220?kV變電站繼電保護(hù)定值遠(yuǎn)方修改的設(shè)計(jì)和應(yīng)用研究

張聞勤

摘 要：隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，電網(wǎng)運(yùn)行方式更加復(fù)雜，為保障電網(wǎng)安全、可靠的運(yùn)行，繼電保護(hù)裝置定值也應(yīng)根據(jù)運(yùn)行方式的變化進(jìn)行了調(diào)整。該文以220 kV變電站為研究視角，深入分析該變電站繼電保護(hù)定值遠(yuǎn)方修改設(shè)計(jì)原理及注意要點(diǎn)，詳細(xì)介紹了各模塊設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)情況，以期為類似研究提供一定參考。

關(guān)鍵詞：220 kV變電站 繼電保護(hù) 定值遠(yuǎn)方修改 設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TM63 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2017）01（c）-0049-02

隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，社會(huì)群眾對(duì)電力的依賴性逐步增強(qiáng)，建立遠(yuǎn)程定制修改平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)定制遠(yuǎn)程修改成為學(xué)者重點(diǎn)研究和關(guān)注的問題。眾所周知，繼電保護(hù)裝置是否設(shè)定正確的定值，與整個(gè)電網(wǎng)運(yùn)行安全存在密切聯(lián)系，對(duì)電力事業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生重要影響。由于繼電保護(hù)定值比較復(fù)雜，遠(yuǎn)方修改定值所用信息交換方法比一次設(shè)備遙控信息交互更加復(fù)雜，導(dǎo)致遠(yuǎn)方修改繼電保護(hù)裝置定值技術(shù)未在電網(wǎng)生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。為確保電網(wǎng)的正常運(yùn)行，繼電保護(hù)裝置定值也應(yīng)隨其運(yùn)行方法的改變做出了相應(yīng)調(diào)整。該次研究以220 kV變電站繼電保護(hù)裝置為研究依據(jù)，深入分析其遠(yuǎn)方修改定值設(shè)計(jì)原理及注意要點(diǎn)，提出遠(yuǎn)方修改定值各模塊設(shè)計(jì)情況，以期提升電力系統(tǒng)的工作效率。

1 繼電保護(hù)定值遠(yuǎn)方修改設(shè)計(jì)原理

220 kV變電站自動(dòng)化主要功能有：如果發(fā)生事故，采用繼電保護(hù)、故障錄波器等完成電氣量的采集、監(jiān)視及控制工作，隨之進(jìn)行事故處理，依據(jù)指令完成各項(xiàng)恢復(fù)操作，使其回歸正常運(yùn)行狀態(tài)。隨著我國(guó)工業(yè)的快速發(fā)展及對(duì)電力行業(yè)要求的提升，電力行業(yè)圍繞著以提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)開展各項(xiàng)工作。由于重要用戶荷載不斷地改變對(duì)保護(hù)設(shè)備的要求，需及時(shí)、頻繁地修改某電力設(shè)備或線路保護(hù)定值，縮短設(shè)備停電時(shí)間，保障用戶安全、可靠地用電?；谏鲜霰尘跋?，電力企業(yè)開始對(duì)變電站繼電保護(hù)裝置進(jìn)行了修改，使其具有遠(yuǎn)方召喚、遠(yuǎn)方修改定值等功能。該系統(tǒng)旨在方便監(jiān)測(cè)各變電站所有電力設(shè)備的信息，正確調(diào)出這些變電站保護(hù)裝置的定值和保護(hù)連接片投退情況，以此完成遠(yuǎn)方修改保護(hù)設(shè)備定值。經(jīng)過相關(guān)人員的研究，實(shí)現(xiàn)保護(hù)裝置遠(yuǎn)方定值又該有以下方法：（1）將軟連接片支撐遙信硬節(jié)點(diǎn)的方法，并有遙控功能；（2）從調(diào)控主站端修改個(gè)變電站的保護(hù)規(guī)約、增加保護(hù)定值修改模塊。對(duì)具有調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算機(jī)監(jiān)控變電站，子站硬件設(shè)施使用計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的通信裝置實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。執(zhí)行方式為：①借助變電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)保護(hù)裝置進(jìn)行修改或核查定值，增設(shè)遠(yuǎn)方不停電修改及核查定值的功能，并對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)已有的遙控、遙調(diào)等命令進(jìn)行重新調(diào)試。②該方案使已有變電站內(nèi)同學(xué)裝置實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方定值修改的功能，可運(yùn)用已有的設(shè)備共享信息，節(jié)省整個(gè)工程投資。

