基于模塊化的電力系統(tǒng)繼電保護(hù)圖形數(shù)據(jù)一體化設(shè)計(jì)

郭繼超

（南京南瑞繼保電氣有限公司，江蘇 南京 211100）

0 引 言

近年來，社會(huì)水平的提高使得我國電力企業(yè)管理逐漸呈現(xiàn)信息化趨勢(shì)，其信息化程度的高低不僅與電力的運(yùn)行穩(wěn)定性息息相關(guān)，而且逐漸成為衡量我國電力行業(yè)實(shí)力及競(jìng)爭力的重要參考依據(jù)。繼電保護(hù)是電力系統(tǒng)運(yùn)作的重要環(huán)節(jié)，其在實(shí)際工作中需要涉及大量項(xiàng)目而對(duì)技術(shù)水平要求較高，信息技術(shù)及現(xiàn)代科技的發(fā)展使得模塊化形式管理理念應(yīng)運(yùn)而生。這一理念的應(yīng)用不僅可以有效解決傳統(tǒng)的圖紙信息在管理方面存在的問題，而且有助于實(shí)現(xiàn)圖形與數(shù)據(jù)的有效結(jié)合來發(fā)揮繼電保護(hù)模塊化管理功能。從這一層面講，我國電力行業(yè)在發(fā)展過程中要基于新的技術(shù)手段來開展繼電保護(hù)模塊化管理，以最大程度提高整個(gè)繼電保護(hù)設(shè)計(jì)的合理性及有效性[1]。

1 關(guān)于電力系統(tǒng)繼電保護(hù)模塊化的相關(guān)概述

電力行業(yè)的發(fā)展使得繼電保護(hù)裝置呈現(xiàn)出模塊化趨勢(shì)，越來越多電力企業(yè)開始將傳統(tǒng)的繼電保護(hù)元件融入模塊化系統(tǒng)中。從原理方面來看，繼電保護(hù)的目的在于減少主設(shè)備故障并保護(hù)其工作過程及圖紙信息；從接線技術(shù)方面來看，繼電保護(hù)接線圖具有模塊化特征，因此技術(shù)人員可以按照模塊線索來運(yùn)用繼電保護(hù)圖紙。此外，具體的模塊在實(shí)施過程中可以利用數(shù)據(jù)整定值及定值變更等內(nèi)容，其同時(shí)可以按照模塊單位來劃分并存儲(chǔ)相關(guān)數(shù)據(jù)信息，這在一定程度上可以為后期的查詢及修改工作提供便利。電力系統(tǒng)繼電保護(hù)模塊化還可以落實(shí)整套繼電保護(hù)的試驗(yàn)及記錄，即將其加載到相應(yīng)模塊上并借助圖紙來展現(xiàn)。

2 模塊原理

在開展模塊設(shè)計(jì)時(shí)需要將電子變壓器及抗干擾電路等組裝進(jìn)殼體中，在此基礎(chǔ)上使用環(huán)氧樹脂來固定并封裝，以提高中低壓繼電保護(hù)模擬量的轉(zhuǎn)換標(biāo)準(zhǔn)化程度及統(tǒng)一化程度。

2.1 硬件原理

在電力系統(tǒng)中，電流信號(hào)在經(jīng)過電流互感器的一系列變化之后，將會(huì)進(jìn)入到相應(yīng)的抗干擾的回路中，在回路中再對(duì)信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的處理，然后將這些信號(hào)輸送到相應(yīng)的繼電保護(hù)中。

從電壓互感器中傳出的信號(hào)可以通過特殊途徑被送入可抗干擾的回路中，然后將已經(jīng)處理完成的電壓信號(hào)通過電壓設(shè)備，再次進(jìn)行改變，這樣就可以把最后得到的信號(hào)輸送到繼電保護(hù)中[2]。

2.2 回路抗干擾

從電力系統(tǒng)中得到的電流信號(hào)在經(jīng)過改變后，在可以輸出信號(hào)的兩個(gè)端口段將瞬態(tài)二極管進(jìn)行相應(yīng)的并聯(lián)操作，從而達(dá)到抗干擾的目的。電壓信號(hào)在進(jìn)行變換時(shí)，則將達(dá)到大電壓等級(jí)的電容進(jìn)行并聯(lián)操作，最后同樣達(dá)到抗干擾的目的。

