扩展性保护范文（精选5篇）
扩展性保护 第1篇
电力系统运行经验表明, 电力系统输电线路发生的故障大多属于暂时性故障, 如雷击过电压引起的绝缘子表明闪络, 大风吹起飘动物体造成的接地与相间短路, 通过鸟类身体的放电, 树枝落在导线上引起的短路等。发生这些故障时, 继电保护装置如果能迅速跳闸, 断开电源, 则故障点的电弧即可熄灭, 绝缘即可恢复, 故障随自行消除。这时若重新合上断路器, 就能恢复供电。电力系统的输电线路发生的故障还有小部分属于永久性故障, 如金属物体碰撞电线引起的短路, 外力造成输电线扯断落地引起的短路, 检修后接地线未拆除引起的短路等。发生这些故障时, 如果继电保护装置跳闸断开电源, 则故障仍存在, 无法消除。这时若重新合上断路器, 将造成第二次短路。线路发生暂时性故障时, 如果继电保护装置跳开断路器后延时适当时间进行重合闸, 可提高电力系统供电可靠性, 减少用户的停电时间, 提高经济效益。当然, 如果输电线路发生的永久性故障继电保护装置跳开断路器后进行重合闸, 将造成第二次短路, 给系统造成第二次短路电流的冲击。这对设备与系统都是不利的。继电保护装置会在再次使断路器断开, 而断路器在短时间内连续两次切断短路电流, 恶化了断路器的工作条件。继电保护跳闸后, 重新合上断路器的工作可由运行人员手动操作后。但是, 手动操作停电时间太长, 用户电动机可能停止运行, 重新合闸的效果是不显著的。因此, 继电保护跳闸后, 重新合上断路器的工作往往由自动重合闸装置来完成。自动重合闸装置经设定的延时将跳闸后的断路器重新合上, 恢复线路供电。在高压输电线路上装设自动重合闸装置, 对于提高供电的可靠性无疑会带来极大的好处。由于自动重合闸装置不能判断故障合闸装置, 对于提高供电的可靠性无疑会带来极大的好处。由于自动重合闸装置不能判断故障是暂时性的, 还是永久性的。因此, 自动重合闸的成功率在60-90之间, 成功率相当高。因此, 自动重合闸装置在高压输电线路上得到及广泛的应用。
1.1 输电线路上采用自动重合闸的优点如下:
a.当输电线路发生暂时性故障时, 可迅速恢复供电, 从而减少停电时间, 提高供电的可靠性;b.双侧电源的高压输电线路可以提高系统并列运行的稳定性, 从而提高输电线路的输送容量;c.可以纠正由于断路器活继电保护误动作引起的误跳闸。由于自动重合闸装置本身投资低、工作可靠。因此, 继电保护规程规定, 在10kv及以上电压等级的架空线路上, 或者电缆与架空线的混合线路上, 一般都应装设自动重合闸装置。
1.2 输电线路上采用自动重合闸的缺点如下:
a.当输电线路发生的是永久性故障时, 采用自动重合闸使系统受到两次短路电流冲击, 加重设备受损, 加速系统稳定性破坏;b.断路器工作条件恶化, 两次切断短路电流。c.点电弧熄灭所需时间, 电弧周围介质去游离所需时间, 断路器寄操作机构恢复准备好再次动作所必须的时间这些条件时, 自动重合闸的动作延时应尽可能短, 因为从断路器断开到自动重合闸发出合闸脉冲的时间越短, 用户的停电时间就越短, 对电力系统稳定性带来的不良影响也就越小。三相自动重合闸的动作延时, 一般采用0.5s。单相自动重合闸的动作延时, 一般采用0.8-1s。
2 自动重合闸与继电保护
自动重合闸与继电保护配合的方式有两种, 即自动重合闸前加速保护动作和自动重合闸后加速保护动作。
2.1 自动重合闸前加速保护方式。
自动重合闸前加速保护方式简称“前加速”;其工作原理可以用图1所示的单侧电源线路来说明。途中每一条线路上均装设定延时的III段电流保护, 其动作延时按阶梯园长整定。保护1的III段电流保护延时为t1, 保护2的III段电流保护延时为t2, 保护3的III段电流保护延时为t3, 并有t1>t2>t3。断路器QF1处的继电保护延时最长。在QF1处采用自动重合闸前加速保护动作方式, 即在QF1处不仅装有III段电流保护, 而且还安装有能保护到线路L3的速动电流保护盒自动重合闸装置ARD。自动重合闸前, 速动电流保护投入工作。自动重合闸装置发出重合闸指令的同时, 闭锁速动电流保护。这样配置后, 无论是在线路L1、L2或L3发生故障, QF1处的电流速断保护都能快速断开QF1, 然后自动重合闸装置将QF1重合一次, 如果是暂时性故障, 则重合成功, 恢复正常供电;如果是永久性故障, 则在QF1重合之后, 定延时过电流保护将按延时有选择性地将故障线路的断路器跳开。
“前加速”的优点是:能快速切除故障, 使暂时性故障来不及发展成为永久性故障;设备投入少, QF1、QF2、QF3只需一套自动重合闸装置ARD;保护配置简单。其缺点是, 重合于永久性故障时, 再次切除故障的时间会延长;装有自动重合闸装置的断路器的动作次数较多, 工作条件差;若自动重合闸装置拒动, 就会扩大停电范围, 甚至最后一级线路故障也可能造成全部停电。因此, “前加速”方式之应用于35kv电压等级以下的线路。
2.2 自动重合闸后加速保护方式。
自动重合闸后加速保护方式简称“后加速”。采用“后加速”方式时, 必须在每条线路的断路器上装设有选择性的保护及自动重合闸装置。自动重合闸前, 有选择性的保护投入正常工作;自动重合闸装置发出重合闸指令的同时, 短接II段保护与III段保护的延时元件, 使II段保护与III段保护成为无延时动作的速动保护。这样配置后, 无论是在线路L1、L2或L3上发生故障。保护首先有选择地断开故障线路的断路器;然后自动重合闸装置将断开的断路器重合一次。如果是暂时性故障, 则重合成功, 恢复正常供电;如果是永久性故障, 则故障线路的II段保护与III段保护无延时地将故障线路的断路器跳开。
“后加速”的优点是:第一次跳闸是有选择性的, 不会扩大事故;这种方式使两次断开永久性故障时间缩短, 有利于系统的稳定性。其缺点是, 第一次切除故障可能带延时, 动作延时可能较长;设备投入多, 保护装置一般为有选择性的三段式保护, 各断路器都需配置自动重合闸装置ARD。
在110kv以上电压等级的高压网络中, 不允许无选择性跳闸。高压输电线路通常都装有性能比较好的距离保护或纵联保护, 第一次有选择性的跳闸延时不会很长, 所以, “后加速”方式在现代高压电网中被广泛采用。
参考文献
[1]林榕, 郭建彬, 赵春雷.110k V微机主变压器保护的使用与运行[J].电力科学与工程, 2004 (1) .
