当代微机继电保护测试仪技术的发展,正在从传统的模拟式、数字式探索着进入信息技术(IT)领域,从而导致了上述传统格局的变化。由于微机继电保护测试仪在电力系统安全运行中所处的重要地位,这样的发展必然是渐进的。 传统的
微机继电保护测试仪专业性很强,并以“事先整定、实时动作、定期检验”为其特征,很少触及到装置或系统的经常自检、远方监控、信息共享、动态修改定值的自适应等问题。
当前,继电保护中信息技术的特征,主要表现在以下几个方面:
(1)信息共享,多种保护集成;
(2)自诊断和监视报警;
(3)波形识别,由稳态发展到暂态;
(4)远方投切和整定;
(5)提供动态修改定值的可能。
(6)促使综合自动化的发展;
继电保护进入IT领域的发展过程
早期,电力系统的安全运行主要靠“事先整定、实时动作”的各种继电保护和自动重合闸等当地的自动装置来保证。即使远动装置的出现,承担了远方监视调度的“四遥”功能,甚至实现了无人值班变电站和水电站,但上述保证安全运行的格局仍未改变。
继电保护进入信息技术领域,是计算机技术、通信技术和数字信号处理(DSP)技术发展的结果。
计算机进入调度以后,一度发生过计算机和远动两个专业的交叉。在我国,差不多经过一个年代的时间,才在监视控制和管理系统SCADA/EMS/DMS的旗帜下,把调度所内的“远动”和“计算机”统一到“自动化”上来。此时,传统的继电保护和自动装置功能,不仅巍然不动,而且还发展了“故障测距”、“故障录波”等现场自动装置。
与此同时,变电站站内传统的各种继电保护装置和重合闸、故障测距、故障录波等自动装置,同样受到DSP的冲击。直接从CT、PT采样电流电压波形,通过分析计算,不仅可以对各种继电保护的运行值和整定值进行比较,实现其保护功能。而且,还可和重合闸、故障测距、故障录波、小电流接地系统单相接地选线等功能综合在一起,随一次设备分散布置。在变电站自动化中,这种分散布置的保护和自动装置模块通称为保护单元。
I/O单元和保护单元的出现,使得传统的集中控制的变电站自动化系统除变电站级的中央单元外,增加了一层由I/O和保护单元组成的间隔级(baylevel)。因此,I/O和保护单元有时也统称为间隔级单元。不同的是,I/O单元主要是面向正常运行方式,而保护单元则是用于故障环境。因此,两者对CT变比的要求是不同的。
中央单元和间隔级单元之间一般采用光缆连接,并通过信息共享实现诸如“室内五防、室外四防”的软件闭锁,取代或简化传统上较为复杂的二次闭锁回路。此外,中央单元还承担少量公用的I/O和管理任务,如接入对时用的定位系统(GPS)信息、无人值班时的入门监视和烟雾报警,以及和环网上的FTU配合实现信息转发、环网控制和接地选线等。这样,通过高一层次的综合优化,组成了变电站的自动化系统。
由于这种分散式的变电站自动化系统具有节约投资和安全可靠的特点,在配电到输电变电站的无人值班设计中,得到了广泛的应用。应该看到:由计算机技术、通信技术和数字信号处理技术带动的信息化方向,从远动开始、经继电保护装置和自动装置,正向传统的能量计费领域挺进。
当前,我国电力工业正发展到一个重要的历史阶段:国家电力公司的成立,标志着“公司化改组、商业化运营、法制化管理”的开始;同时,电网调度自动化的SCADA/EMS刚站稳脚根,城网建设改造、配电系统自动化和电力市场随之提上了日程;此外,无人值班变电站自动化是否影响安全的担心才放下不久,电力市场是否会冲击安全的阴影又悄悄袭来。
我国电力系统自动化在信息共享、综合优化的实践过程中,由“远动”和“计算机”统一到“自动化”,差不多经历了整整十年。现在,由变电站自动化带头,又提出了“保护”和“自动化”的关系问题,并涉及运行管理和生产制造两个方面。就运行管理而言,与传统的“事先整定、实时动作、定期检验”不同,保护的经常自检、远方投切、远方整定、报警处理以及故障录波信息的收集和处理等,需要在运行导则中有所规定,更不用说如国外有的电网开展的紧急状态下动态修改保护定值、并称之为“自适应保护”的作法了。至于生产制造方面,从环网控制到配电变电站已经广泛出现了保护和自动化厂家的合作或交叉。为了保证电力系统的安全运行,这也需要在有关的保护设计导则中,对用于各个环节的继电保护装置或继电保护系统,统一予以规范。
环网控制和变电站自动化所带来的责任分工和安全保证尚未完*,电力市场是否会冲击安全的阴影又接踵而至。特别是电力市场开放到配电市场后,对原有EMS/DMS应用软件的某些修改,不可避免地会增加一些电网安全运行的复杂因素。这的确对电力系统的安全运行提出了一些新的问题,需要有关方面共同去迎接这些挑战。
就继电保护而言,在五彩纷呈的信息共享和技术交叉中,应始终保持继电保护的独立性。应该说,正常运转的“变电站自动化”和“电力市潮,都不应也不会威胁到继电保护为保证电网安全运行所必需的这个独立性。对于变电站自动化,无论保护和I/O单元是在间隔级还是在变电站级集成,保护均应能在集成系统崩溃的情况下分别独立工作。至于电力市场,尽管开放到配电市场后电网会出现一些诸如冲突分析和阻塞管理等新问题,运行方式也因多变而可能增加一些保护整定上的复杂性,但仍不应影响保护在预知条件下的正常工作。当然,确保保护自动装置本身的可靠性和适应性,仍然是zui重要的。