2 220 kV變電站繼電保護(hù)定值遠(yuǎn)方修改實(shí)施要點(diǎn)

定值作為繼電保護(hù)裝置正確操作的依據(jù)，定值的準(zhǔn)確性、適應(yīng)性對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行安全具有非常重要的作用。一般情況下，變電站運(yùn)行過程中需要改變保護(hù)裝置的定值時(shí)，繼保人員必須驅(qū)車到數(shù)十公里對(duì)設(shè)備進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)修改，不僅費(fèi)用高，也會(huì)耗費(fèi)工作人員的精力和時(shí)間，加大維修人員的工作量。此時(shí)，設(shè)計(jì)、開發(fā)繼電保護(hù)遠(yuǎn)方定值修改系統(tǒng)成為迫切需要解決的問題。

2.1 通訊機(jī)信息采集、集中及存儲(chǔ)

眾所周知，通訊機(jī)需完成與各類智能裝置的通訊，方可達(dá)到收集信息的目的。通訊機(jī)在獲取各種智能裝置信息后，需把各項(xiàng)信息存儲(chǔ)在通訊機(jī)內(nèi)部。在需要對(duì)某個(gè)裝置實(shí)施控制操作時(shí)，把控制命令下發(fā)至相對(duì)應(yīng)的智能裝置中。為滿足220 kV變電站日益復(fù)雜的通訊情況，通訊機(jī)一般要使用多CPU主板同時(shí)運(yùn)行、板件之間二次通訊的組織方法。各CPU板件設(shè)置一個(gè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和多個(gè)記錄隊(duì)列，把相應(yīng)的數(shù)據(jù)更新至本板實(shí)時(shí)庫(kù)內(nèi)，并將接收的事件記錄保存至其事件記錄隊(duì)列中[1]。通訊機(jī)把下部連接的各種裝置信息收集至本機(jī)后，不可把全部信息傳送至監(jiān)控后臺(tái)和調(diào)度主站，而需依據(jù)監(jiān)控、調(diào)度的需求依次選取部分或全部上送，其信息整理過程需借助通訊機(jī)實(shí)現(xiàn)。在完成信息采集和集中后，需將220 kV變電站內(nèi)整理的信息上送調(diào)度，完成信息的傳輸工作?；谶@種情況下，要用有效的信息組織方法便于調(diào)度主機(jī)和220 kV變電站內(nèi)系統(tǒng)，并針對(duì)相應(yīng)的信息進(jìn)行解析處理。

2.2 靈活配置各項(xiàng)裝置

通訊機(jī)必須對(duì)各類智能裝置的信息實(shí)施存儲(chǔ)和管理，與之對(duì)應(yīng)的處理規(guī)則要借助有效的渠道靈活處理，否則在220 kV變電站發(fā)展變化，必須完成大量的工作。通訊機(jī)上應(yīng)靈活配置以下內(nèi)容：通訊接口規(guī)約種類、設(shè)置的通信接口參數(shù)等，在工程發(fā)生變化時(shí)，可以快速、靈活地調(diào)整上述配置，這需設(shè)計(jì)一個(gè)靈活使用平臺(tái)。

3 繼電保護(hù)定值遠(yuǎn)方修改設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

3.1 通訊單元的設(shè)計(jì)

通訊單位作為220 kV變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的通訊核心，在整個(gè)系統(tǒng)中發(fā)揮上傳下達(dá)的作用，它是保障整個(gè)系統(tǒng)正常運(yùn)行的關(guān)鍵。通訊管理單元為配合變電站自動(dòng)化系統(tǒng)展開設(shè)計(jì)，使用TCP/IP局域網(wǎng)與本地監(jiān)控系統(tǒng)相連實(shí)現(xiàn)通信，旨在全面替換原有的通信管理裝置。220 kV變電站自動(dòng)化系統(tǒng)信息樞紐裝置作為ISA-301C型通信管理單元，它不僅具有采集遙測(cè)、遙脈、遙控等功能，也可與保護(hù)測(cè)控、智能直流屏、遠(yuǎn)方調(diào)度、本地監(jiān)控后臺(tái)等裝置相連，其作用就是將各類智能采集控制設(shè)備與主控端相互連接，促使各種智能采集設(shè)備與主控端數(shù)據(jù)交換使用[2]。為滿足220 kV變電站的發(fā)展需求，可使用多通訊管理單元的方法，每個(gè)通訊管理單元負(fù)責(zé)某類間隔或某一電壓等級(jí)保護(hù)測(cè)控裝置的通訊，并借助TCP/TP網(wǎng)絡(luò)收集到本地監(jiān)控系統(tǒng)和調(diào)度工作站中[3]。