2.3 結(jié)構(gòu)原理

為了可以盡量的對(duì)信號(hào)進(jìn)行抗干擾處理，可以通過模塊把輸入以及輸出兩個(gè)端子分開，進(jìn)行一二次分離操作。在每個(gè)間隔里分別放入電流、電壓兩種變換器，減小相互之間所造成的干擾。將小型線路板進(jìn)行固定，然后在線路板上安裝一個(gè)抗干擾的電路。利用模塊兩側(cè)的固定孔將模塊埋起來，需要將模塊安裝得十分堅(jiān)固并且不能有太多的部分露在外面。最后對(duì)模塊進(jìn)行外邊細(xì)節(jié)處理，盡量使外觀更加好看。

3 加工圖紙

3.1 設(shè)計(jì)模塊的屬性

和繼電保護(hù)圖紙、瀏覽信息等有直接關(guān)系的所有元件都要進(jìn)行加工操作，如電流及電壓互感器、微機(jī)保護(hù)裝置等。運(yùn)用VBA 技術(shù)，把需要進(jìn)行加工的元件進(jìn)行分類，然后再設(shè)計(jì)他們的屬性和圖塊。因?yàn)槊總€(gè)元件都是有著不同的屬性，所以在對(duì)元件的屬性進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，必須要將元件分成不同的三個(gè)方面進(jìn)行設(shè)計(jì)。首先進(jìn)行第一個(gè)方面的設(shè)計(jì)，第一個(gè)方面設(shè)計(jì)的是元件所具有的公共屬性，通過公共屬性可以達(dá)到對(duì)元件進(jìn)行定位的目的；在第二個(gè)方面進(jìn)行設(shè)計(jì)的則是這些元件的主要屬性，最大作用就是用來加載元件的信息；第三個(gè)屬性設(shè)計(jì)的是元件更深層次的信息，如繼電器線圈的電壓參數(shù)等。對(duì)元件進(jìn)行設(shè)計(jì)的每一個(gè)方面的屬性都要達(dá)到可以進(jìn)行瀏覽圖紙等操作的要求[3]。

3.2 將圖紙放入AutoCAD 軟件中進(jìn)行加工

為了把屬性和圖紙?jiān)诶^電保護(hù)圖紙上進(jìn)行融合，達(dá)到圖形數(shù)據(jù)一體化的目的，必須把圖紙打開，然后把一個(gè)矩形插入進(jìn)所選擇的圖形位置里，而且這個(gè)矩形所代表的圖塊是沒有屬性的，然后把該矩形的屬性修改為所選擇的圖形位置代表的模塊的屬性。將已經(jīng)完成屬性設(shè)計(jì)的圖塊進(jìn)行疊加，利用VBA 技術(shù)將這些圖塊的屬性導(dǎo)入到相應(yīng)數(shù)據(jù)庫中，這是圖形數(shù)據(jù)一體化的操作過程。

3.3 在互聯(lián)網(wǎng)或者企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)上將圖紙發(fā)布出來

把從AutoCAD 軟件中導(dǎo)出的dwg 格式的圖紙轉(zhuǎn)化為dwf 格式的文件。利用互聯(lián)網(wǎng)或者是企業(yè)內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)將從AutoCAD 軟件中導(dǎo)出的文件進(jìn)行存取操作，然后就能把web 格式圖形文件進(jìn)行發(fā)布操作。在進(jìn)行繪圖時(shí)，就可以通過多種方式瀏覽圖紙、查看各種數(shù)據(jù)信息等。

4 通信方面的設(shè)計(jì)

