論繼電保護信息化

劉敏峰

（江蘇省江陰市供電公司，江蘇 江陰 214400）

1 引言

繼電保護是電網安全的哨兵，在計算機網絡時代，繼電保護信息網絡建設無疑是現代化電網建設的重要組成部分。

繼電保護信息從功能與作用上可分為三大類，即：①繼電保護運行信息；②繼電保護事故記憶信息；③繼電保護管理信息。其中繼電保護運行信息所要求的實時性最強，這些繼電保護運行設備發出的信息需要盡快得到運行值班人員及調度值班人員識別，并作為電網事故處理的重要依據。繼電保護事故記憶信息在發生復雜電網事故特別在出現繼電保護異常動作后，需要盡快傳遞到有關專業人員手中，在經專業人員分析判斷后，為調度值班人員進一步恢復電網提供支持，也是制定反事故措施的基礎。而繼電保護管理信息則與通用的MIS系統接近，除應包括電網內繼電保護運行、管理信息和技術信息外，還應包括有關科研、制造、設計和基建的有關信息，它們是提高繼電保護專業工作質量和效率的關鍵。繼電保護信息網絡建設應結合上述3個方面信息的不同特點進行。

2 繼電保護裝置

繼電保護裝置隨著電子計算機技術的發展已經經過四代產品的演進。第一代是機電式的傳統繼電器，第二代是晶體管半導體繼電器，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，第四代是計算機構成的繼電器，簡稱計算機繼電器.前三種都是對故障電流和電壓的模擬值進行測定，在測得值超過其最大的整定值時，繼電器動作，使斷路器跳閘。其中微處理器繼電器只是利用處理器執行邏輯、診斷及通信功能.而第四代計算機繼電器是全部數字化操作，對電流和電壓進行采樣，通常每秒采樣4次或8次把瞬時值轉換成數字形式，再算出故障參數，輸出信號、動作跳閘。并且具有邏輯、診斷、數字通信等功能。第三代與第四代的繼電器的優缺點大致相同。主要是因為計算機繼電器的可靠性還沒有深入人心。

計算機繼電器是有數據處理和存儲全新的多功能的用途，其優點有如下幾點：

有連續監控本身的功能。在發生誤功作之前，可以查出本身的故障，并且把故障信息遠距離或就地發送到維修部門，得以及時處理故障。

有相當大的靈活性。只要重新編制程序就可改變保護特性和整個保護方案。

可以算出故障參數，對故障前后的數據均可存儲為以后分析所用。

可以算出故障點的距離，便于迅逑找出故障點及時消除故障，這是迄今使用的計算機保護最普遍的一種功能。

具有通信能力，不僅與維修中心通信，還可以與其它計算機保護終端方面通信。可與輸電和配電系統正在發展的計算機控制外圍設備通信及時取得需要的信息。

可以遠距離校核與整定，減少現場調節的需要，節省人力和時間。

其功耗極低，對現場試用互感器負擔很徑，達到可以忽略不計的程度。在不久的將來利用光纖傳感器，既可節省投資較大的高壓收甩互感器，又可對高壓便于絕緣。

其體積較傳統妁繼電器小得多，可減小變電站控制保護設備的建筑投資。

3 繼電保護的可靠性

可靠性問題包括兩重意思：一是在線路發生真實故障時，繼電器一定要動作不能拒動，二是在線路無真實故障時間內，繼電器不會發生誤動。我們傳統上是以不拒動為重點。計算機繼電器是誤動多子拒動，這是因為第一其本身元件易于發生故障，第二其處于變電站容易產生電脈沖干擾的環境下，如開關切換，雷電等發生高頗電磁干擾，使之誤動。這種缺點可以克服。首先硬件可通過嚴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監測功能自我診斷查出故障及時處理。還可以利用故障監測器，檢查線路三相負序分量判斷有無故障。如果故障監凋器，查線路無故障，而計算機繼電器本身誤動。則發出信號使跳閘閉鎖，同時告訴維修人員及時處理。對于計算機繼電器可能發生拒動的缺陷，可以增加一套同類型繼電器作為后備提高其冗余度，不會有兩套同時失靈拒動的出現，即使可能，其概率也非常小。因為計算機元件價格日益下降，增加冗余度的成本比較用傳統電器的投資還要經濟些。