心理学研究对象的扩展性论文 第2篇
一、本体论前提预设
本土心理学就处在把人与社会文化产物联系起来的那座桥上，从这个观点来看，本土心理学也指现存的、不具实证科学特征的心理学。
二、可证实研究方式
实证主义是19世纪中叶法国哲学家孔德首创的一种科学哲学。孔德始终倡导“以被观察到的事实为基础”的实证精神。实在、确定和实证是实证精神的要素。实证主义能够向人们提供精确和有用的知识，是一种超出了任何神学和形而上学的新理论。自从近代孔德提出证实原则以来，在马赫主义批判基础上，做了一定的改动，直到卡尔纳普之集才终于基本完善，如今都是以它作为判别科学的重要准则和尺度，也成为当今心理科学丈量的标尺。人的心理行为活动具有很大的不确定性和非实证性。然而很长时间以来心理学研究却长期以来被实证标准所垄断，非实证性的心理学研究地位问题经常受到人们的怀疑与批评。近些年来受科学哲学中后实证主义思潮的影响，西方一些心理学家开始反思与质疑实证研究中普遍存在的问题，认为实证研究标准作为科学的一种标志已经证明并不成功，心理学研究需要从这种根深蒂固的实证主义传统中解放出来。科学心理学研究对于心理学的发展有着巨大的帮助，但是它把心理现象限制在了经验范畴之内，然而就是该原则将无法考察、检验的心理的特殊之外，将情感、智慧、善良、爱等理性元素阻挡在探索视野以外了。
三、实验方法技术支持
要想使心理学理论具有科学的性质，那么采用科学的试验方法是完善心理学理论必不可少的条件。只有运用科学的分析方法，才能使得探索过程与结论更具真实性与说服力。西方心理学理论的建立是以科学的理论基础为先决条件，秉承以客观事实来说服他人，运用自然科学的分析方法，来建立完善心理学理论这一体系。在西方，一个严谨的科学家在发表进行心理学研究的`过程中，最为注重的就是使用的探索方式是否先进可靠，探索之前力气能有一个完善的试验进行流程，以及对探索结果始终保持客观怀疑的态度。他们在进行探索的过程中首先确立的是试验的方式，然后再寻找能够满足试验方法的探索人物。如果探索的人物与试验的方法不具针对性，那么这样的探索人物是不会进行的。心理学的各个流派，在进行探索的过程都是采用的这样一种模式，都已结果客观事实为探索过程的唯一准则。受到试验手段的限制，心理学理论的完善在很大的程度上依赖于在进行探索的过程中能否找到合适的探索对象，客观事实的探索准则给心理学理论的完善奠定了坚实的基础，也为后来的学者在进行先辈结果研究时带来了可验证性。科学心理学主要采取以下实验方法：(1)观察法：在自然情景(观察者不知道)中对人的行为进行有目的的有计划的系统观察和记录，然后对所做记录进行分析，发现心理活动变化和发展的规律的方法.优点：保持资料的客观性和真实性。(2)测验法：使用量表为工具，对个体的心理特征进行间接了解，并做出量化结论的研究方法。(3)实验法：在控制条件下对某种行为或心理现象进行观察的方法称为实验法。变量控制，自变量：实验者控制的刺激条件或实验条件。因变量(反应变量)：实验者所要测定和研究的行为和心理活动。是实验者要研究的真正对象。控制变量：实验中除自变量外其他可能影响实验结果的变量。两种场景下的实验：自然实验：现场实验，在实际生活中，由实验者创设或改变某些条件，以引起被试某些心理活动进行研究的方法。实验室实验法：在实验条件严格控制下，借助专门的实验设备，引起和记录被试的心理现象。有局限性。(4)调查法：就某一问题要求被调查者回答自己的想法或做法，以此分析，推测群体的态度和心理特征的研究方法。分问卷法和谈话法。
四、绝对分离主客体关系
采用自然科学的研究方法，在这一过程中探索的主体是人，而探索的目标则是物。物的特性是自然存在的，然而人对物的研究往往都是停留在物的表象，很难对其内在的性质进行周密的探索，这样不能形成探索过程人与物的统一，使得探索过程不能真正地具有客观性和说服力。这种探索方式就是笛卡尔在探索过程中提出的“镜像隐喻”。笛卡尔认为可以将人类的内心看作是一面镜子。人们感知这个世界主要的方式便是依赖于这面镜子。笛卡尔的“镜像隐喻”理论基础认为人通过镜像感知这个世界，并且认为人才是世界的主体。人们在感知世界的同时一直都是作为世界的主体存在的，人控制感自身感知的世界。就以这一理论来看，人类本身与世界是两个独立的点，这中间不存在必然的联系。在心里学探索过程中，采用自然科学的研究方式，探索人员要尝试着与被研究的主体分离开来，探索人员要时刻提醒自己处在一个客观事实的探索者位置。传统意义上的心理学探索方式主要依靠探索人员内的自我反省，变成了现在的通过科学的研究方式进行验证;探索的主体有探索者针对自身的探索变成了对客观事物进行探索;探索者与他们探索的事物构成一个分隔的主体，保证了心理学理论完善过程的客观性与说服力。由上述提到的内容可以看出，心理学探索过程中将探索方法的确立摆在探索过程的第一步，将探索者与探索的对象进行分离，对于保证心理学理论完善过成的真实性与客观性具有重要意义，这一创举也为完善心理学理论做出了重大的贡献。
五、结语
