繼電保護(hù)裝置自動(dòng)化檢測(cè)系統(tǒng)的研究及應(yīng)用

郝暢 南雷 李剛 袁成川 秦偉鋒

[摘? ? 要 ]電力系統(tǒng)中所涉及到的繼電保護(hù)裝置可以在系統(tǒng)運(yùn)行發(fā)生特殊情況時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，讓工作人員接收到故障信息，并及時(shí)采取科學(xué)、合理的解決措施，以此確保整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。在當(dāng)前科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的背景下，對(duì)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置應(yīng)用的過(guò)程中出現(xiàn)了一種自動(dòng)化檢測(cè)系統(tǒng)。若是在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中電路元件發(fā)生故障問(wèn)題，這一自動(dòng)化裝置就會(huì)自動(dòng)檢測(cè)到故障，并將這一信息發(fā)送給工作人員。裝置也會(huì)啟動(dòng)跳閘命令，從而保護(hù)好系統(tǒng)中的各個(gè)電路元件和設(shè)備。這一自動(dòng)化檢測(cè)系統(tǒng)具有調(diào)節(jié)和調(diào)控監(jiān)測(cè)的功能，能夠及時(shí)對(duì)故障進(jìn)行有效感應(yīng)和判斷。本文主要分析了在繼電保護(hù)過(guò)程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)的故障，探究了自動(dòng)化檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)繼電保護(hù)的重要意義，并對(duì)這一系統(tǒng)的檢測(cè)技術(shù)方案、檢測(cè)步驟以及控制方法進(jìn)行分析。

[關(guān)鍵詞]繼電保護(hù)裝置;自動(dòng)化檢測(cè)系統(tǒng);故障;意義;應(yīng)用

[中圖分類(lèi)號(hào)]TM774 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]2095–6487（2020）04–00–03

[Abstract]The relay protection device involved in the power system can send out an alarm signal when a special situation occurs in the operation of the system， so that the staff can receive the fault information and take timely scientific and reasonable measures to solve it， so as to ensure the stability of the entire system run.Under the background of the continuous development of current science and technology， an automatic detection system has emerged in the process of applying power system relay protection devices.If the circuit component fails during the operation of the system， this automatic device will automatically detect the failure and send this information to the staff.The device will also initiate a trip command to protect each circuit element and equipment in the system.This automatic detection system has the functions of adjustment and control and monitoring， and can effectively sense and judge faults in time.It mainly analyzes the faults that often occur in the process of relay protection， explores the importance of the automatic detection system for relay protection， and analyzes the detection technology scheme， detection steps and control methods of this system.

[Keywords]relay protection device; automatic detection system; failure; meaning; application

當(dāng)前，在對(duì)繼電保護(hù)裝置進(jìn)行檢查的過(guò)程中需要根據(jù)相應(yīng)的檢測(cè)要求，利用人工方式來(lái)對(duì)整個(gè)裝置進(jìn)行檢測(cè)，接著將檢測(cè)結(jié)果填入到報(bào)告中。然而在實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)中，由于檢測(cè)項(xiàng)目較多，且需要手動(dòng)填寫(xiě)大量數(shù)據(jù)，因此會(huì)出現(xiàn)較多錯(cuò)誤。此外，很多繼電保護(hù)檢測(cè)也很少能夠自動(dòng)校驗(yàn)、生成相關(guān)報(bào)告，需要進(jìn)行人工操作，消耗大量人力，同時(shí)也為檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性埋下隱患。對(duì)此，通過(guò)建立一種自動(dòng)化檢測(cè)系統(tǒng)能夠更好地對(duì)檢測(cè)過(guò)程進(jìn)行編輯，從而讓整個(gè)流程更加自動(dòng)化、標(biāo)準(zhǔn)化，降低錯(cuò)誤發(fā)生的概率，提高工作效率，減輕人員負(fù)擔(dān)。

1 在繼電保護(hù)過(guò)程中容易發(fā)生的故障

1.1 設(shè)備故障

在實(shí)際繼電保護(hù)過(guò)程中容易出現(xiàn)設(shè)備故障問(wèn)題，由于繼電保護(hù)的理論和工作原理在現(xiàn)階段應(yīng)用的過(guò)程中較為成熟。對(duì)于故障的檢測(cè)也大致相同，其差異主要在于系統(tǒng)的工作負(fù)荷，負(fù)荷的大小會(huì)對(duì)繼電保護(hù)裝置有著不同程度的要求。對(duì)此，在實(shí)際安裝的過(guò)程中就需要根據(jù)電力系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行負(fù)荷來(lái)合理選擇裝置。但是，若是在運(yùn)行的過(guò)程中出現(xiàn)設(shè)備不達(dá)標(biāo)，導(dǎo)致繼電保護(hù)裝置無(wú)法正常工作就會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的保護(hù)效率。

