智能变电站继电保护故障可视化分析方案

　　继电保护装置是电力系统的重要组成部分，保障系统的安全运行。然而继电保护装置运行中容易发生很多故障，会对继电保护作用产生影响。本文分析了职能变电站继电保护存在的问题，进而提出故障可视化方案分析。

　　继电保护在电力系统发生故障时，能够快速切除故障设备，以保障系统的正常运行。传统的故障分析法一般是通过查看保护装置的动作和录波的打印报告，分析故障录波器的录播来发现故障，程序非常繁琐，无法追踪到装置内部工作情况和潜在问题。

　　一、智能变电站故障可视化概述

　　智能变电站向全面支撑调控一体化转变，其中在此基础上的智能告警和故障信息分析决策功能是其高级应用的最重要技术之一。主要表现为：挖掘事故中事件顺序记录、信号、保护装置以及故障录波等数据，对这些数据进行综合分析，以直观的可视化界面综合展示分析结果。

　　数据11是继电保护装置中间节点以及动态逻辑，其中监控主机、调度中心和动态记录装置为数据接收方。数据12是用于分析展示的故障录波信息，其中调度中心和综合应用服务器是数据接收方。工作原理为：通过保护故障记录信息流对继电保护故障进行可视化分析，综合分析应用服务器采集装置中间节点数据，再结合保护装置逻辑图、内部监控点数据，可视化展示分析结果。

　　二、G语言

G语言是由国家电力调度控制中心提出的电力系统图形描述规范，是基于公共信息模型中图形交换发展的新型电力系统图形描述语言，是可扩展标记语言标准基础上的纯文本语言，将基本绘图以外的常用电网图形符号定义成土元模板，生成简化图形的解析过程。

另外，G语言定义了连接线和端子，以及图形颜色和消隐，起到了描述图元连接关系的作用，具有对普通动态二维图形描述的功能。Key id在G语言的每一个图元中都定义了，用于解决图形和数据关联的问题。G语言将电力设备和电网信息通过图形的方式表达出来，并作为高效存取以及交换电力图形、数据的支持，具有较强的通用性。

　　三、保护逻辑图的描述方法

　　1、 保护逻辑图基本图元

　　基本图形元素：A.状态量输入：key id取中间节点文件状态通道号，有一个输出端子，输出端子的key id 取通道号值。B.状态量输出：key id 取状态信号通道号，有一个输入端子，其key id 取对应通道号值。C.“与/或”门：其中key id是自定义，储存判断结果，包含输出、输入端子，8进1出为支持最大。

　　各个基本图元的属性都含位置坐标，图元实例化用于描述元件在图形中的位置，连接线存在多个拐点，为表达其位置关系含有对各位指属性。

　　2、保护逻辑图的逻辑关系

　　保护逻辑图绘图操作是使用预定义的基本图形元素、基本绘图元素，其中各图元素的连接关系由连接线决定，并将其联系关系储存在图元实例。基本图形元素key id用作中间节点文件数据传递、结果判断。各基本图形元素以及连接线内部存在保护逻辑图的逻辑关系。

　　3、 中间节点文件

　　中间节点文件分为中间文件和描述文件，其文件后缀分别为：.mid/.d e s.中间文件存储模拟量、相对时标、开关量通道值。描述文件用于描述中间文件数据存储格式，一部分用作对中间文件的说明，包括模拟量名称、序号、模拟量量纲、

　　数字量名称和类型、;另一部分用于存储保护逻辑图。描述部分d e s标记，则G标记图形部分。

　　四、故障可视化分析

　　1、生成故障信息

　　继电保护装置启动后会产生故障录波文件、动作情况简报文件、故障信息文件、中间节点文件。其中，当装置启动故障录波文件和中间节点文件会同时产生两段时间一致的记录。故障录波文件仅包含本次启动的概要信息，用于初步故障分析，而中间节点文件包含了故障录波文件信息之外，还包含了保护装置内部逻辑的动作详细数据，主要用于对故障详细的分析。

　　2、事故可视化分析

　　故障录波分析工具是保护逻辑可视化分析的载体，其结合了中间节点文件、故障简报、故障录波文件，并以时间作为线索进行综合分析，将故障过程中各个保护功能原件的逻辑，按照时间先后顺序清晰化的再现。

　　保护逻辑图在进行可视化分析过程中，图形绘制将各节点动作情况在基本图元定义为高亮显示。其中，每个图元包含1个用于表示图元状态的state;图元内部对象包含用于表示图形元素、所有被定义元素的s t a。图形根据不同值显示不同风格就是st a的功劳。连接线根据key id 3的值进行条件绘制，st a为0，绘制黑色线;为1，绘制红色线。这样可使显示更加简介直观。

　　3、 互操作方式分析

　　G语言作为电力系统标准的图形描述语言，被保护逻辑图用作自描述，以及G图形处理工具被综合应用服务器用作解析，实现不同厂家之间的互操作。由于各厂家在实际运用中采用不同操作习惯，所以互操作方式一般分为两种情况：

　　(1)采用G语言方式的厂家，不需要做其他工作，直接配合，并可以保证故障分析风格显示一致;

　　(2)当厂家采用其他方式，那么即安装调试可视化故障分析插件便可。此外，不管该工程有多少型号装置都只需要一个插件足够，无需多个插件。可视化分析app使用条件：附加参数调用，文件名file为全路径，.cf g为后缀，波形通过“.ex e file”调用。

　　五、实际应用分析

　　保护逻辑图G语言生产模块的开发，是根据继电保护逻辑图的自描述方案，并由可视化逻辑设计软件集成。在对程序便宜进行保护时，可视化回放G语言保护逻辑图文件是根据程序设置自动生成，并且保护程序代码包含了此文件，为保护程序以及可视化保护逻辑图的一致作重要保障。中间节点文件在保护装置启动时录播自动产生，并存于.d e s文件当中。

　　其配套解决模式是在G语言继电保护逻辑图自描述方案基础之上开发的，并集成与波形分析工具，波形分析工具同时也会增加保护逻辑图故障可视化回放功能，并在录波文件启动时自动打开中间节点文件，同步回放和分析可视化保护逻辑图以及故障波形。

　　整个过程简述：保护装置启动会自动生成故障简报文件、故障录波文件、中间节点文件以及扰动通知，然后故障信息文件通过故障录波器从文件服务调取和上传。由此可见，故障录波器、调度端口、综合应用服务器都是具有故障可视化分析功能的。

　　六、结语

　　综上所述，本文提出的继电保护装置故障可视化分析方案，保护逻辑图采用了电力系统图形标准描述规范，也就是G语言进行自描述，通用G语言解析工具被后台服务器用作解析保护逻辑图和可视化回放分析。该方案不仅解决了设备间的互操作问题，还解决了保护程序和逻辑图不符合的问题，通用性和操作性都很强。

　　作者：屈博仁 来源：中国科技博览 2016年1期