基于WAMS的智能电网保护控制系统的策略研究

陈亚琨　李晓洁　李云松　王一妹

【摘 要】广域测量系统（WAMS，Wide Area Measurement System）作为智能电网保护控制系统的信息来源，其通信网络性能也成为智能电网保护系统的研究热点。在电网生产中，重要线路保护通道一般应具备两条独立的路由，满足“双设备、双路由、双电源”的要求。为了提高保护业务抵抗多点通道故障的安全可靠性，增强保护业务抗风险能力和通信通道组网灵活性，目前具备A/B双通道的保护设备正在逐步替换原有的单通道保护设备，但在运行中存在通道组网方式复杂、加重传输设备保护业务重载、不利于快速故障定位等问题，本文旨在结合主要保护通道组织方式，并根据实际生产运行情况提出安全可靠经济的通道组织方式，为智能电网保护控制提供新的分析手段，从保护控制层面有力支撑国家的坚强智能电网发展战略。

【关键词】电力系统通信;WAMS;继电保护;A/B口保护装置;通信运行方式

中图分类号： TM743;TM930 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2019）30-0053-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.30.025

0 引言

当前输电线路的保护业务组织方式主要有三种，第一种是两套保护装置均为单口配置，每套装置配置一条通信通道;第二种是两套保护装置均为A/B口配置，每套装置配置两条通信通道;第三种是保护装置为单口配置，通信通过加装2M 1+1切换装置实现双通道运行。为了提高保护业务抵抗多点通道故障的安全可靠性，保护业务的通信通道双重化配置是目前最为安全、有效、便捷的方式。本文在梳理分析当前主要保护通道组织方式的基础上，根据实际生产运行情况，探讨安全可靠经济的通道组织方式。

1 保护装置与通信通道接线方式梳理

当前输电线路继电保护装置生产厂家主要有国电南自、南瑞继保、北京四方、许继、长园深瑞及ABB等，继电保护装置接口形式可分为单口和双口两种，主流通信通道的类型为光纤专用芯及2M复用。

传输设备的2M复用信号通过保护接口装置进行电光转换，再通过光纤和保护装置进行接口对接。单口光纤专用芯接线方式无需通过保护接口装置进行转接，直接通过光纤专用芯和保护装置进行对接。

传输设备的两路2M复用信号分别通过两套保护接口装置进行电光转换，再通过光纤分别和保护装置的A/B口进行对接。双口光纤专用保护芯接线方式一路信号采用光纤专用芯，另一路信号采用2M复用形式分别和保护装置的A/B口进行对接。光纤和2M复用混合接线方式一路信号采用光纤专用芯，另一路信号采用2M复用形式分别和保护装置的A/B口进行对接。

1 输电线路保护业务通信通道承载方式分析

目前电网生产中承载保护业务的通信通道形式比较多样，主流为2M复用（需要配置保护接口装置）和光纤专用芯（无需配置保护接口装置），其中又以2M复用形式最具典型意义，下文以2M复用形式为例对线路保护业务承载方式进行分析与梳理其他通道形式以此类推。

1.1 线路两套保护装置均为单口

1.1.1 运行方式

线路的两套保护装置均为单口，每一套装置配置一条通道，两套装置通道相互独立，满足“三双”要求。通信光缆或设备单点故障时，单套保护装置通信中断，另一套装置通信正常，业务不中断，一次系统单保护运行。

1.1.2 运行风险分析

（1）调度监控：单套保护装置通过单套通信设备传输，组网简单明了，保护专业、通信专业只需要监控单套运行设备，监控压力小。

（2）运行检修：光缆、传输设备检修期间，通道需进行迂回，迂回、恢复期间线路单保护运行，安全风险较大;通信电源检修期间，保护接口装置退出运行，一次系统单保护运行，安全风险较大。

（3）应急保障：保护通道故障时，需保护专业、通信专业共同配合，手动切换至临时通信通道，通道恢复时间长。

（4）资源配置：每套保护配置一条通道，资源占用率低，通道配置容易。资源充足时，可配置冷备应急路由。

1.2 线路两套保护装置均为A/B口

220kV级以上电压等级变电站一般配置两套独立的传输设备，当输电线路的两套保护装置均为A/B口时，通常每套装置的A接口和B接口交替采用第一路由和第二路由（以下简称“一二、二一”路由方式，并以此类推），第一路由和第二路由满足“三双”要求，通信光缆或设备单点故障时，线路依然可保持双套保护运行。方式如图7所示。