心理学研究对象的扩展性探索，关涉到心理科学的发展方向、科学观、理论和方法论的建构。社会建构论立场的心理学方法论将心理视为语言的社会建构，语言的建构使心理学从实证主义范式向建构主义范式转换、个体主义向集体主义转换、价值无涉向价值涉入转换、主客二分思维向主客超越转换。对心理学研究对象的解构与重构，也使社会建构论立场的心理学有可能消解科学主义心理学和人文主义心理学的矛盾和对立。
扩展性保护 第3篇
电力企业正在向信息化、集成化、一体化的方向发展,因而迫切要求建立企业的一体化信息平台,实现各种信息的共享、综合和统一维护,真正消除信息孤岛[1,2]。
电力企业一体化信息平台的核心模型是电力系统模型,包括一次模型和二次模型。IEC 61970 公共信息模型(CIM)为电力系统模型的标准化打下了良好的基础,CIM可以很好地描述一次模型,采用CIM建立的一次模型也已经得到了广泛的应用[3,4,5,6,7],调度中心能量管理系统(EMS)的一次系统模型很多已经采用了CIM。在二次模型方面,虽然CIM也提供了保护包,并建立了相关保护模型,但是该模型过于简单,不够全面,难以用于实际保护建模。随着一体化信息平台建设步伐的加快,对二次系统的建模要求也不断提高。为了全面描述电力系统一、二次系统,需要研究CIM的扩展方法,在一次模型的基础上扩展二次模型,建立包括一、二次模型在内的统一电力系统模型,并在此基础上开发基于统一模型的各种综合应用功能,满足未来智能电网的发展要求。
IEC 61850提供了较完备的二次模型[8,9,10,11,12,13],目前IEC也正在研究IEC 61970与IEC 61850的协调,但从国内来看,国内厂家的保护设备类型众多,原理各不相同,大多数保护设备并不是按照IEC 61850规范进行设计和开发的,因此,直接采用IEC 61850建立保护模型会增加建模工作量和技术难度[14]。为此,本文根据保护应用分析的实际需求,对IEC 61970 CIM进行扩展,提出一种通用保护建模方法,该方法直接面向装置且通用性强,可很好地满足调度中心各种基于保护信息应用分析的需要。
1 IEC61970 CIM的保护模型
IEC 61970 CIM的保护模型如图1所示。
在该模型中,保护设备(ProtectionEquipment)作为电网二次设备,与其保护的对象——电网一次设备(ConductingEquipment)建立多对多的关系,即多个导电设备可以由多个保护设备进行保护。保护设备与其出口的保护动作开关(ProtectedSwitch)也是多对多的关系,表示多个开关可以由多个保护设备动作出口。保护动作开关不仅可以按照保护的动作信号来动作跳闸,还可以按照重合闸序列(ReclosedSequence)来执行重合闸,因此,它与重合闸序列建立了一对多的关系。为了描述具体原理的保护,CIM中定义了2个保护设备的子类:同期检查继电器类(SynchrocheckRelay)和电流继电器类(CurrentRelay)。
该保护模型存在如下不足。
1)保护模型过于简单。
描述具体原理的保护仅有2类,在进行实际保护建模时,每当增加一种新的保护,就需要从保护设备扩展出相应的子类,建模很不方便,而且对保护类型划分的不同会引起模型分歧。
2)保护原理描述不全。
模型对保护原理的描述仅体现在可以从保护设备扩展不同的子类,而对具体保护的原理描述不全面。
3)保护设备一般包含了多种保护原理的保护。
例如:一套线路保护装置通常包含差动保护、距离保护、电流保护等,这种情况在该保护模型中没有体现。
4)保护设备与其输入输出信号之间的关系不完整。
该模型仅仅描述了保护设备与其出口的保护动作开关之间的关系,但缺少保护跳闸出口模型。不仅如此,该模型还缺少保护输入信号与保护设备之间的关系。
2 基于CIM扩展的通用保护模型
保护建模应考虑模型的通用性,应从保护原理出发,屏蔽各厂家保护设备的差异,同时又能够完整表达实际电网中保护装置的各种定值、控制字、软硬压板、动作信号等信息。
本文根据保护应用分析的实际需求,对IEC 61970 CIM进行了扩展,基于通用保护建模思想,建立了电网保护模型,如图2所示。
基于CIM扩展的通用保护模型由保护装置、保护装置模型以及通用保护模型3个部分组成。其中,保护装置部分描述了电网中各个具体的保护装置对象,即保护装置实例;保护装置模型部分按保护装置类型描述了各保护装置的模型,每一种实际保护装置类型对应一个保护装置模型对象;通用保护模型部分是对保护装置模型的进一步抽象,它不涉及具体的保护装置,而是基于保护原理对不同类型保护装置进行语义和功能上的规范。以下分别描述通用保护模型的各个部分。
2.1 保护装置
