保護定值自動輸入和核對技術探究

宋東明 吳鵬 呂俊紅 王銘偉 秦娟

摘? 要：以往的變電站通過手動修改定值的工作方式已經不能適應時代的發展。如今的工作方式可以通過自動核對、自動輸入、遠程操作等，一方面可以減輕員工的工作強度，另一方面對企業的發展也帶來了許多便利，有效地減少資金對這方面的投入。此外，因人力的操作容易導致錯誤的現象因自動化設備的出現也相對減少。本文主要對這些技術進行詳細的分析和介紹。

關鍵詞：自動輸入? 保護定值? 核對技術? 探究

中圖分類號：TM41? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2020）07（b）-0021-03

Abstract： In the past， the fixed value of substation can not adapt to the development of the times through manual modification. Today's work mode can be through automatic check， automatic input， remote operation， etc.， on the one hand， it can reduce the work intensity of employees， on the other hand， it also brings a lot of convenience to the development of enterprises， effectively reducing the investment of capital in this area. In addition， due to the operation of human resources， it is easy to lead to errors because of the emergence of automation equipment. This paper mainly analyzes and introduces these technologies in detail.

Key Words： Automatic input; Protection setting; Check technology; Explore

現如今，在中國南方電網有限責任公司和國家電網公司內，常見的保護裝置定值修改主要有以下幾種類型。

（1）修改人員通過鍵盤或觸摸屏在保護裝置上對裝置定值進行核對、修改，這個流程操作至少需要2～5人，耗時10～50min，此外，因是人力修改，所以存在著出錯的可能性時有發生。

（2）對保護裝置的定值修改可以通過繼電保護故障信息子站系統進行操作。雖然這種方式是通過系統自動輸入的功能，但是也存在了幾個問題：①35kV及以下的變電站不能配置繼電保護故障信息子站系統。②以往早期建立的大部分110kV變電站未配置繼電保護故障信息子站系統。③對于新固化值不能進行自動核對。④對配置的定值缺乏防誤整定機制。⑤雖然是自動對定值修改，但是也存在著人力修改的部分，自動化程度不夠完善。因此，正因為以上的五點問題，這項技術雖然早在很多年前就已經提出，但是在實際工程應用上卻并沒有推廣和實踐。

（3）對保護裝置的定值修改也可通過繼電保護故障信息主站進行修改。這種方法和上述提到的兩種方式類似，不過卻受限于繼電保護故障信息主站與繼電保護故障信息子站的安全性、傳輸可靠性、兼容性等因素，所以這項技術也沒有在實際的應用中實踐。

正因上述三種定值修改模式存在了一定的缺陷，在實際應用中產生了困難，所以，本文根據這種情況研制了一套便攜式就地使用的定值自動輸入和核對系統，以下本文將對這種系統的原理、構成、應用前景等進行介紹。

1? 自動輸入和核對系統技術

保護定值的核對系統和自動輸入主要由兩個部分構成：（1）電腦端數據庫的定值管理軟件。（2）便攜式定值自動輸入和核對裝置。

1.1 保護裝置自動輸入

電腦端數據庫的定值管理軟件對數據的上傳和下載分為三個部分，便攜式定值自動輸入和核對裝置的錄入和核對、定值修改記錄上傳和定值修改任務下達，具體有以下三點。

（1）根據電腦端數據庫的定值管理系統對外部存儲介質、網絡和手動輸入的方式寫入Excel式的定值表單，依照對應的保護裝置類型，再將需要執行的定值下載到便攜式定值自動輸入和核對裝置對應的模塊。

（2）便攜式定值自動輸入和核對裝置與保護裝置通過網線接口聯網或WIFI聯網后便攜式定值自動輸入和核對裝置將讀取保護裝置內部定值，或者將定值輸入保護裝置使之完成固化。

（3）便攜式定值自動輸入和核對裝置對保護裝置定值完成修改后，將操作記錄、登陸機率、執行情況、執行的定值等信息通過網絡上傳到電腦端數據庫的定值管理系統，完成整個定值操作任務。

1.2 自動核對

便攜式定值自動輸入和核對裝置通過讀取保護裝置設定的定值，將其與電腦端數據庫的定值管理系統中的定值進行逐項匹配，其中包含類型、順序、幅值等內容，最后提示核對的結果和有差異的定值。

操作流程簡單來說便是，電腦端數據庫的定值管理系統先調用Excel表單中的數據，再通過便攜式定值自動輸入和核對裝置進行操作，操作完成之后寫入繼電保護設備，此時，便攜式定值自動輸入和核對裝置將對繼電保護設備中的定值進行逐一匹配核驗，將其中匹配的結果和匹配有誤的定值項反饋給電腦端數據庫的定值管理系統，最終工作人員在電腦端數據庫的定值管理系統查看到整個操作的最終數據，再通過反饋的數據執行下一步操作，如核驗的所有定值項均正確，便不需要進行任何操作。如遇到定值項匹配有誤的定值，則需要技術人員進行修改、完善等操作。

