則。在智能變電站中,G語言針對電力系統(tǒng)中一次設(shè)備的圖形化屬性進(jìn)行描述,而IEC61850則圍繞一次設(shè)備的保護(hù)測量控制等功能進(jìn)行信息建模,形成統(tǒng)一規(guī)范的全站信息數(shù)據(jù)庫,其交匯點(diǎn)在一次設(shè)備上,因此可以利用這一特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)變電站圖形對象與模型對象的統(tǒng)一。對五防系統(tǒng)而言,可以將基于圖形對象的規(guī)則轉(zhuǎn)化為實(shí)際二次系統(tǒng)中,可運(yùn)算的基于模型數(shù)據(jù)對象的邏輯關(guān)系。對系統(tǒng)接線圖中的一次設(shè)備,IEC61850規(guī)定了與之相對應(yīng)的信息模型,如斷路器XCBR、刀閘XSWI、變壓器YPTR、電壓互感器TVTR、電流互感器TCTR、電容器ZCAP、電抗器ZREA等;符合IEC61850建模規(guī)范的二次設(shè)備都建有這些邏輯節(jié)點(diǎn)模型,圖形對象與模型數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)時,只需要將對應(yīng)間隔二次設(shè)備的ICD文件與間隔圖形進(jìn)行整體關(guān)聯(lián),由模型解析模塊分析出相關(guān)一次設(shè)備的信息模型,然后自動與圖形文件中的圖元進(jìn)行自動關(guān)聯(lián)。以圖3為例,智能終端的信息模型體現(xiàn)了間隔內(nèi)的開斷設(shè)備的屬性,其中邏輯節(jié)點(diǎn)前綴QG用于表示隔離刀閘設(shè)備,QGD用于表示接地刀閘設(shè)備;合并單元的信息模型體現(xiàn)了間隔內(nèi)的測量設(shè)備的屬性,邏輯節(jié)點(diǎn)前綴Ul用于表示線路電壓;可以形成如表3所示的圖形設(shè)備與信息模型的對應(yīng)關(guān)系。在圖形元件的屬性中,擴(kuò)展屬性dataref用于表征與之對應(yīng)的信息模型數(shù)據(jù)的索引(reference),以斷路器為例,表示如下:當(dāng)完成圖模的關(guān)聯(lián)后,可根據(jù)間隔的五防規(guī)則模板,生成具體的、基于IEC61850信息數(shù)據(jù)的五防規(guī)則,應(yīng)用于站控層五防設(shè)備和間隔層五防設(shè)備。5防系統(tǒng)一體化設(shè)計(jì)隨著建設(shè)新一代智能變電站目標(biāo)的提出,智能變電站越來越重視建設(shè)成本集約化、建設(shè)過程的高效化與成熟化、運(yùn)維檢修的方便化、信息處理的集成化與智能化;在五防系統(tǒng)的建設(shè)實(shí)施中,需要與監(jiān)控系統(tǒng)有機(jī)融合,從