保护装置类(ProtectionEquipment)直接采用CIM中的保护设备类,它与电网一次设备之间的关联关系通过导电设备类(ConductingEquipment)来建立。除了保护装置类外,保护装置的描述还有其他8个类。保护跳闸出口类(ProtectionTrip)用于描述保护装置的跳闸出口信息,它与保护装置类建立一对多的关系,表示每台保护装置可以有多个跳闸出口。跳闸开关类(TripBreaker)用于描述保护装置实际动作跳闸的开关,它与保护跳闸出口类建立一对多的关系,表示每个跳闸出口可以有多个跳闸开关。跳闸开关类与一次设备的开关类(Breaker)建立1∶1的单向引用关系。保护装置定值类(ProtectionSetValue)用于描述保护装置各定值的当前信息,它与保护装置类建立一对多的关系,表示每台保护装置可以有多个保护定值。保护动作信号类(ProtectionAction)用于描述保护装置各动作信号的实际状态,它与保护装置类建立一对多的关系,表示每台保护装置可以有多个动作信号。保护装置状态信号类(ProtectionStatus)用于描述保护装置自身的当前状态信息,它与保护装置类建立一对多的关系,表示每台保护装置可以有多个状态信号。保护装置开入开出类(ProtectionInOut)用于描述保护装置实际连接的开入开出信号的状态信息,它与保护装置类建立一对多的关系,表示每台保护装置可以有多个开入开出信号。保护装置压板类(ProtectionPlate)用于描述保护装置各压板信号的实际状态信息,它与保护装置类建立一对多的关系,表示每台保护装置可以有多个压板信号。保护装置故障信息类(ProtectionFault)用于描述保护装置上送的故障信息,它与保护装置类建立一对多的关系,表示每台保护装置可以有多个故障信息。
2.2 保护装置模型
保护装置模型类(ProtectionEquiMdl)按保护装置类型建模,每一个保护装置模型对象代表一种保护装置类型。保护装置模型类与保护装置类之间建立1∶n的关联关系,即每一个保护装置模型对象对应多个保护装置实例。除了保护装置模型类外,保护装置模型的描述还有其他8个类,分别为保护跳闸出口模型类(ProtectionTripMdl)、保护跳闸控制字模型类(ProtectionTripWordMdl)、保护定值模型类(ProtectionSetValueMdl)、保护动作信号模型类(ProtectionActionMdl)、保护装置状态信号模型类(ProtectionStatusMdl)、保护装置开入开出模型类(ProtectionInOutMdl)、保护装置压板模型类(ProtectionPlateMdl)以及保护装置故障信息模型类(ProtectionFaultMdl),分别用于描述保护装置的跳闸出口、跳闸控制字、定值、动作信号、装置状态、开入开出、压板、故障信息等方面的静态模型信息。例如:保护定值模型类中包含了定值名称、缺省定值、最大值、最小值等属性。它们与保护装置模型类分别建立一对多的引用关系。此外,保护跳闸控制字模型类与保护跳闸出口模型类建立一对一的引用关系,表示每个跳闸控制字可以对应一个保护跳闸出口。
2.3 通用保护模型
利用上述保护装置和保护装置模型类可以很好地描述电网中实际存在的各种保护设备及输入输出关系,但它是从设备出发的,缺少对保护原理的分类描述;另一方面,上述模型没有考虑不同厂家保护设备的差异性,缺少对不同厂家保护设备信号语义和原理的统一规范。因此,本文提出了通用保护模型。
通用保护模型部分描述了保护的通用模型,这部分模型从保护的原理出发,屏蔽了各保护设备厂家的装置差异,建立了通用保护装置模型类(GenProtectionEquiMdl)和通用保护单元模型类(GenProtectionUnitMdl),从通用保护模型类(GenProtectionMdl)继承。此外,通用保护模型的描述还包括其他6个类,分别为通用保护装置状态信号类(GenProtectionStatus)、通用保护装置开入开出类(GenProtectionInOut)、通用保护装置压板类(GenProtectionPlate)、通用保护装置故障信息(GenProtectionFault)、通用保护动作信号类(GenProtectionAction)以及通用保护定值类(GenProtectionSetValue)。其中,前4个类分别与通用保护装置模型类建立一对多的关联关系,后2个类与通用保护模型类建立多对多的关联关系,这主要是考虑到保护动作信号和保护定值可能关联保护单元也可能关联保护装置本身。
例如:对于线路保护,通用保护单元模型类可建立的模型对象包括纵联保护、距离保护、过流保护、过压保护等,也可进行更详细的建模(如对纵联保护可进一步细分为零序方向纵联、工频变化量方向纵联、距离纵联、电流纵联等)。通用保护装置模型类可根据一次设备类型来建模,如通用线路保护装置模型、通用母线保护装置模型等。
对于其他模型类,以通用保护定值类为例,如通用保护单元模型的一个对象“距离Ⅰ段”下可建立接地距离Ⅰ段定值和相间距离Ⅰ段定值这2个通用保护定值对象。
通用保护模型对不同厂家保护设备语义的统一规范可举例解释如下:假设A厂家某保护设备距离Ⅰ段的保护定值名称为“接地距离1段定值和相间距离1段定值”,B厂家某保护设备距离Ⅰ段的保护定值名称为“接地距离一段定值和相间距离一段定值”,虽然都是距离Ⅰ段定值,但名称并不相同,为了规范不同厂家距离Ⅰ段定值名称,在通用保护模型中建立2个通用保护定值对象——接地距离Ⅰ段定值和相间距离Ⅰ段定值,不同厂家的距离Ⅰ段定值均用这2个定值来统一规范。
3 扩展保护模型与原模型的对比
与原保护模型相比,本文提出的扩展保护模型有如下优点。