3.2 規(guī)約模塊的設(shè)計(jì)

3.2.1 初始化流程

主函數(shù)啟動(dòng)之后，先對(duì)運(yùn)行變量進(jìn)行初始化設(shè)置，完成端口號(hào)、命令偷盜等方面的初始化設(shè)計(jì)。啟動(dòng)TCP Server后，實(shí)現(xiàn)TCP連接初始化。隨之，檢查是否配備從機(jī)網(wǎng)絡(luò)，如果有，則由從網(wǎng)連接Server啟動(dòng)，初始化操作結(jié)束。反之，則初始化流程結(jié)束。

3.2.2 主函數(shù)流程

了解通訊機(jī)數(shù)據(jù)流程及220 kV變電站內(nèi)部遙信、遙脈等重要性后，考慮到工程調(diào)試過程中通訊規(guī)約比較復(fù)雜，有較大的工作量。當(dāng)程序受接口啟動(dòng)后，開展規(guī)約端口的初始化工作。初始化完成后，檢查并選擇雙通道，循環(huán)調(diào)用保溫接收、處理、發(fā)送模塊完成數(shù)據(jù)的處理與傳輸操作。

3.2.3 報(bào)文接收、處理流程

TCP連接開啟后，先要認(rèn)真檢查起始字符，如果正確接入檢查報(bào)文長(zhǎng)度，檢查報(bào)文格式是否正確，正確則整個(gè)接收流程接收。如果上述檢查內(nèi)容有一項(xiàng)檢查錯(cuò)誤，流程會(huì)直接結(jié)束。接收流程如圖1所示。

報(bào)文格式檢查完成后，查看當(dāng)前連接報(bào)文，如果是標(biāo)準(zhǔn)報(bào)文格式，則進(jìn)一步解析報(bào)文內(nèi)容：遙控命令、設(shè)點(diǎn)命令、鏈路復(fù)位等，并實(shí)施針對(duì)性的處理，是什么命令就發(fā)布相應(yīng)的命令。如果發(fā)布的信息屬于U或S格式，則整個(gè)流程結(jié)束。

3.2.4 報(bào)文發(fā)送模塊

如果有需要發(fā)送的報(bào)文，先要檢查是否為從機(jī)，從機(jī)只能發(fā)送U幀。報(bào)文成功發(fā)送以后，檢查當(dāng)前連接情況，便于進(jìn)行連接切換。如果當(dāng)前處于正常連接狀態(tài)，認(rèn)真檢查發(fā)送時(shí)間間隔計(jì)時(shí)，則依據(jù)發(fā)送報(bào)文的命令響應(yīng)、遙信、COS事件等相關(guān)信息[4]。若變化遙測(cè)時(shí)間已到，則發(fā)出變化遙測(cè)，結(jié)束整個(gè)發(fā)送過程。

3.3 遠(yuǎn)方讀寫定值模塊

在定值讀寫過程中，用戶讀寫視圖、存儲(chǔ)及編輯區(qū)視圖同步操作無(wú)法獨(dú)立進(jìn)行，應(yīng)使用連續(xù)執(zhí)行視圖間同步服務(wù)的方式，降低編輯區(qū)域視圖定值數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常情況的幾率[5]。因此，定值讀寫操作并非多個(gè)服務(wù)簡(jiǎn)單組合而成，而是一系列服務(wù)的執(zhí)行。雖然使用連續(xù)執(zhí)行同步服務(wù)控制流程，但在不同服務(wù)執(zhí)行時(shí)間差中，不可避免要受到其他因素的干擾，從而改變編輯區(qū)試圖定值數(shù)據(jù)。為避免出現(xiàn)上述情況，通過子站對(duì)其他與定值有關(guān)的寫操作實(shí)施閉鎖處理[6]。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，繼電保護(hù)定制具有復(fù)雜性的特征，因此，遠(yuǎn)方修改定值具有操作過程中，各類數(shù)據(jù)信息的交互方法會(huì)更加復(fù)雜。該研究以220 kV變電站繼電保護(hù)裝置為依據(jù)，研究繼電保護(hù)裝定值遠(yuǎn)方修改要點(diǎn)及各模塊設(shè)計(jì)情況，以期對(duì)電力行業(yè)繼電保護(hù)定值遠(yuǎn)方修改技術(shù)的研究提供一定指導(dǎo)。

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