1.2.1 运行风险分析

（1）调度监控：单套保护装置均通过双通信通道传输，保护专业监控工作不变，通信专业需对两条通道进行监控，监控压力较大。

（2）运行检修：光缆、传输设备、通信电源检修期间，保护业务安全性有所降低，但线路保持双套保护运行，检修灵活性较高，安全风险有所降低。

（3）应急保障：每套保护配置两条通道，单条路由故障，线路保持双套保护运行。

（4）通道资源配置：一条线路的两套保护需占用4条2M复用通道。通道方式安排难度大，导致或加重光缆、设备重载隐患，但可提高保护业务安全性。

1.3 线路一套保护装置為A/B口，另一套为单口

1.3.1 运行方式

部分线路存在一套保护装置为A/B口，另一套采用单口配置的情况，采用两条满足“三双”要求路由。

1.3.2 运行风险分析

（1）调度监控：保护专业监控工作不变，通信专业需对3条通道进行监控，监控压力较大。

（2）运行检修：光缆、传输设备、通信电源检修期间，保护业务安全性有所降低，但线路至少保证单套保护运行，检修灵活性较高，安全风险有所降低。

（3）应急保障：一套为A/B口时，另一套单口时，单条路由故障，线路至少保证单套保护运行。

（4）通道资源配置：一条线路的两套保护需占用3条2M复用通道。通道方式安排难度有所加大，导致或加重光缆、设备重载隐患，但可一定程度上提高保护业务安全性。

1.4 对比分析

调度监控方面，单口配置保护通道监控最为简单，其余配置模式下，监控通道数量及监控网管数量增多。运行检修、应急保障方面，两套保护装置均为A/B口的模式业务可靠性最高，两套保护装置均为单口的模式业务可靠性最低。资源配置方面，两套保护装置均为A/B口的模式下通道方式安排复杂，但提高了保护业务运行可靠性。

2 通信通道推荐组织方式

2.1 保护业务通信通道承载方式原则

保护业务的通信组网方式在保障安全的前提下应简单明了，易于维护，方便检修并具备一定的抗风险能力和应急能力，同时还应统筹考虑通信设备、光缆的“重载”情况。综合上述因素，并考虑线路业务可靠性、系统整体风险、资源情况，推荐以下两种通道配置模式：

2.1.1 专用纤芯+2M复用

随线路架设有光缆，线路长度在50km以下，且线路两端具备迂回的光纤路由时，线路保护通道宜采用“专用光纤+2M复用”配置模式，通道配置如图1所示。

图1 “专用光纤+2M复用”通道配置模式

通信资源满足三条路由的情况下，路由安排推荐为“一二、一三”模式（第一套保护装置A口采用路由通道1，B口采用路由通道2;第二套保护装置A口采用路由通道1，B口采用路由通道3）。其中，一通道指本体路由或最优路由，二、三通道为迂回路由。通信资源仅可满足两条路由的情况下，路由安排为“一二、一二”模式。

2.1.2 2M复用+2M复用

当线路长度在50km以上时，线路保护通道宜采用“2M复用+2M复用”方式，通道配置如图2所示。通信资源满足三条路由的情况下，路由安排推荐为“一二、一三”模式。通信资源仅可满足两条路由的情况下，路由安排为“一二、一二”模式。

3 结语

保护业务的通信通道双重化配置大幅度提高了保护业务抗风险能力和应急能力，降低了通信专业和保护专业抢修工作量，组网方式简单，易于维护，方便检修，除了本文中提到的A/B口组网方式外，在一些特定场景下，特别是在不满足A/B口保护装置改造条件的情况下，也可采用通道侧加装2M切换装置的方式进行通道双重化配置，但该方式引入额外的设备风险和信号时延，需关注两方面：一是合理选择装置类型、切换模式（有损切换/无损切换），确保通道在时延、可靠性等方面符合保护专业要求;二是需进一步开展相关研究和设备匹配工作，进一步完善相关运行规程和技术标准。

【参考文献】

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