現(xiàn)在很多的變電站的主站都是運(yùn)用104 或者是ICE104 與其他主站進(jìn)行通信聯(lián)系，在進(jìn)行聯(lián)系之前，必須要保證雙方通信的內(nèi)容是互相對(duì)應(yīng)的，而且還要保證兩邊的通信點(diǎn)表的一致性。應(yīng)用104 條約時(shí)，必須要時(shí)刻注意，因?yàn)檫@個(gè)條約沒有辦法進(jìn)行數(shù)據(jù)模型的傳輸，所以只能通過通信點(diǎn)表里面的內(nèi)容來實(shí)現(xiàn)對(duì)點(diǎn)通信。主站在運(yùn)行的過程中自動(dòng)生成的通信點(diǎn)表通信雙方都可以使用，可以防止一些風(fēng)險(xiǎn)的產(chǎn)生，給系統(tǒng)的安全運(yùn)行提供了保障。

5 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

5.1 模塊的標(biāo)識(shí)和定位

以某變電站的繼電保護(hù)圖紙為例，在進(jìn)行繼電保護(hù)時(shí)需要先建立部門，然后部門有相應(yīng)的編號(hào)、名稱以及所在的廠名等，并且還需要相應(yīng)的部門領(lǐng)導(dǎo)進(jìn)行管理。然后不同的部門管理不同的圖紙，并且所有的圖紙都有一定的編號(hào)、日期、名稱以及設(shè)計(jì)的部門等信息。最后所有的圖紙中也有相應(yīng)的模塊編號(hào)、名稱以及矩形框的四個(gè)頂點(diǎn)坐標(biāo)等信息。圖1 為數(shù)據(jù)庫中部門、圖紙、模塊的關(guān)系圖。

圖1 數(shù)據(jù)庫中部門、圖紙、模塊的關(guān)系圖

如圖1 所示，模塊表包括模塊的標(biāo)識(shí)和模塊屬性，所以當(dāng)進(jìn)行模塊信息的研究時(shí)可以對(duì)模塊表進(jìn)行深入的分析。

5.2 模塊的具體屬性

5.2.1 繼電保護(hù)模塊

繼電保護(hù)的模塊主要包含成套保護(hù)裝置、繼電器線圈、繼電器觸點(diǎn)、電流電壓的互感器等屬性。圖2是根據(jù)這些屬性所建立的圖表。

圖2 數(shù)據(jù)庫中模塊結(jié)構(gòu)圖表

雖然已經(jīng)根據(jù)不同的模塊屬性建立相應(yīng)的圖表，但是這些模塊之間都是互相獨(dú)立且不聯(lián)系的，因此接下來需要為其建立聯(lián)系。

5.2.2 模塊與模塊之間的關(guān)系

想要建立管理查詢，那么就需要建立模塊與模塊之間的聯(lián)系。所以就需要建立如圖3 所示的關(guān)系。

圖3 數(shù)據(jù)庫中模塊與模塊之間的關(guān)系圖

5.3 模塊的進(jìn)一步信息

因?yàn)橛幸恍┠K除了包含上述的一些屬性以外還有其他的一些屬性，所以本文會(huì)對(duì)所有的屬性進(jìn)行有效的分類并建立相應(yīng)的表格，這就是數(shù)據(jù)庫之中的第三層表。以成套保護(hù)裝置為例，如果想要通過圖表來對(duì)成套保護(hù)裝置的定值單進(jìn)行功能的查詢，那么首先就需要對(duì)成套保護(hù)裝置定值單數(shù)據(jù)庫中的屬性“保護(hù)名稱”與成套保護(hù)裝置數(shù)據(jù)庫中的相同屬性建立一定的聯(lián)系，然后再通過主鍵來建立成套保護(hù)裝置和公共模塊之間的聯(lián)系即可查詢。

6 結(jié) 論

繼電保護(hù)是電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中至關(guān)重要的內(nèi)容，通過對(duì)繼電保護(hù)中的數(shù)據(jù)和圖形進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)，可以有效提高繼電保護(hù)的效果。模塊化處理方法不僅可以對(duì)繼電保護(hù)的圖紙信息進(jìn)行及時(shí)的檢測(cè)與修改，而且可以滿足繼電保護(hù)的多種需求，進(jìn)而提高繼電保護(hù)的效率。所以需要相關(guān)的電力系統(tǒng)工作人員對(duì)模塊化處理技術(shù)高度的關(guān)注，然后將繼電保護(hù)原理與之進(jìn)行結(jié)合，以促進(jìn)我國電力行業(yè)未來的可持續(xù)發(fā)展。