1.2 開(kāi)關(guān)設(shè)備故障

在繼電保護(hù)裝置運(yùn)行的過(guò)程中，還極其容易出現(xiàn)開(kāi)關(guān)設(shè)備故障問(wèn)題，這主要是由于電力系統(tǒng)與保護(hù)裝置不匹配而形成。這就需要在選擇設(shè)備的過(guò)程中，首先確定整個(gè)系統(tǒng)的工作強(qiáng)度，從而讓裝置能夠更好地與系統(tǒng)中工作負(fù)荷相匹配。當(dāng)前在社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的背景下，我國(guó)的電力系統(tǒng)負(fù)荷越來(lái)越強(qiáng)，但是繼電保護(hù)設(shè)備卻沒(méi)有因?yàn)楣ぷ鲝?qiáng)度的增加而進(jìn)行調(diào)整，這就容易導(dǎo)致各種問(wèn)題的出現(xiàn)。對(duì)此，在實(shí)際工作過(guò)程中，可能會(huì)出現(xiàn)老化或設(shè)備超負(fù)荷運(yùn)行的問(wèn)題，極其容易導(dǎo)致開(kāi)關(guān)設(shè)備故障影響到繼電保護(hù)設(shè)備，不能夠有效對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)，影響系統(tǒng)正常運(yùn)行。

1.3 電流互感飽和

由于繼電保護(hù)的終端負(fù)荷會(huì)不斷增加，容易使得電力系統(tǒng)運(yùn)行出現(xiàn)短路問(wèn)題，給電力系統(tǒng)的負(fù)荷帶來(lái)巨大壓力，這就會(huì)導(dǎo)致一系列問(wèn)題的出現(xiàn)。例如，在短路過(guò)程中產(chǎn)生的超高電流往往會(huì)超過(guò)互感器額定電流。但是由于互感器的短路電流與誤差率倍數(shù)成正比關(guān)系，在發(fā)生短路故障時(shí)會(huì)導(dǎo)致繼電保護(hù)設(shè)備靈敏度降低，從而無(wú)法對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行更好的監(jiān)測(cè)和保護(hù)。

2 自動(dòng)化檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)繼電保護(hù)的重要意義

當(dāng)前，由于工業(yè)化進(jìn)程和人民生活水平的不斷提高，對(duì)用電量的需求越來(lái)越大，導(dǎo)致電力系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中壓力和負(fù)擔(dān)逐漸上升。為了能夠確保整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，就需要不斷優(yōu)化整個(gè)電力系統(tǒng)，這也是當(dāng)前企業(yè)的首要任務(wù)。在電力系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，傳統(tǒng)的工作方式已經(jīng)不能夠滿足當(dāng)前的需求。為了能夠讓電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，就應(yīng)當(dāng)應(yīng)用自動(dòng)化裝置進(jìn)行繼電保護(hù)，建立完善的運(yùn)行體系，以此提高運(yùn)行效率，為系統(tǒng)運(yùn)行提供保障。此外，在安裝自動(dòng)化裝置過(guò)后能夠及時(shí)有效地發(fā)現(xiàn)故障，并對(duì)故障的位置進(jìn)行定位，推動(dòng)維修處理工作高效開(kāi)展，防止對(duì)其他線路帶來(lái)?yè)p壞。此外，在裝置運(yùn)行過(guò)程中也可以不斷優(yōu)化其他技術(shù)，避免安全事故發(fā)生，增強(qiáng)企業(yè)的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。

3 繼電保護(hù)裝置自動(dòng)化檢測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用

當(dāng)前在繼電保護(hù)裝置中智能終端、電子互感器等設(shè)備的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，設(shè)備之間往往利用以太網(wǎng)通信的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)信息交互與傳輸。然而，在實(shí)際檢測(cè)過(guò)程中，繼電保護(hù)測(cè)試儀是一種重要的設(shè)備，能夠讓輸入輸出更加順應(yīng)電力系統(tǒng)運(yùn)行的需求，滿足設(shè)備測(cè)試要求。在繼電保護(hù)自動(dòng)化檢測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行的過(guò)程中，可以模擬合并單元，利用電度表、繼電保護(hù)等設(shè)備進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試儀會(huì)將對(duì)開(kāi)關(guān)量、電壓、電流量的測(cè)試結(jié)果打包發(fā)送給被測(cè)設(shè)備。被測(cè)設(shè)備也會(huì)做出相應(yīng)的信號(hào)反饋給測(cè)試儀，通過(guò)改變狀態(tài)、相位、幅值來(lái)讓監(jiān)測(cè)的反饋量更加具有準(zhǔn)確性，這也是確保整個(gè)測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確性的保障以及基本條件。但是，我國(guó)在當(dāng)前繼電保護(hù)裝置自動(dòng)化系統(tǒng)檢測(cè)的過(guò)程中還沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的設(shè)備，只能夠通過(guò)其他間接的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)檢測(cè)，更是無(wú)法進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)。