1)建立了保护装置模型类,每一类保护设备作为一个保护装置模型对象,只建模一次即可,大大减少了建模工作量;新增保护设备类型时,只需增加保护装置模型对象,不需要扩展新的模型类。
2)通过抽象,建立了通用保护模型类,屏蔽了各保护设备厂家的装置差异,从保护原理出发描述保护模型,使保护模型具有很强的通用性。利用通用保护模型中的通用保护单元模型类,可以建立纵联保护、距离保护、电流保护等各种保护原理的通用保护单元模型,每一种保护原理的保护单元作为对象存在,而无须扩展新的子类,提高了建模的方便性。
3)对保护设备进行了完整、全面的描述,包括定值、动作信号、控制字、跳闸出口、压板、开入开出、状态信号及故障信息等,保护设备与其输入输出信号之间的关系明确。
4 应用实例
南方电网继电保护决策支持系统利用电网实时运行信息对继电保护定值进行在线校核和整定,及时发现电网各种运行方式下的不合理定值,以排除继电保护定值隐患,提高电网运行的安全性。系统不仅需要利用实时电网拓扑和实时电网状态,还需要保护装置配置和各种定值信息,因此,需要建立适用于继电保护专业的包括电网一、二次设备模型及参数的电网综合模型数据库,作为继电保护决策支持系统基础信息平台,为继电保护综合应用提供基础模型和数据。
利用本文提出的通用保护模型,结合一次模型,在南方电网继电保护决策支持系统中建立了包括电力系统一、二次模型在内的电网综合模型。
一次模型来源于总调EMS,即由EMS将电网一次模型以CIM/可扩展标记语言(XML)格式导出,电网图形以可缩放矢量图形(SVG)格式导出,并发布给南方电网继电保护决策支持系统,后者检测到EMS模型的变化,将一次模型自动导入系统中,形成电网一次模型。一旦EMS模型发生新的变化,重复上述过程,保持南方电网继电保护决策支持系统与EMS一次模型的一致性。
二次模型仅考虑保护模型,来源于继电保护及故障信息系统和继电保护整定软件,这2套系统均含有保护模型,但需要相互补充才能构成完整的二次模型。保护模型导出时,不仅要导出保护装置信息,还要将保护装置与一次设备之间的关联关系导出,利用模型拼接技术,将一次模型与二次模型拼接成电网综合模型。由于一次模型和二次模型来自不同的自动化系统,各自的命名规则并不相同,因此,模型拼接需要考虑一、二次模型名称匹配问题。涉及的名称匹配问题包括:①EMS一次设备与继电保护及故障信息系统一次设备、继电保护整定软件一次设备名称匹配;②继电保护及故障信息系统保护设备与继电保护整定软件保护设备名称匹配。名称匹配采用自动匹配与手动匹配相结合的方式,匹配顺序为先一次设备后二次设备,一次设备的匹配按设备层次进行。自动匹配根据预先定义的字符串匹配规则进行,通过自动匹配可以解决绝大部分设备名称的匹配问题;对自动匹配未成功的设备,系统提供手动匹配工具,通过人工对照,进行手动匹配。
利用一次模型与二次模型之间的关联关系,通过模型合并技术,将一次模型、二次模型合并成电网综合模型,作为继电保护决策支持系统的基础模型。除模型外,系统还从EMS获取E语言电网实时量测信息,从继电保护及故障信息系统获取实时保护定值和故障录波文件,从继电保护整定软件获取整定保护定值,以上数据与电网综合模型相结合,构成继电保护决策支持系统的基础信息平台。利用该信息平台,实现了保护定值在线校核和整定、故障波形分析等应用分析功能。
5 结语
信息集成和共享是目前电力企业信息化发展的重要方向,其基础就是要建立包括电网一、二次模型在内的综合电网模型。本文对CIM进行了扩展,提出了一种通用保护模型,与电网一次模型一起共同构成了电网全模型,在此基础上可方便开展各种基于保护信息的电网应用分析,例如电网故障诊断、保护定值在线整定和校核等。进一步的工作还包括在电网一、二次模型的基础上扩展各种自动化专业模型,最终形成电网全景模型,实现自动化信息的互联互通和统一维护,彻底消除各自动化系统之间的信息壁垒。
摘要：电力企业一体化信息平台要求建立包括一、二次模型在内的电网综合模型,满足各种基于保护信息应用分析的实际需求。目前使用的IEC 61970公共信息模型(CIM)基本上只包含一次模型,没有覆盖到二次模型。文中分析了CIM中保护模型的不足,提出了一种基于CIM扩展的通用保护模型,该模型对保护设备描述全面,并能够屏蔽不同厂家保护设备的差异,具有良好的通用性和可扩展性。提出的通用保护模型已应用于南方电网继电保护决策支持系统中,表明该建模方法有效、可行。
扩展性保护 第4篇
近些年来世界各地频繁发生停电事故,其中多次事故的发生或扩大都与继电保护的不正确动作有关。北美电力可靠性委员会(NERC)统计了17年的事故数据发现63%的电力系统事故和保护不正确动作有关[1],国际大电网会议(CIGRE)在1995年的报告中指出27%的电力系统事故由保护不正确动作引起[2]。继电保护整定与在线校核[3]、考虑继电保护的在线运行风险评估[4]和继电保护仿真[5]已成为调度自动化系统重要的组成部分。这些系统都需要共同的继电保护模型和仿真算法,而目前国内并没有统一的继电保护模型标准。
