220?kV變電站繼電保護定值遠方修改的設計和應用研究

張聞勤

摘 要：隨著電力系統的發展，電網運行方式更加復雜，為保障電網安全、可靠的運行，繼電保護裝置定值也應根據運行方式的變化進行了調整。該文以220 kV變電站為研究視角，深入分析該變電站繼電保護定值遠方修改設計原理及注意要點，詳細介紹了各模塊設計與實現情況，以期為類似研究提供一定參考。

關鍵詞：220 kV變電站 繼電保護 定值遠方修改 設計

中圖分類號：TM63 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）01（c）-0049-02

隨著我國國民經濟的發展，社會群眾對電力的依賴性逐步增強，建立遠程定制修改平臺，實現定制遠程修改成為學者重點研究和關注的問題。眾所周知，繼電保護裝置是否設定正確的定值，與整個電網運行安全存在密切聯系，對電力事業的發展產生重要影響。由于繼電保護定值比較復雜，遠方修改定值所用信息交換方法比一次設備遙控信息交互更加復雜，導致遠方修改繼電保護裝置定值技術未在電網生產中得到廣泛應用。為確保電網的正常運行，繼電保護裝置定值也應隨其運行方法的改變做出了相應調整。該次研究以220 kV變電站繼電保護裝置為研究依據，深入分析其遠方修改定值設計原理及注意要點，提出遠方修改定值各模塊設計情況，以期提升電力系統的工作效率。

1 繼電保護定值遠方修改設計原理

220 kV變電站自動化主要功能有：如果發生事故，采用繼電保護、故障錄波器等完成電氣量的采集、監視及控制工作，隨之進行事故處理，依據指令完成各項恢復操作，使其回歸正常運行狀態。隨著我國工業的快速發展及對電力行業要求的提升，電力行業圍繞著以提供優質服務開展各項工作。由于重要用戶荷載不斷地改變對保護設備的要求，需及時、頻繁地修改某電力設備或線路保護定值，縮短設備停電時間，保障用戶安全、可靠地用電。基于上述背景下，電力企業開始對變電站繼電保護裝置進行了修改，使其具有遠方召喚、遠方修改定值等功能。該系統旨在方便監測各變電站所有電力設備的信息，正確調出這些變電站保護裝置的定值和保護連接片投退情況，以此完成遠方修改保護設備定值。經過相關人員的研究，實現保護裝置遠方定值又該有以下方法：（1）將軟連接片支撐遙信硬節點的方法，并有遙控功能；（2）從調控主站端修改個變電站的保護規約、增加保護定值修改模塊。對具有調度數據網絡的計算機監控變電站，子站硬件設施使用計算機監控系統的通信裝置實現相應的功能。執行方式為：①借助變電站計算機監控系統對保護裝置進行修改或核查定值，增設遠方不停電修改及核查定值的功能，并對監控系統已有的遙控、遙調等命令進行重新調試。②該方案使已有變電站內同學裝置實現遠方定值修改的功能，可運用已有的設備共享信息，節省整個工程投資。

2 220 kV變電站繼電保護定值遠方修改實施要點

定值作為繼電保護裝置正確操作的依據，定值的準確性、適應性對電網運行安全具有非常重要的作用。一般情況下，變電站運行過程中需要改變保護裝置的定值時，繼保人員必須驅車到數十公里對設備進行現場修改，不僅費用高，也會耗費工作人員的精力和時間，加大維修人員的工作量。此時，設計、開發繼電保護遠方定值修改系統成為迫切需要解決的問題。

2.1 通訊機信息采集、集中及存儲

眾所周知，通訊機需完成與各類智能裝置的通訊，方可達到收集信息的目的。通訊機在獲取各種智能裝置信息后，需把各項信息存儲在通訊機內部。在需要對某個裝置實施控制操作時，把控制命令下發至相對應的智能裝置中。為滿足220 kV變電站日益復雜的通訊情況，通訊機一般要使用多CPU主板同時運行、板件之間二次通訊的組織方法。各CPU板件設置一個實時數據庫和多個記錄隊列，把相應的數據更新至本板實時庫內，并將接收的事件記錄保存至其事件記錄隊列中[1]。通訊機把下部連接的各種裝置信息收集至本機后，不可把全部信息傳送至監控后臺和調度主站，而需依據監控、調度的需求依次選取部分或全部上送，其信息整理過程需借助通訊機實現。在完成信息采集和集中后，需將220 kV變電站內整理的信息上送調度，完成信息的傳輸工作。基于這種情況下，要用有效的信息組織方法便于調度主機和220 kV變電站內系統，并針對相應的信息進行解析處理。

2.2 靈活配置各項裝置

通訊機必須對各類智能裝置的信息實施存儲和管理，與之對應的處理規則要借助有效的渠道靈活處理，否則在220 kV變電站發展變化，必須完成大量的工作。通訊機上應靈活配置以下內容：通訊接口規約種類、設置的通信接口參數等，在工程發生變化時，可以快速、靈活地調整上述配置，這需設計一個靈活使用平臺。

