論繼電保護(hù)信息化

劉敏峰

（江蘇省江陰市供電公司，江蘇 江陰 214400）

1 引言

繼電保護(hù)是電網(wǎng)安全的哨兵，在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)時(shí)代，繼電保護(hù)信息網(wǎng)絡(luò)建設(shè)無(wú)疑是現(xiàn)代化電網(wǎng)建設(shè)的重要組成部分。

繼電保護(hù)信息從功能與作用上可分為三大類，即：①繼電保護(hù)運(yùn)行信息；②繼電保護(hù)事故記憶信息；③繼電保護(hù)管理信息。其中繼電保護(hù)運(yùn)行信息所要求的實(shí)時(shí)性最強(qiáng)，這些繼電保護(hù)運(yùn)行設(shè)備發(fā)出的信息需要盡快得到運(yùn)行值班人員及調(diào)度值班人員識(shí)別，并作為電網(wǎng)事故處理的重要依據(jù)。繼電保護(hù)事故記憶信息在發(fā)生復(fù)雜電網(wǎng)事故特別在出現(xiàn)繼電保護(hù)異常動(dòng)作后，需要盡快傳遞到有關(guān)專業(yè)人員手中，在經(jīng)專業(yè)人員分析判斷后，為調(diào)度值班人員進(jìn)一步恢復(fù)電網(wǎng)提供支持，也是制定反事故措施的基礎(chǔ)。而繼電保護(hù)管理信息則與通用的MIS系統(tǒng)接近，除應(yīng)包括電網(wǎng)內(nèi)繼電保護(hù)運(yùn)行、管理信息和技術(shù)信息外，還應(yīng)包括有關(guān)科研、制造、設(shè)計(jì)和基建的有關(guān)信息，它們是提高繼電保護(hù)專業(yè)工作質(zhì)量和效率的關(guān)鍵。繼電保護(hù)信息網(wǎng)絡(luò)建設(shè)應(yīng)結(jié)合上述3個(gè)方面信息的不同特點(diǎn)進(jìn)行。

2 繼電保護(hù)裝置

繼電保護(hù)裝置隨著電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)經(jīng)過(guò)四代產(chǎn)品的演進(jìn)。第一代是機(jī)電式的傳統(tǒng)繼電器，第二代是晶體管半導(dǎo)體繼電器，包括分立元件和集成電路的。第三代是多功能處理器繼電器，第四代是計(jì)算機(jī)構(gòu)成的繼電器，簡(jiǎn)稱計(jì)算機(jī)繼電器.前三種都是對(duì)故障電流和電壓的模擬值進(jìn)行測(cè)定，在測(cè)得值超過(guò)其最大的整定值時(shí)，繼電器動(dòng)作，使斷路器跳閘。其中微處理器繼電器只是利用處理器執(zhí)行邏輯、診斷及通信功能.而第四代計(jì)算機(jī)繼電器是全部數(shù)字化操作，對(duì)電流和電壓進(jìn)行采樣，通常每秒采樣4次或8次把瞬時(shí)值轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式，再算出故障參數(shù)，輸出信號(hào)、動(dòng)作跳閘。并且具有邏輯、診斷、數(shù)字通信等功能。第三代與第四代的繼電器的優(yōu)缺點(diǎn)大致相同。主要是因?yàn)橛?jì)算機(jī)繼電器的可靠性還沒(méi)有深入人心。

計(jì)算機(jī)繼電器是有數(shù)據(jù)處理和存儲(chǔ)全新的多功能的用途，其優(yōu)點(diǎn)有如下幾點(diǎn)：

有連續(xù)監(jiān)控本身的功能。在發(fā)生誤功作之前，可以查出本身的故障，并且把故障信息遠(yuǎn)距離或就地發(fā)送到維修部門，得以及時(shí)處理故障。

有相當(dāng)大的靈活性。只要重新編制程序就可改變保護(hù)特性和整個(gè)保護(hù)方案。

可以算出故障參數(shù)，對(duì)故障前后的數(shù)據(jù)均可存儲(chǔ)為以后分析所用。

可以算出故障點(diǎn)的距離，便于迅逑找出故障點(diǎn)及時(shí)消除故障，這是迄今使用的計(jì)算機(jī)保護(hù)最普遍的一種功能。

具有通信能力，不僅與維修中心通信，還可以與其它計(jì)算機(jī)保護(hù)終端方面通信?？膳c輸電和配電系統(tǒng)正在發(fā)展的計(jì)算機(jī)控制外圍設(shè)備通信及時(shí)取得需要的信息。

