電力系統(tǒng)繼電保護遠(yuǎn)方操作設(shè)計與應(yīng)用

鄧 勇 賴永生 陸 榛 童純潔 任曉輝

（國網(wǎng)福建電力調(diào)度控制中心，福州 350003）

電力系統(tǒng)繼電保護遠(yuǎn)方操作設(shè)計與應(yīng)用

鄧 勇 賴永生 陸 榛 童純潔 任曉輝

（國網(wǎng)福建電力調(diào)度控制中心，福州 350003）

電網(wǎng)的快速發(fā)展與生產(chǎn)承載能力之間的矛盾日益突出，實施繼電保護遠(yuǎn)方操作是解決該矛盾的有效途徑，而繼電保護遠(yuǎn)方操作的難點在于“雙確認(rèn)”。本文基于 EMS調(diào)控平臺，在安全I區(qū)進行繼電保護的遠(yuǎn)方操作，實現(xiàn)了遠(yuǎn)方投退線路保護功能、遠(yuǎn)方投退保護重合閘、以及遠(yuǎn)方切換定值區(qū)的雙確認(rèn)操作。通過某電網(wǎng)的實踐證明，本文提出的繼電保護遠(yuǎn)方操作設(shè)計，既能提高電力系統(tǒng)的運維效率，又能滿足“雙確認(rèn)”的要求。

繼電保護；遠(yuǎn)方操作；雙確認(rèn)

近五年來電網(wǎng)輸變電規(guī)模以平均每年超過12%的速度增長，電網(wǎng)發(fā)展速度與生產(chǎn)承載能力之間的矛盾日益突出。變電站無人值班后，往往為了簡單的操作，變電運維人員和繼電保護技術(shù)人員頻繁往返于各個變電站之間，占用了大量的有效工作時間。為提高運維工作的效率，發(fā)揮大運行體系“調(diào)控一體”的技術(shù)優(yōu)勢，有必要采取繼電保護裝置遠(yuǎn)方操作。而《國家電網(wǎng)公司電力安全工作規(guī)程（變電部分）》規(guī)定：繼電保護遠(yuǎn)方操作時，至少應(yīng)有兩個指示發(fā)生對應(yīng)變化，且所有這些確定的指示均已發(fā)生同時對應(yīng)變化，才能確認(rèn)該設(shè)備已操作到位。且繼電保護遠(yuǎn)方操作，并不像電氣一次設(shè)備，存在設(shè)備機械位置指示、電氣指示、帶電顯示裝置、儀表及各種遙測、遙信等信號，較容易獲取操作判據(jù)。因此，如何實現(xiàn)繼電保護遠(yuǎn)方操作的“雙確認(rèn)”是一大難點。迄今，已經(jīng)取得了一些有價值的研究成果［1-7］。

本文利用保護裝置不同程序功能設(shè)計了保護雙確認(rèn)的方法，提出以遙控的方式投退保護裝置重合閘軟壓板，將裝置“重合閘充電完成”信號上送調(diào)控自動化系統(tǒng)作為保護重合閘投退的雙確認(rèn)信號；以遙控的方式投退保護裝置功能軟壓板，將裝置內(nèi)部保護功能模塊是否執(zhí)行的狀態(tài)信號作為保護功能投退的雙確認(rèn)信號；以遙調(diào)的方式切換保護定值區(qū)，以 IEC103+104規(guī)約進行保護定值召喚及自動比對作為定值區(qū)切換的雙確認(rèn)方式。通過福建電網(wǎng)的實踐證明，本文提出的繼電保護遠(yuǎn)方操作設(shè)計與實現(xiàn)是行之有效的。

1 繼電保護遠(yuǎn)方操作總體方案

1.1 繼電保護遠(yuǎn)方操作實現(xiàn)方式

繼電保護遠(yuǎn)方操作應(yīng)嚴(yán)格按照《電力監(jiān)控系統(tǒng)安全防護規(guī)定》（國家發(fā)展和改革委員會第14號令）要求，通過自動化系統(tǒng)在安全Ⅰ區(qū)實現(xiàn)。若保護裝置支持軟遙控，可采用方式一實現(xiàn)（見圖 1方式（1））。若保護裝置不支持軟遙控，可采用方式二實現(xiàn)（見圖1方式（2）），即采用硬接點開入保護裝置實現(xiàn)遠(yuǎn)方遙控。

