淺析變電所繼電保護系統的構成與實現

摘要：電力市場的競爭要求我們必須認真分析現有系統的運行管理狀況，不斷總結經驗，并善于跟蹤、學習新的技術發展趨勢，全面提高繼電保護專業管理水平，才能為電網安全運行、企業參與市場競爭注入新的活力。為此，本文通過綜合分析數據，探討了變電所繼電保護系統的主要構成與工作原理，并論述了幾點保護系統的實現。

關鍵詞：現代信息管理技術 變電所 繼電保護系統

調度監控計算機網絡系統的數據源為中心的繼電保護信息管理系統，通過數據倉庫技術集成各類繼電保護二次系統信息數據源，使用方法庫支持各個不同等級客戶的分別應用，利用intranet實施數據交換，并且開放MIS的數據接口。可實現“三遙”數據的實時分析處理，各部門的信息交流，二次設備圖形、試驗的管理和事故、缺陷記錄、運行狀況的分析。該系統實用性強，可靠性高，具有開放性和先進性。

1 系統結構構成及工作原理

電力微機保護系統主要由軟件和硬件兩個部分組成。軟件是微機執行的程序，用以實現對各種輸入量的實時采集、運算處理和邏輯判斷，控制各硬件電路的有序工作。硬件主要由CPU主機系統、模擬量數據采集系統、開關量輸入輸出、人機接口、通訊回路和電源回路等組成。

電壓是衡量電能質量的重要指標。電壓過高或過低，超過一定的限制，會給電力系統和國民經濟造成嚴重的損失。例如，會使發電機、變壓器等重要設備的有效出力和容量減小;使電動機因電壓過低電流過大引起溫度升高而燒毀，或因電壓過高使得絕緣降低壽命縮短，照明設備損壞等。然而，由于負荷的變化，電壓的偏移和波動是經常發生的，為此在電力系統運行調度中必須采取積極的措施維持供電電壓在容許范圍內，即在額定值附近變動。電力系統的運行電壓水平取決于系統無功功率的平衡。無功功率的不足，將引起系統電壓的下降，極端情況下可導致某些樞紐變電站母線電壓大幅度下降，使電壓低于臨界電壓，而出現電壓崩潰現象。如1978年12月19日法國大停電，1983年12月27日瑞典大停電，1987年7月23日東京大停電等都是高峰負荷使無功功率不足引起電壓崩潰，從而造成系統重大事故。同樣，過剩的無功功率會使電壓超上限運行，從而危害設備的安全運行與使用壽命。

另外，系統無功功率的分布是否合理還直接關系到電力企業自身的經濟效益。如果大量的無功功率在電網中流動，不僅要消耗有功功率，占用輸電線路和設備的容量，而且會使線路電壓降增大、線路損耗增加、供電的經濟性降低。總而言之，維持電網正常運行情況下無功功率的平衡與合理分布不僅是改善和提高電壓質量的基本條件，同時也是保證電力系統安全、可靠、經濟運行的重要措施。我國繼電保護技術進入了微機保護的時代。隨著計算機技術和通信技術以及各種新方法和新理論在繼電保護中的廣泛應用，微機保護技術正在向著網絡化、綜合自動化和智能化的方向發展。

2 繼電保護信息管理系統的實現

2.1 信息數據源的分布

二次系統所具備的信息來源可大致分為3部分：①由變電站微機保護裝置經RTU發送至調度端的實時運行數據；②繼電保護管理端(生技部門和繼電保護班組)所存放的設備管理資料、各類試驗記錄和運行制度等；③其他系統中需要了解繼電保護數據或可以提供繼電保護有關數據和參考資料的數據源接口。

2.2 系統結構

怎樣有效地將信息數據源聯系起來，而對于各級用戶都能予以充分利用呢？我們可以考慮以調度監控計算機網絡系統的數據源為中心。

通過數據倉庫技術集成各類數據源，使用方法庫來支持各個不同等級客戶的分別應用，利用網絡功能實施數據交換，并且開放 MIS 的數據接口，基本實現對二次保護數據資源的充分利用。

2.3 系統方法與功能

2.3.1 數據倉庫和方法庫

①數據倉庫是比傳統的關系數據庫更高一級的數據組織形式，它不僅支持海量數據的處理，而且對于動態存儲、應用程序接口、非結構化數據等方面都具有更強的性能。②方法庫是封裝了一系列分析處理方法的規則庫，也是應用程序軟件功能的集中表現，可通過設置各用戶權限來限制其對數據倉庫的查詢和讀、寫操作，維護數據的完整性，同時也限定了客戶的應用范圍。

2.3.2 軟件應用功能

①“三遙”數據的實時分析處理：各類二次信息的查詢，和以前定檢、定試記錄的比較，動作時間和次數的統計，故障、事故等報警事件的指示和響應等。②二次設備試驗的記錄管理、定試預告、定值單管理、材料管理等。主要由繼電保護班組人員填寫，其他部門共享查詢。③二次設備圖形管理系統具備GIS功能，支持圖形和數據庫相連，直接在圖形上查詢參數。④二次設備事故、缺陷記錄分析，各保護裝置運行狀況分析。主要是繼電保護技術專責完成，其他部門共享查詢。⑤設立一次設備參數接口。如電流、電壓、功率因素和高壓設備試驗記錄等，配合一次主接線圖查詢，可作為二次系統的輔助分析數據來源。⑥可使用電子函件和新聞公告板方便各部門間的信息交流。

2.3.3 軟件開發工具

采用Microsoft(微軟)公司系列工具軟件進行開發，在實用性和兼容性上都可以體現應用的先進性及廣泛性。

2.3.4 系統建立模式

隨著Internet的廣泛應用，信息資源的利用已成為企業發展的巨大動力。我們在建設繼電保護信息管理系統時，也必須充分考慮這一點，要向大的外部空間提供可用的信息數據，也要從外部世界汲取各種綜合信息，故考慮采用intranet模式。

3 本系統的特點

3.1 實用性強

針對生產運行中的實際問題，解決了二次部分各類數據源的共享和使用，特別對于繼電保護技術工作人員，可以更有效地進行系統分析和數據統計工作，提高保護運行水平。

3.2 可靠性高

易于維護和升級。由于采用數據倉庫和方法庫。整個信息管理系統運行可靠性不再分散于各級用戶之間，而集中于網絡中心數據庫和規則庫，任一客戶工作站的突然損壞，也不影響整個系統其他部分的工作性能，而且恢復非常簡單。對于軟件開發人員而言，升級換代只限于方法庫的改變，快捷方便。

3.3 開放性和先進性

數據倉庫技術使得數據源的來源更加廣泛，使用更加方便，易于和MIS等系統接口。系統的構造結合了Internet/intranet模式，具有良好的應用前景。

現在各個發供電企業的MIS系統建設已普遍考慮采用Internet/intranet模式，因此在建設企業內各個專業子信息系統時也應采用這種模式，以統一系統的規劃及數據的流動，使企業能充分利用各種信息資源推動自身的發展。