可以遠(yuǎn)距離校核與整定，減少現(xiàn)場(chǎng)調(diào)節(jié)的需要，節(jié)省人力和時(shí)間。

其功耗極低，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)試用互感器負(fù)擔(dān)很徑，達(dá)到可以忽略不計(jì)的程度。在不久的將來(lái)利用光纖傳感器，既可節(jié)省投資較大的高壓收甩互感器，又可對(duì)高壓便于絕緣。

其體積較傳統(tǒng)妁繼電器小得多，可減小變電站控制保護(hù)設(shè)備的建筑投資。

3 繼電保護(hù)的可靠性

可靠性問(wèn)題包括兩重意思：一是在線路發(fā)生真實(shí)故障時(shí)，繼電器一定要?jiǎng)幼鞑荒芫軇?dòng)，二是在線路無(wú)真實(shí)故障時(shí)間內(nèi)，繼電器不會(huì)發(fā)生誤動(dòng)。我們傳統(tǒng)上是以不拒動(dòng)為重點(diǎn)。計(jì)算機(jī)繼電器是誤動(dòng)多子拒動(dòng)，這是因?yàn)榈谝黄浔旧碓子诎l(fā)生故障，第二其處于變電站容易產(chǎn)生電脈沖干擾的環(huán)境下，如開關(guān)切換，雷電等發(fā)生高頗電磁干擾，使之誤動(dòng)。這種缺點(diǎn)可以克服。首先硬件可通過(guò)嚴(yán)格篩選合格的元件以及利用高級(jí)語(yǔ)言的軟件，來(lái)提高安全性，再則利用其本身連續(xù)監(jiān)測(cè)功能自我診斷查出故障及時(shí)處理。還可以利用故障監(jiān)測(cè)器，檢查線路三相負(fù)序分量判斷有無(wú)故障。如果故障監(jiān)凋器，查線路無(wú)故障，而計(jì)算機(jī)繼電器本身誤動(dòng)。則發(fā)出信號(hào)使跳閘閉鎖，同時(shí)告訴維修人員及時(shí)處理。對(duì)于計(jì)算機(jī)繼電器可能發(fā)生拒動(dòng)的缺陷，可以增加一套同類型繼電器作為后備提高其冗余度，不會(huì)有兩套同時(shí)失靈拒動(dòng)的出現(xiàn)，即使可能，其概率也非常小。因?yàn)橛?jì)算機(jī)元件價(jià)格日益下降，增加冗余度的成本比較用傳統(tǒng)電器的投資還要經(jīng)濟(jì)些。

還有一個(gè)擔(dān)心的問(wèn)題是計(jì)算機(jī)公共電源，因?yàn)橛?jì)算機(jī)繼電器在單一的組件中執(zhí)行分開的功能與分立元件繼電器甩分開電源供電比較起來(lái)缺少固有的冗余度，這仍是其美中不足之處。所以在美國(guó)大多數(shù)使用雙重的計(jì)算機(jī)繼電器。但迄今尚束發(fā)現(xiàn)拒動(dòng)或誤動(dòng)。基于計(jì)算機(jī)型繼電器優(yōu)點(diǎn)多，功能全，在電子計(jì)算機(jī)日益發(fā)展的情況下，成本日趨下降，質(zhì)量不斷上升，經(jīng)濟(jì)上的潛力又非常大，必然在不久的將來(lái)會(huì)普及使用起來(lái)。

4 繼電保護(hù)信息網(wǎng)絡(luò)的使用情況

繼電保護(hù)信息網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)促進(jìn)了電網(wǎng)運(yùn)行水平和專業(yè)水平的提高，但也受到了組網(wǎng)時(shí)計(jì)算機(jī)軟硬件水平及通信水平的限制。繼電保護(hù)運(yùn)行信息的集中處理已逐漸成為變電站綜合自動(dòng)化的一部分，變電站內(nèi)不同專業(yè)設(shè)備的綜合程度對(duì)降低工程造價(jià)有重要意義，但同時(shí)可能要影響到繼電保護(hù)的相對(duì)獨(dú)立性，引起人們對(duì)電網(wǎng)安全的擔(dān)心。因此，對(duì)200kV及以上電網(wǎng)變電站采用獨(dú)立的上位機(jī)對(duì)繼電保護(hù)和故障錄波器信息集中處理后，向就地監(jiān)控系統(tǒng)和上級(jí)調(diào)度部門傳遞，但采用RS-232等簡(jiǎn)單的串行通信方式則不理想。這種方式通信可靠性低，如抗干擾措施不到位還可能影響到繼電保護(hù)運(yùn)行的安全。變電站內(nèi)繼電保護(hù)信息集中處理應(yīng)過(guò)渡到可靠性高的CAN、Lonworks等現(xiàn)場(chǎng)總線方式?，F(xiàn)場(chǎng)與調(diào)度部門之間采用的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信方式可靠性低，難以滿足運(yùn)行值班事故處理的要求。

