繼電保護(hù)信息化的簡要探討

任廷芳

摘要：隨著改革開放的不斷深入,我國在基礎(chǔ)材料工業(yè)及電子元器件的引進(jìn)和制造方面取得了巨大發(fā)展。電力系統(tǒng)的飛速發(fā)展對繼電保護(hù)技術(shù)不斷提出新的要求,電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)的飛速發(fā)展又為繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展不斷注入新的活力。作為傳統(tǒng)繼電保護(hù)的單元--基礎(chǔ)繼電器究竟如何發(fā)展，這是廣大繼電保護(hù)工作者所關(guān)心的問題。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)，繼電保護(hù)，發(fā)展

前言：

電力系統(tǒng)的飛速發(fā)展對繼電保護(hù)不斷提出新的要求，電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)的飛速發(fā)展又為繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展不斷地注入了新的活力。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。

一、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，簡稱計(jì)算機(jī)繼電器．前三種都是對故障電流和電壓的模擬值進(jìn)行測定，在測得值超過其最大的整定值時(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)生誤工作之前，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)送到相關(guān)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，便于迅速找出故障點(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。可與輸電和配電系統(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)場調(diào)節(jié)的需要，節(jié)省人力和時(shí)間。

其功耗極低，對現(xiàn)場試用互感器負(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，又可對高壓便于絕緣。

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

二、繼電保護(hù)的可靠性

可靠性問題包括兩重意思：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)多于拒動(dòng)，這是因?yàn)榈谝唬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。首先硬件可通過嚴(yán)格篩選合格的元件以及利用高級語言的軟件，來提高安全性，再則利用其本身連續(xù)監(jiān)測功能自我診斷查出故障及時(shí)處理。還可以利用故障監(jiān)測器，檢查線路三相負(fù)序分量判斷有無故障。如果故障監(jiān)調(diào)器，查線路無故障，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)告訴相關(guān)工作人員及時(shí)處理。對于計(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用分開電源供電比較起來缺少固有的冗余度，這仍是其美中不足之處。所以在美國大多數(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，必然在不久的將來會(huì)普及使用起來。

三、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)的相對獨(dú)立性，引起人們對電網(wǎng)安全的擔(dān)心。因此，對220kV及以上電網(wǎng)變電站采用獨(dú)立的上位機(jī)對繼電保護(hù)和故障錄波器信息集中處理后，向就地監(jiān)控系統(tǒng)和上級調(diào)度部門傳遞，但采用RS-232等簡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)過渡到可靠性高的CAN、Lonworks等現(xiàn)場總線方式。現(xiàn)場與調(diào)度部門之間采用的點(diǎn)對點(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。

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，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，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:

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)、對安全可靠性要求高的特點(diǎn)之間是一對矛盾。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。

參考文獻(xiàn):

[1] 李萬寶.淺議繼電保護(hù)信息化管理[J].大眾科技，2004-12-30.