3 繼電保護定值遠方修改設計與實現

3.1 通訊單元的設計

通訊單位作為220 kV變電站自動化系統的通訊核心，在整個系統中發揮上傳下達的作用，它是保障整個系統正常運行的關鍵。通訊管理單元為配合變電站自動化系統展開設計，使用TCP/IP局域網與本地監控系統相連實現通信，旨在全面替換原有的通信管理裝置。220 kV變電站自動化系統信息樞紐裝置作為ISA-301C型通信管理單元，它不僅具有采集遙測、遙脈、遙控等功能，也可與保護測控、智能直流屏、遠方調度、本地監控后臺等裝置相連，其作用就是將各類智能采集控制設備與主控端相互連接，促使各種智能采集設備與主控端數據交換使用[2]。為滿足220 kV變電站的發展需求，可使用多通訊管理單元的方法，每個通訊管理單元負責某類間隔或某一電壓等級保護測控裝置的通訊，并借助TCP/TP網絡收集到本地監控系統和調度工作站中[3]。

3.2 規約模塊的設計

3.2.1 初始化流程

主函數啟動之后，先對運行變量進行初始化設置，完成端口號、命令偷盜等方面的初始化設計。啟動TCP Server后，實現TCP連接初始化。隨之，檢查是否配備從機網絡，如果有，則由從網連接Server啟動，初始化操作結束。反之，則初始化流程結束。

3.2.2 主函數流程

了解通訊機數據流程及220 kV變電站內部遙信、遙脈等重要性后，考慮到工程調試過程中通訊規約比較復雜，有較大的工作量。當程序受接口啟動后，開展規約端口的初始化工作。初始化完成后，檢查并選擇雙通道，循環調用保溫接收、處理、發送模塊完成數據的處理與傳輸操作。

3.2.3 報文接收、處理流程

TCP連接開啟后，先要認真檢查起始字符，如果正確接入檢查報文長度，檢查報文格式是否正確，正確則整個接收流程接收。如果上述檢查內容有一項檢查錯誤，流程會直接結束。接收流程如圖1所示。

報文格式檢查完成后，查看當前連接報文，如果是標準報文格式，則進一步解析報文內容：遙控命令、設點命令、鏈路復位等，并實施針對性的處理，是什么命令就發布相應的命令。如果發布的信息屬于U或S格式，則整個流程結束。

3.2.4 報文發送模塊

如果有需要發送的報文，先要檢查是否為從機，從機只能發送U幀。報文成功發送以后，檢查當前連接情況，便于進行連接切換。如果當前處于正常連接狀態，認真檢查發送時間間隔計時，則依據發送報文的命令響應、遙信、COS事件等相關信息[4]。若變化遙測時間已到，則發出變化遙測，結束整個發送過程。

3.3 遠方讀寫定值模塊

在定值讀寫過程中，用戶讀寫視圖、存儲及編輯區視圖同步操作無法獨立進行，應使用連續執行視圖間同步服務的方式，降低編輯區域視圖定值數據出現異常情況的幾率[5]。因此，定值讀寫操作并非多個服務簡單組合而成，而是一系列服務的執行。雖然使用連續執行同步服務控制流程，但在不同服務執行時間差中，不可避免要受到其他因素的干擾，從而改變編輯區試圖定值數據。為避免出現上述情況，通過子站對其他與定值有關的寫操作實施閉鎖處理[6]。

4 結語

綜上所述，繼電保護定制具有復雜性的特征，因此，遠方修改定值具有操作過程中，各類數據信息的交互方法會更加復雜。該研究以220 kV變電站繼電保護裝置為依據，研究繼電保護裝定值遠方修改要點及各模塊設計情況，以期對電力行業繼電保護定值遠方修改技術的研究提供一定指導。

參考文獻

[1] 魯芬.繼電保護定值修改方式[J].數字通信世界，2015，23（12）：171.

[2] 夏敏.基于遠動和保信裝置的繼電保護遠方控制方案[J].電工技術，2013，19（10）：13-14，23.

[3] 崔根濤，孫永凱.繼電保護定值遠方修改系統方案探討[J].能源與節能，2015，16（4）：161-162.

[4] 吳懿雯，張鑫.遠方修改繼電保護定值的控制模型及應用研究[J].中國高新技術企業，2014，31（22）：58-59.

[5] 李德文，劉進，劉偉，等.繼電保護裝置遠方修改定值模式研究[J].江蘇電機工程，2014，33（2）：34-36.

[6] 王莉，華煌圣，劉育權，等.一種基于IEC 61850標準的繼電保護裝置遠方控制技術方案[J].南方電網技術，2013，13（2）：82-86.