国际电工委员会(IEC)提出了IEC61850系列标准和IEC61970系列标准。IEC61850系列标准[6]是变电站通信网络与系统的国际标准,是未来变电站自动化系统和智能设备功能、信息、交互设计的主要依据。在IEC61850中,有关于继电保护及应用的信息模型的定义,但其目标是使不同厂家的保护装置实现无缝连接,不适合继电保护定值整定及管理系统使用。IEC61970系列标准[7]即能量管理系统应用程序接口(EMS-API)标准,该标准的定义使电力系统各种应用以及EMS系统能够不依赖信息的内部表示存取公共数据和交换信息。公用信息模型(CIM)是总的EMS-API框架的一部分,提供能量管理系统信息的一个综合逻辑视图。基于EMS能方便进行保护定值的校核和整定,因此需要在CIM中扩展继电保护的模型,以方便进行保护定值的整定和校核。
本文提出了适合国内电网实际情况的继电保护CIM扩展,并在四川德阳电网的DTS系统得到应用。
1 继电保护仿真模型
1.1 继电保护模型分类
继电保护按照保护的设备类型可以分为线路保护、变压器保护、母线保护、发电机保护以及电容器保护。
线路保护的模拟是DTS保护仿真中最重要的部分,常见的线路保护类型有:
(1)距离型保护。相间距离I段(偏移特性阻抗继电器)、相间距离II段(偏移特性阻抗继电器)、相间距离III段(偏移特性阻抗继电器)、接地距离I段(偏移特性阻抗继电器)、接地距离II段(偏移特性阻抗继电器)、接地距离III段(偏移特性阻抗继电器)、相间距离I段(多边形特性阻抗继电器)、相间距离II段(多边形特性阻抗继电器)、相间距离III段(多边形特性阻抗继电器)、接地距离I段(多边形特性阻抗继电器)、接地距离II段(多边形特性阻抗继电器)、接地距离III段(多边形特性阻抗继电器)。
(2)电流型保护。电流速断、限时电流速断、定时限过电流、相间过流、零序过流、零序电流I段、零序电流II段、零序电流III段、零序电流IV段、不灵敏零序电流I段、不灵敏零序电流II段。
(3)复合型保护。复合电压电流速断、复合电压方向过流、电压闭锁电流速断、电压闭锁方向过流、低压闭锁电流速切、复合电压闭锁过流、零序电流I段正、零序电流II段正、零序电流I段反、零序电流II段反、间隙过电压、非全相保护、负序过流。
(4)其他类型保护。高频保护、方向高频保护、相差高频保护、失灵保护、平衡保护、自动重合闸。
本文将以线路保护为重点,进行介绍。
1.2 基于组件的模型[8,9]
每个具体继电保护设备的构成都比较复杂,但不同的设备之间往往有相同的功能模块。采用“元件-组件-设备”思想,先由底层构造组件,再由组件构成设备,这样可以保证仿真软件的可扩展性。
如图1,一般的继电保护设备都由以下几部分组件构成:
以距离保护为例,它的模型框图如图2所示。
从图2可以充分看到组件带来的好处。当阻抗判断组件的特性不同时(如分别为偏移圆特性和多边形特性),仅需要替换这一组件就可以定义新的模型。而当出现新的特性时,也仅需要实现这一组件。这样,无需修改程序就能适应二次设备的发展。
2 继电保护CIM模型的扩展
在调度中心中存在很多系统都涉及继电保护模型,例如:保护信息管理系统、保护整定系统、EMS系统和DTS系统等等。因此,非常有必要建立统一的标准模型以便于信息交换。
如图3所示,在CIM中增加了Protection包,对继电保护模型进行定义,具体内容如图4,新增的类包括Protection Equipment、Current Relay、Synchrocheck Relay、Reclose Sequence。
Protection Equipment类定义一套保护装置,它从Conducting Equipment(线路设备)取量测,保护动作后发跳闸命令到Breaker(断路器)。
Synchrocheck Relay类定义纵联保护类型,如纵联电流差动保护。Current Relay类定义其他保护类型,如相间距离保护一段。Reclose Sequence类,定义了自动重合闸的类型,如单相重合闸。
各类包含的属性如表1。
3 继电保护CIM模型的XML文件
根据上一节的继电保护的CIM定义,我们可以生成如下格式的XML文件,用于保护模型的交换。
上面的XML文件片段描述了线路古五东线在变电站五里堆站侧的接地距离I段和接地距离II段的模型。在该XML文件中,同一线路的所有保护集中在
(1)保护的描述域。ID为保护的名称;DESC为保护的说明;PT_H为电压一次值;PT_L为电压二次值;CT_H为电流一次值;CT_L为电流二次值;ONUSE为投退状态;NAME为保护名称。
(2)跳闸开关的描述域。ID为开关名称;TMDL为延迟时间;ONUSE为投退状态。
(3)定值的描述域。ID为定值名称;VALTYP定值类型;ONUSE为投退状态;VAL1为保护定值1;VAL1为保护定值2。
变压器保护也可以按类似格式的XML文件描述,限于篇幅不再赘述。
4 继电保护仿真流程
继电保护仿真可以分为逻辑仿真和定值仿真两种方法[8,9,10]。
继电保护逻辑仿真是根据继电保护的动作原理,仿真软件根据电力系统模型发生的故障的地点、类型和持续时间,触发对应的开关动作;若存在保护拒动和误动、开关拒动和误动以及其他异常工况等情况,仿真软件能够依据保护之间的配合关系和电网的拓扑关系,触发后备保护的动作。继电保护逻辑仿真过程中,不计算系统的故障电流,只计算开关变位后的稳态潮流分布,因此计算速度非常快。由于继电保护逻辑仿真具有计算速度快、可靠,以及保护动作原理能被清晰地展现的优点,所以广泛应用于培训调度员和联合反事故演习中。