3.1 自動(dòng)化檢測(cè)系統(tǒng)技術(shù)方案

在通過(guò)繼電保護(hù)裝置進(jìn)行自動(dòng)化檢測(cè)的過(guò)程中，主要包括執(zhí)行檢測(cè)裝置和控制管理裝置兩部分。其中，控制管理部分主要用于制定任務(wù)并為執(zhí)行檢測(cè)裝置分配任務(wù)，以此更好地控制檢測(cè)儀輸出，讓檢測(cè)儀在檢測(cè)過(guò)程中更為準(zhǔn)確地接收、存儲(chǔ)檢測(cè)結(jié)果，并自動(dòng)生成檢測(cè)報(bào)告。在控制管理部分主要包括過(guò)程監(jiān)視、計(jì)劃制定、存儲(chǔ)，報(bào)告生成等模塊。檢測(cè)執(zhí)行部分會(huì)接收到管理控制管理部分所發(fā)送的報(bào)文，并根據(jù)所分配到的任務(wù)來(lái)處理報(bào)文，以此完成檢測(cè)任務(wù)并將結(jié)果傳達(dá)給控制管理部分。在執(zhí)行裝置中主要包括電源模塊、以太網(wǎng)接口、時(shí)鐘模塊、光以太網(wǎng)接口、FPGA、光串口、CPU等，以此構(gòu)成完整的檢測(cè)執(zhí)行裝置，確保檢測(cè)過(guò)程更為準(zhǔn)確和完善。

3.2 自動(dòng)化檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)步驟

在電力系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置自動(dòng)化檢測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，會(huì)根據(jù)特定的檢測(cè)方法進(jìn)行檢測(cè)，其中就包括手動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)檢測(cè)兩種模式。手動(dòng)檢測(cè)過(guò)程主要可以分為以下幾個(gè)步驟：

（1）需要制定相應(yīng)的檢測(cè)任務(wù)，確定檢測(cè)項(xiàng)目。

（2）需要根據(jù)檢測(cè)項(xiàng)目來(lái)配置，選定與之對(duì)應(yīng)的格式參數(shù)文件。

（3）這一手動(dòng)控制的檢測(cè)儀就會(huì)輸出格式參數(shù)文件中的相關(guān)參數(shù)。

（4）執(zhí)行裝置就會(huì)接收到檢測(cè)儀所輸出的報(bào)文，并根據(jù)相應(yīng)的項(xiàng)目來(lái)處理分析這些報(bào)文，以此來(lái)獲得檢測(cè)結(jié)果并將其發(fā)送給控制管理部分。若是檢測(cè)結(jié)束，則需要將控制管理部分所保存的結(jié)果進(jìn)行報(bào)告生成，導(dǎo)出報(bào)告。若是沒(méi)有結(jié)束，則需要重復(fù)對(duì)檢測(cè)執(zhí)行裝置發(fā)出的報(bào)文進(jìn)行處理過(guò)程，進(jìn)行下一項(xiàng)目的檢測(cè)。

繼電保護(hù)測(cè)試儀中的自動(dòng)檢測(cè)模式主要可以分為以下幾個(gè)步驟：

（1）需要制定相應(yīng)的檢測(cè)任務(wù)，確定檢測(cè)項(xiàng)目。

（2）測(cè)試儀的控制管理部分需要對(duì)控制接口函數(shù)進(jìn)行調(diào)用，并根據(jù)相應(yīng)的檢測(cè)項(xiàng)目來(lái)選擇與之對(duì)應(yīng)的格式參數(shù)文件，從而更好地對(duì)檢測(cè)儀進(jìn)行輸出控制。

（3）檢測(cè)執(zhí)行部分可以接收到測(cè)試儀所發(fā)出的報(bào)文并根據(jù)針對(duì)性的項(xiàng)目來(lái)處理這些報(bào)文，以此獲得檢測(cè)結(jié)果并將其發(fā)送給控制管理部分。