圖1 變電站繼電保護遠(yuǎn)方操作實現(xiàn)方式

方式 1：調(diào)控自動化系統(tǒng)主站→Ⅰ區(qū)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)機→管理機（如有）→保護裝置。調(diào)控自動化系統(tǒng)主站與變電站內(nèi)Ⅰ區(qū)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)機通過 104規(guī)約通信，站內(nèi)Ⅰ區(qū)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)機與不同廠家的保護裝置經(jīng)管理機進行規(guī)約轉(zhuǎn)換，以軟報文的形式開入保護裝置，實現(xiàn)對二次設(shè)備的軟遙控。

方式 2：調(diào)控自動化系統(tǒng)主站→Ⅰ區(qū)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)機→測控裝置→外接繼電器（如有）→保護裝置硬節(jié)點開入。調(diào)控自動化系統(tǒng)主站與變電站內(nèi)Ⅰ區(qū)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)機通過104規(guī)約通信，站內(nèi)通過測控裝置從保護裝置的硬節(jié)點開入，實現(xiàn)對二次設(shè)備的硬遙控。

1.2 繼電保護遠(yuǎn)方操作步驟

EMS系統(tǒng)中繼電保護和安全自動裝置遠(yuǎn)方操作應(yīng)在間隔圖進行，且閉鎖在廠站一次接線圖、電網(wǎng)潮流圖等非間隔圖上進行遙控操作。遠(yuǎn)方投退軟壓板操作按照限定的“選擇-返校-執(zhí)行”步驟進行（如圖2所示）。

圖2 繼電保護遠(yuǎn)方操作步驟示意圖

2 繼電保護遠(yuǎn)方操作實施方法

從現(xiàn)場實際運維工作出發(fā)，保護遠(yuǎn)方操作主要實現(xiàn)了復(fù)歸保護動作信號、投退保護重合閘、投退線路保護功能、切換開關(guān)測控裝置的同期/無壓、切換保護定值區(qū)等功能。下面重點介紹有關(guān)保護遠(yuǎn)方操作雙確認(rèn)的實施方法。

2.1 遠(yuǎn)方投退保護重合閘

遠(yuǎn)方投退保護重合閘采用軟壓板以遙控的方式遠(yuǎn)方投退，將軟壓板的變位情況作為第一個確認(rèn)信號，該信號通過保護裝置管理板程序驅(qū)動保護CPU插件程序?qū)崿F(xiàn)。以保護裝置重合閘充電完成狀態(tài)信號（變電站內(nèi)就地取反）作為重合閘功能軟壓板遠(yuǎn)方操作的第二個確認(rèn)信號，該信號是保護CPU插件程序?qū)ν锻酥睾祥l壓板操作完成后的內(nèi)部邏輯反校。

對于個別無法通過升級實現(xiàn)軟壓板遠(yuǎn)方遙控的110kV及以上線路保護（如：LFP900系列線路保護裝置等），由“方式2”通過如下方案經(jīng)外接雙位置繼電器實現(xiàn)閉鎖重合閘功能遠(yuǎn)方遙控。經(jīng)外接雙位置繼電器實現(xiàn)閉鎖重合閘。各間隔新增的一個雙位置繼電器（BCJ）和測控裝置兩副遙控接點，BCJ接點接入保護裝置“閉重溝三”回路，接點位置信號上傳調(diào)控自動化系統(tǒng)做成重合閘位置壓板（如圖3所示）。調(diào)控自動化系統(tǒng)監(jiān)控模塊以控合方式實現(xiàn)線路重合閘投直跳，以控分方式實現(xiàn)線路重合閘投正常方式；同時采集保護“閉重開入”軟報文做成光字牌，實現(xiàn)重合閘投退雙確認(rèn)。

圖3 經(jīng)外接雙位置繼電器實現(xiàn)閉鎖重合閘

2.2 遠(yuǎn)方投退線路保護功能

遠(yuǎn)方投退線路保護采用軟壓板以遙控的方式遠(yuǎn)方投退，并將軟壓板的變位情況作為第一個確認(rèn)信號，該信號通過保護裝置管理板程序驅(qū)動保護CPU插件程序?qū)崿F(xiàn)。同時在保護正常運行程序流程中引出“主保護功能投入”、“零序保護功能投入”、“距離保護功能投入”狀態(tài)信號，并上送，作為線路保護功能遠(yuǎn)方操作的第二個確認(rèn)信號，該信號是保護CPU插件程序?qū)ν锻斯δ軌喊宀僮魍瓿珊蟮膬?nèi)部邏輯反校。