繼電保護(hù)運(yùn)行信息的集中處理也使得網(wǎng)內(nèi)繼電保護(hù)設(shè)備時(shí)鐘統(tǒng)一更為重要。目前電網(wǎng)在故障錄波器上普遍安裝了GPS衛(wèi)星對(duì)時(shí)設(shè)備。在一些變電站，這些GPS設(shè)備也為運(yùn)行值班人員提供標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘，但其它繼電保護(hù)設(shè)備的時(shí)鐘仍沿用本身的內(nèi)部時(shí)鐘，這需要盡快研究解決。從繼電保護(hù)事故分析需要出發(fā)，事件記錄的時(shí)標(biāo)精度應(yīng)盡可能控制在1 ms內(nèi)。電網(wǎng)正在引進(jìn)的微機(jī)故障錄波器記錄的時(shí)標(biāo)精度可達(dá)到微秒級(jí)，可以用于分析不同電廠、變電站電氣量的相位角，為電網(wǎng)穩(wěn)定計(jì)算和分析提供幫助。

另一方面，目前不同制造部門微機(jī)保護(hù)和微機(jī)故障錄波器與上位機(jī)之間的通信規(guī)約不盡相同，阻礙繼電保護(hù)運(yùn)行信息系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展。盡快對(duì)現(xiàn)有微機(jī)保護(hù)和微機(jī)故障錄波器的軟硬件進(jìn)行升級(jí)，使其具備相應(yīng)的通信功能，這是一個(gè)好的解決方案。繼電保護(hù)運(yùn)行信息除電網(wǎng)故障后的有關(guān)記錄外，還包括查詢繼電保護(hù)定值、繼電保護(hù)運(yùn)行狀態(tài)、繼電保護(hù)異常診斷，以及繼電保護(hù)或故障錄波器采集到的實(shí)時(shí)信息等。因此，這些信息除應(yīng)盡快實(shí)現(xiàn)與SCADA系統(tǒng)接口，供調(diào)度值班人員使用外，還應(yīng)盡早成為迅速發(fā)展的MIS系統(tǒng)的一部分，為不同層次的管理人員和專業(yè)人員工作提供便利，甚至可將后臺(tái)機(jī)記錄下的繼電保護(hù)設(shè)備在線運(yùn)行時(shí)間作為設(shè)備運(yùn)行可靠性統(tǒng)計(jì)的基礎(chǔ)。

繼電保護(hù)管理信息系統(tǒng)提高了專業(yè)管理的質(zhì)量和效率，也使不同用途的專業(yè)軟件數(shù)據(jù)統(tǒng)一格式的重要性更加突出。如何自上而下建立統(tǒng)一、規(guī)范的數(shù)據(jù)庫(kù)，在提高工作質(zhì)量和效率的同時(shí)，充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)管理的作用，減少人工維護(hù)工作量，是繼電保護(hù)管理信息網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的關(guān)鍵。

結(jié)束語(yǔ)

高速發(fā)展的通信與信息產(chǎn)業(yè)為繼電保護(hù)運(yùn)行管理的現(xiàn)代化提供了機(jī)遇。在繼電保護(hù)信息化方面，這種高速發(fā)展與繼電保護(hù)專業(yè)強(qiáng)調(diào)運(yùn)行使用經(jīng)驗(yàn)、對(duì)安全可靠性要求高的特點(diǎn)之間是一對(duì)矛盾。因此，繼電保護(hù)信息網(wǎng)絡(luò)建設(shè)更應(yīng)加強(qiáng)規(guī)劃工作，盡可能在實(shí)施之前做一些規(guī)范化工作。在這方面，即將頒布的"變電站通信標(biāo)準(zhǔn)，保護(hù)設(shè)備的信息接口的配套標(biāo)準(zhǔn)"是一個(gè)良好的開端。

[1]李萬(wàn)寶.淺議繼電保護(hù)信息化管理[J].大眾科技，2004-12-30.