還有一個擔心的問題是計算機公共電源，因為計算機繼電器在單一的組件中執行分開的功能與分立元件繼電器甩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。所以在美國大多數使用雙重的計算機繼電器。但迄今尚束發現拒動或誤動。基于計算機型繼電器優點多，功能全，在電子計算機日益發展的情況下，成本日趨下降，質量不斷上升，經濟上的潛力又非常大，必然在不久的將來會普及使用起來。

4 繼電保護信息網絡的使用情況

繼電保護信息網絡的建設促進了電網運行水平和專業水平的提高，但也受到了組網時計算機軟硬件水平及通信水平的限制。繼電保護運行信息的集中處理已逐漸成為變電站綜合自動化的一部分，變電站內不同專業設備的綜合程度對降低工程造價有重要意義，但同時可能要影響到繼電保護的相對獨立性，引起人們對電網安全的擔心。因此，對200kV及以上電網變電站采用獨立的上位機對繼電保護和故障錄波器信息集中處理后，向就地監控系統和上級調度部門傳遞，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運行的安全。變電站內繼電保護信息集中處理應過渡到可靠性高的CAN、Lonworks等現場總線方式。現場與調度部門之間采用的點對點的通信方式可靠性低，難以滿足運行值班事故處理的要求。

繼電保護運行信息的集中處理也使得網內繼電保護設備時鐘統一更為重要。目前電網在故障錄波器上普遍安裝了GPS衛星對時設備。在一些變電站，這些GPS設備也為運行值班人員提供標準時鐘，但其它繼電保護設備的時鐘仍沿用本身的內部時鐘，這需要盡快研究解決。從繼電保護事故分析需要出發，事件記錄的時標精度應盡可能控制在1 ms內。電網正在引進的微機故障錄波器記錄的時標精度可達到微秒級，可以用于分析不同電廠、變電站電氣量的相位角，為電網穩定計算和分析提供幫助。

另一方面，目前不同制造部門微機保護和微機故障錄波器與上位機之間的通信規約不盡相同，阻礙繼電保護運行信息系統的進一步發展。盡快對現有微機保護和微機故障錄波器的軟硬件進行升級，使其具備相應的通信功能，這是一個好的解決方案。繼電保護運行信息除電網故障后的有關記錄外，還包括查詢繼電保護定值、繼電保護運行狀態、繼電保護異常診斷，以及繼電保護或故障錄波器采集到的實時信息等。因此，這些信息除應盡快實現與SCADA系統接口，供調度值班人員使用外，還應盡早成為迅速發展的MIS系統的一部分，為不同層次的管理人員和專業人員工作提供便利，甚至可將后臺機記錄下的繼電保護設備在線運行時間作為設備運行可靠性統計的基礎。

繼電保護管理信息系統提高了專業管理的質量和效率，也使不同用途的專業軟件數據統一格式的重要性更加突出。如何自上而下建立統一、規范的數據庫，在提高工作質量和效率的同時，充分發揮計算機管理的作用，減少人工維護工作量，是繼電保護管理信息網絡發展的關鍵。

結束語

高速發展的通信與信息產業為繼電保護運行管理的現代化提供了機遇。在繼電保護信息化方面，這種高速發展與繼電保護專業強調運行使用經驗、對安全可靠性要求高的特點之間是一對矛盾。因此，繼電保護信息網絡建設更應加強規劃工作，盡可能在實施之前做一些規范化工作。在這方面，即將頒布的"變電站通信標準，保護設備的信息接口的配套標準"是一個良好的開端。

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