保護裝置程序一般都按照保護功能進行模塊分解，在相應(yīng)的邏輯條件滿足的情況下，對應(yīng)的保護功能模塊在程序執(zhí)行時投入。反映保護功能模塊是否投入的中間邏輯變量在程序內(nèi)部是客觀存在的，如圖4所示。

圖4 經(jīng)外接雙位置繼電器實現(xiàn)閉鎖重合閘

2.3 遠(yuǎn)方切換保護定值區(qū)

遠(yuǎn)方切換保護定值區(qū)以遙調(diào)方式實現(xiàn)保護定值區(qū)遠(yuǎn)方切換，并將遙調(diào)返回信息是否成功作為第一個確認(rèn)信號，該信號通過保護裝置管理板程序驅(qū)動主程序?qū)崿F(xiàn)。同時以 IEC103+104規(guī)約進行保護定值召喚及自動比對作為定值區(qū)切換的雙確認(rèn)方式，定值召喚通過保護裝置管理板程序直接讀取裝置保護CPU插件FLASH中保存的保護定值實現(xiàn)。調(diào)控主站使用IEC104規(guī)約中遙調(diào)設(shè)點命令，把擬切換的定值區(qū)號映射到指定的信息對象地址上，Ⅰ區(qū)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)機通過識別信息對象地址，把定值區(qū)號下發(fā)到指定的保護裝置上，最后把定值區(qū)切換是否成功的結(jié)果返回給調(diào)控主站。遙調(diào)方式進行保護裝置定值區(qū)切換分為3個步驟：①調(diào)控主站下發(fā)遙調(diào)命令；②Ⅰ區(qū)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)機對保護裝置進行定值區(qū)切換操作；③返回操作結(jié)果。其過程如圖5所示。

圖5 遙調(diào)方式進行保護裝置定值區(qū)切換步驟示意圖

3 福建電網(wǎng)應(yīng)用實例

3.1 試點工作的基本情況

為了驗證本文所提技術(shù)的正確性和有效性，2014年在福建電網(wǎng)進行繼電保護遠(yuǎn)方操作試點驗證。

福建電網(wǎng)在每個地市供電公司和省檢修公司選擇一個運維站所轄全部變電站進行繼電保護裝置遠(yuǎn)方遙控技術(shù)改造，保證從通信網(wǎng)絡(luò)，到站內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)，到保護裝置全線貫通，支持繼保遠(yuǎn)方操作。2014年全省共計8個500kV變電站、34個220kV變電站、72個110kV變電站統(tǒng)一開展繼電保護遠(yuǎn)方遙控技術(shù)改造，對變電站不滿足遠(yuǎn)方操作及“雙確認(rèn)”要求的繼電保護和安全自動裝置進行軟、硬件升級，對部分不滿足遠(yuǎn)方操作需求的站內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)進行硬件更換和軟件升級。對升級后的保護裝置進行實傳遙控，保證每一臺保護裝置均具備實際遙控條件。2014年共計完成684套110kV及以上線路保護遠(yuǎn)方操作升級及調(diào)試。

3.2 效果分析

2014年福建電網(wǎng)全省九個地市供電公司及省檢修公司共計進行11172次遠(yuǎn)方操作（見表1），使大多數(shù)的二次常態(tài)操作無需運維人員到場，大大減少運維人員往返變電站的工作量，由調(diào)控中心直接遠(yuǎn)方操作繼電保護和安全自動裝置，減少中間環(huán)節(jié)，在正常檢修情況下，提高設(shè)備停役期間檢修作業(yè)實際有效時長，減少設(shè)備停役時間，在事故及設(shè)備缺陷情況下，最大限度縮短二次設(shè)備事故隔離時間，避免事故發(fā)展。產(chǎn)生了極大的經(jīng)濟效益和社會效益。

Power System Relay Protection Design and Application of Remote Operation

Deng Yong Lai Yongsheng Lu Zhen Tong Chunjie Ren Xiaohui
（State Grid Fujian Electric Power Dispatching Control Center，F(xiàn)uzhou 350003）

With the increasingly outstanding contradiction between the rapid development of power grid and production carrying capacity，relay remote operation is an effective way to resolve the conflict，but the difficult points of relay protection remote operation is "double confirmation".This paper introduced according to EMS，achieve relay remote operation which in the security zone I，such as the realizing way of the remote protection function on/off switching，remote reclosing and remote relay switching settings value and the double confirm.The numerical results on a real power grid show that the proposed design of remote operation of relay protection improve maintaining efficiency and meet the requirements of "double confirmation".

relay protection； remote operation； double confirmation

國網(wǎng)福建省電力有限公司科技項目（52130015008A）