（4）需要對(duì)列表中的檢測(cè)項(xiàng)目進(jìn)行查看，若是有發(fā)現(xiàn)有未完成的項(xiàng)目，應(yīng)當(dāng)重復(fù)調(diào)用控制接口函數(shù)，選定格式參數(shù)文件過(guò)程。若是已經(jīng)完成檢測(cè)項(xiàng)目的檢測(cè)，需要將控制管理部分所保存的結(jié)果進(jìn)行報(bào)告生成，導(dǎo)出報(bào)告。

3.3 自動(dòng)化檢測(cè)系統(tǒng)輸出控制方法

（1）在繼電保護(hù)自動(dòng)化檢測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行的過(guò)程中，控制管理部分會(huì)對(duì)動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)進(jìn)行自動(dòng)加載，從而調(diào)出其中的連接函數(shù)。若是失敗，則會(huì)進(jìn)入到異常處理流程過(guò)程中，結(jié)束檢測(cè)過(guò)程。若是聯(lián)機(jī)成功，則會(huì)進(jìn)入到后續(xù)的檢測(cè)過(guò)程中。

（2）需要對(duì)檢測(cè)項(xiàng)目對(duì)應(yīng)的格式參數(shù)文件中的參數(shù)進(jìn)行檢查。

（3）為格式參數(shù)文件對(duì)應(yīng)接口函數(shù)，將項(xiàng)目對(duì)應(yīng)的格式參數(shù)文件傳遞給自動(dòng)化檢測(cè)儀，從而更好地控制檢測(cè)儀的輸出。

（4）若是測(cè)試儀沒(méi)有成功輸出，那么就需要進(jìn)入到異常處理過(guò)程中，并且結(jié)束檢測(cè)過(guò)程。若是成功輸出，則可以進(jìn)入后續(xù)的檢測(cè)步驟。

（5）若是在實(shí)際檢測(cè)過(guò)程有些檢測(cè)項(xiàng)目不需要進(jìn)行外部觸發(fā)就可以完成檢測(cè)，那么控制管理部分會(huì)對(duì)接口函數(shù)進(jìn)行直接調(diào)用，并對(duì)測(cè)試儀中的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行檢查。若是涉及到檢測(cè)項(xiàng)目需要通過(guò)觸發(fā)接口函數(shù)來(lái)檢測(cè)，那么繼電保護(hù)測(cè)試儀就會(huì)進(jìn)行進(jìn)一步的試驗(yàn)，接著調(diào)用接口函數(shù)來(lái)查詢(xún)測(cè)試結(jié)果，看是否已經(jīng)產(chǎn)生。

（6）若是檢測(cè)儀還未產(chǎn)生測(cè)試結(jié)果，那么就需要檢查這一儀器是否已經(jīng)停止測(cè)驗(yàn)。若是還未停止，則需要繼續(xù)調(diào)用接口函數(shù)，繼續(xù)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行查詢(xún)。若是已經(jīng)停止，那就需要停止檢測(cè)。

（7）若是測(cè)試已經(jīng)有實(shí)驗(yàn)結(jié)果生產(chǎn)，那么需要利用控制管理部分對(duì)測(cè)試的結(jié)果進(jìn)行進(jìn)一步的分析、處理，判斷其結(jié)果是否準(zhǔn)確、有效。

（8）進(jìn)一步檢查是否需要進(jìn)行繼續(xù)檢測(cè)，若是需要?jiǎng)t開(kāi)始重復(fù)第二步驟。若是不需要，則停止檢測(cè)，卸載動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在實(shí)際對(duì)繼電保護(hù)裝置自動(dòng)化檢測(cè)系統(tǒng)探究的過(guò)程中，需要充分認(rèn)識(shí)到在繼電保護(hù)過(guò)程中容易發(fā)生的各種故障問(wèn)題，包括設(shè)備故障、開(kāi)關(guān)設(shè)備故障、電流互感飽和等，并認(rèn)識(shí)到自動(dòng)化檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)于繼電保護(hù)裝置以及電力系統(tǒng)運(yùn)行的重要意義。對(duì)自動(dòng)化檢測(cè)系統(tǒng)技術(shù)方案、檢測(cè)步驟以及輸出控制方法進(jìn)行分析，探究更為科學(xué)、合理的檢測(cè)運(yùn)行方法。與此同時(shí)，工作人員也應(yīng)當(dāng)不斷強(qiáng)化對(duì)自動(dòng)化裝置運(yùn)行的重視程度，通過(guò)利用合理的檢修方式減小故障發(fā)生概率。

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