与定值保护相比,DTS中的逻辑保护可以使调度员在稳态的情况下设置各种设备的各种类型的故障,根据得到的故障位置、故障类型和故障时延等数据快速和准确地模拟故障引起的保护和相应的开关动作的情况以及保护或开关拒动时后备动作的情况。
(1)继电保护定值仿真
继电保护定值仿真是通过电力系统模型的故障计算,来计算出发生故障后全系统的电流、电压分布,仿真软件根据继电保护的动作定值与当前系统计算值进行比较来决定继电保护是否动作。定值保护仿真计算的主程序流程框图如图5、图6。
继电保护定值仿真是通过电力系统模型的故障计算或暂态时域仿真计算,来计算出发生故障后全系统的电流、电压分布,仿真软件根据继电保护的动作定值与当前系统计算值进行比较来决定继电保护是否动作。继电保护定值仿真需要持续计算故障发生时期内以及保护相继动作后电网的故障电流和电压分布,因此计算量较大。继电保护定值仿真的优点是能真实地展现电力系统发生故障后保护的动作,以及保护拒动或开关拒动所引起的多级保护的配合动作情况。其缺点是需要维护继电保护的所有定值、以及确保电网模型与实际电网一致以及较合理的外网等值模型,否则继电保护仿真结果的正确性难于保证。继电保护定值仿真一般应用于DTS的保护定值的校核研究和暂态仿真中。
(2)继电保护逻辑仿真
继电保护逻辑仿真是根据继电保护的动作原理,仿真软件根据电力系统模型发生的故障的地点、类型和持续时间,触发对应的开关动作。继电保护的仿真是由故障事件驱动的,在正常情形下,事件处理器每隔5 s周期性地驱动电力系统模型,来计算系统潮流和周期内的长期动态过程。当有事故发生时,事件处理器完成事件的接收、处理并负责提供相应的故障信息,立即驱动逻辑保护的仿真计算,以确保对事件响应的实时性。逻辑保护仿真计算的主程序流程框图如图7、图8。
故障发生后,程序首先判断是何种设备发生了故障并调用相应的函数,进而根据此类故障及设备的特点搜索相应的开关,查找此开关上是否装有对应的保护,最后通过时延判断动作相应的保护和开关。
但是实际情况中并不是所有的保护和开关都能正常工作的,因此对保护和开关拒动误动的处理必不可少。在每一种设备故障的函数中都包含若干个判别函数,处理开关或保护的拒动时相邻设备作为后备动作,各判别函数之间也存在相互调用。例如母线故障开关拒动时,与之相连线路上的保护作为后备动作,这就需要在母线保护中调用线路保护的函数。
逻辑保护最大的特点就是不需要判断保护的整定值,它只需要故障类型、故障持续时间、故障位置等故障信息及安装的保护类型,保护的动作时延等保护安装信息的数据。因此计算速度非常快。
与定值保护相比,逻辑保护仿真具有计算速度快、可靠,以及保护动作原理能被清晰地展现的优点,所以广泛应用于培训调度员和联合反事故演习中[5,10]。
5 小结
本文提出的方法已应用于实际地区电网的DTS系统中。该系统从保护整定系统中以本文提出的CIM模型标准导出保护模型的XML文件,然后导入到DTS系统中。采样本文提出的方法很好地解决DTS继电保护模型维护工作量大,更新不及时等问题。本文提出的模型可以广泛应用到调度中心其他系统中,具有推广价值。
参考文献
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扩展性保护 第5篇
其中:CIS (customer information system) 客户信息系统, 而GIS (geographic information system) 地理信息系统、AM/FM (Automated Mapping/Facilities Management) 自动成图/设施管理系统, OMS (Outage Management Solutions) 断电管理系统和DA (distribution automation) 自动配电系统, 以及仪表 (meters) 等构成智能电网的系统结构。覆盖整个电网的信息交互是实现电力传输和使用的高效性、可靠性和安全性的基础。通信网络支持了配电与用电网络、输电网络、乃至用电市场的信息交换[1]。
1 策略研究
智能电网信息安全性包括信息采集、使用、传输的安全问题, 也要考虑非电力信息的安全性问题, 以便智能电网的通信网络向其它领域扩展。此外, 我国不仅有一般电网安全等级要求, 还有大量特殊行业的用电信息安全问题。作为一个技术专题, 智能电网安全将单列, 但通信网络设计中必要将安全性融入其设备和网络的构建过程, 构建安全的通信网络[2]。
1.1 构建纵深的防御体系
智能电网中通信网络在采取由点到面的各种安全措施时, 在系统整体上还应保证各种安全措施的组合从外到内构成一个纵深的安全防御体系, 保证信息系统整体的安全保护能力。应从通信网络、局域网络边界、局域网络内部、各种业务应用平台等各个层次落实本标准中提到的各种安全措施, 形成纵深防御体系。
1.2 采取互补的安全措施
智能电网中通信网络在将各种安全控制组件集成到特定信息系统中时, 应考虑各个安全控制组件的互补性, 关注各个安全控制组件在层面内、层面间和功能间产生的连接、交互、依赖、协调、协同等相互关联关系, 保证各个安全控制组件共同综合作用于信息系统的安全功能上, 使得信息系统的整体安全保护能力得以保证。
1.3 保证一致的安全强度
在发生身份鉴别、访问控制、安全审计、入侵防范、安全标记等行为时, 分解到信息系统中的各个层面, 在实现各个层面安全功能时, 应保证各个层面安全功能实现强度的一致性。应防止某个层面安全功能的减弱导致系统整体安全保护能力在这个安全功能上消弱。如要实现双因子身份鉴别, 则应在各个层面的身份鉴别上均实现双因子身份鉴别;要实现强制访问控制, 则应保证在各个层面均基于低层操作系统实现强制访问控制, 并保证标记数据在整个信息系统内部流动时标记的唯一性等。
1.4 建立统一的支撑平台
智能电网中通信网络多数安全功能 (如身份鉴别、访问控制、数据完整性、数据保密性、抗抵赖等) 为了获得更高的强度, 均要基于密码技术, 为了保证信息系统整体安全防护能力, 应建立基于密码技术的统一支撑平台, 支持高强度身份鉴别、访问控制、数据完整性、数据保密性、抗抵赖等安全功能的实现[3]。
1.5 进行集中的安全管理
采取统一安全策略、统一安全管理等要求, 为了保证分散于各个层面的安全功能在统一策略的指导下实现, 各个安全控制组件在可控情况下发挥各自的作用, 应建立安全管理中心, 集中管理信息系统中的各个安全控制组件, 支持统一安全管理。
2 通信安全保护策略实施
2.1 通信安全
智能电网中通信网络应保证主要网络设备的业务处理能力具备冗余空间, 满足业务高峰期需要;保证网络各个部分的带宽满足业务高峰期需要;在业务终端与业务服务器之间进行路由控制建立安全的访问路径;绘制完整的网络拓扑结构图, 有相应的网络配置表, 包含设备IP地址等主要信息, 与当前运行情况相符;根据各部门的工作职能、重要性和所涉及信息的重要程度等因素, 划分不同的子网或网段, 并按照方便管理和控制的原则为各子网、网段分配地址段;对单个系统单独划分安全域, 系统由独立子网承载, 每个域的网络出口应唯一;采用冗余技术设计网络拓扑结构, 提供主要网络设备、通信线路的硬件冗余, 避免关键节点存在单点故障;按照对业务服务的重要次序来指定带宽分配优先级别, 保证在网络发生拥堵的时候优先保障重要业务服务的带宽。
2.2 业务类型与逻辑网络
根据业务的类型、功能、阶段的不同, 对智能电网中通信网络进行逻辑划分, 不同类型的业务之间会存在重要程度、环境、用户数量等方面的差异, 这些不同会带来安全需求和受破坏后的影响程度的差异, 例如, 支撑信息处理为主的通信网络系统, 其重要性体现在信息的安全性, 而支撑业务处理为主的通信网络系统, 其重要性体现在其所提供服务的连续性和稳定性。因此, 可以按照业务类型的不同划分为不同的逻辑网络[4]。
2.3 位置与物理网络
根据物理位置的不同, 对智能电网中通信网络进行物理划分。由于物理位置的不同, 信息系统面临的安全威胁等级会存在较大差异, 不同物理位置之间通信信道的不可信, 使不同物理位置的信息系统也不能视为可以互相访问的一个安全域, 即使等级相同可能也需要划分为不同的信息系统分别加以保护。
3 通信网络扩展策略研究
3.1 建立统一管理性的可维护型网络
所构建的网络不仅需要考虑初期的建设成本, 更重要的是运行维护成本和能力。多信道并行网络技术特征和资产特征差异大, 如:移动的无线网络和固定的有线网络其管理复杂度和方法差异, 公司内部网络和租用的电信网络的资产有不同。保障智能电网的信息传输能力就必须考虑对通信网络控制策略问题, 实现可在线维护的通信网络也必须考虑统一管理问题, 及时发现、定位、排除故障, 进一步支持智能电网的安装、运行维护[5]。
3.2 支持智能电网的多业务支持扩展
智能电网在支持配电和用电等基本电力业务的同时, 进一步考虑其它业务支持问题, 其重点是通信类业务支持, 向传统的电信接入领域渗透。随着光纤的大规模铺设, 通信资源瓶颈将得到彻底解决, 提高了多样化服务能力。但是, 目前的电力公司的通信体制基于公司内部私有协议构成, 因此目前就需要考虑通用的通信标准兼容问题, 尤其是IP网络。
应急通信和办公自动化支持是公司内部需要解决的通信类业务, 其中, 重庆市电力系统的应急通信应该考虑到特殊的地貌特征, 以无线通信 (包括卫星通信) 为主, 应急通信装备功能上不仅包括一般电信业务, 也要考虑成为智能电网的应急通信平台。在IP网络化前提下, 通信系统应该支持企业内部的话音、数据、图像、多媒体等业务。智能家居和物联网是智能电网推广的利器, 可以从家庭到小区用电管理, 利用无所不在的电力线等技术手段构成广泛的物联网。
参考文献
[1]王厌红.智能电网研究综述[J].广西电力, 2009 (6) :61-63.
[2]王树鹏, 云晓春, 余翔湛.容灾的理论与关键技术分析[J].计算机工程与应用, 2004 (28) :21-26.
[3]朱红儒, 齐旻鹏.应加强对物联网安全举措[M].北京:中国移动研究院, 2010.