1.3 定值遠程操作

雖然目前國內幾乎所有繼電保護設備都具備遠程操作的功能，其遵循的通信規則是103規約和IEC61850，但是在應用細節上，還是有一些區別，因此，為了解決系統與各種保護裝置的通信問題，建立一種可以兼容103規約和IEC61850定值的遠程操作模型。

2? 根據IEC61850建立的動態數據庫模型

在電腦端數據庫的定值管理系統中設定與IE61850相關的邏輯節點數據集，再通過定值組控塊進行管理與控制。定值組控制塊提供選擇激發定值區、選擇修改定值區、讀取定值、寫入定值、確認定值修改定值等基礎控制服務。

簡單來說邏輯便是將定值寫入選擇激發定制區（等待激發），然后判斷定值區內的定值是否成功，如果成功則進行讀定值操作，操作之后進行判斷，是否讀定值成功，如果讀取成功則進行寫定值、修改定值等，反之，則終止操作，終端提示讀取定值失敗。

3? 根據規約103建立的動態數據庫模型

在電腦端數據庫的定值管理系統中設定與規約103相關的邏輯節點數據集，在規約103通訊中，定值的才做通過分類服務來實現，這種操作作為繼電保護設備的擴展，用于提供傳送任何類型和格式數據的功能。

簡單來說，這種模型操作流程是通過讀取一級用戶數據，判斷一級用戶數據的值是否還有類似的值，如果有則返回進行修改，如果沒有則發送給便攜式定值自動輸入和核對裝置進行讀取定值。判斷讀取定值是否成功，成功則完成操作，并返回結果，反之則告知讀取失敗。

3.1 定值管理

電腦端數據庫的定值管理系統可以統計變電站、間隔、保護設備等層次關系，技術員根據其中關聯的數據指定變電站，然后根據變電站之間的間隔，配置繼電保護設備，從而實現分層管理。

3.2 定值模板

因通訊協議的差異問題，便攜式定值自動輸入和核對裝置內置的定值與電腦端數據庫的定值管理系統中的定值存在著不匹配的問題，因此需要建立一個定值模板。定值模板中包含了定值遠程操作模型、保護裝置信息、通訊類型等，每種數據互有關聯，有效避免因通訊協議的差異帶來的定值不匹配問題。

4? 基于上述方案的測試和分析

保護定值便攜式定值自動輸入和核對裝置在各個廠家設備上進行了有效的測試，這些設備主要來自北京四方、國電南自、南瑞繼保等，發現和解決了一些問題，主要如下。

4.1 數據存儲問題

由于不同型號保護裝置在數據存儲和處理方式上存在著一定的差距。尤其是根據規約103協議的規則，定值數據寫入裝置的時候，一般是先進行確認“寫”操作，然后才是“執行”，比如，南瑞繼保生產的RCS-943A型裝置便是采用的這種協議。但是在規則上，RCS-943A型裝置取消了確認操作，直接進行了“執行”。此外，北京四方的BD-2A型裝置則是在收到定值寫執行命令之后才讀取定值，但是同樣是北京四方生產的818AD型裝置卻不需要收到執行命令就能執行讀取定值。因此，不同的保護裝置，對于執行方式和存儲方式也不一樣[3]。

4.2 定值寫入跟校對時間差

通常情況下，一套完整的保護裝置定值項有數十或數百的定值項，而裝置是逐一進行定值修改、寫入等，這就造成了裝置執行的時間差。

4.3 特殊裝置

一些保護裝置的定值并不支持遠程讀、寫功能。比如國電南自的PD-3C-A型裝置就對遠程寫入、讀取功能不支持。

4.4 定值數據的多種類型

由于定值包含了各種數據類型，對于其數據類型的轉換需要嚴格控制，比如南瑞繼保的RCS-943A保護裝置就包含了整數型、字符型、浮點型等。

5? 結語

根據保護定值自動輸入和核對技術的不斷研究成果，提高了繼電保護裝置的運行效率，同時也使繼電保護裝置在運行和維護方面的自動化水平得到有效提高。在工作流程上更是變成了自動化運行設備，節省了大量的人力工作，不僅提高了運維技術人員的工作效率，還降低了因定值數值有誤帶來的風險。該技術已經應用于各個供電企業，并完成了預期目標。

參考文獻

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[2] 陳輝，劉博文，陳雷， 等.繼電保護定值自動校驗系統研究[J].電工電氣，2019（9）：70-71.

[3] 深圳供電局有限公司.一種無線型繼電保護定值單智能核對技術測試平臺：CN201710938704.7[P].2018-02-23.

[4] 張仲耀.大電網分布式智能繼電保護定值自動管控方法研究[J].自動化與儀器儀表，2019（12）：192-195.

[5] 劉斌.分布式發電技術與智能電網技術的協同發展趨勢[J].科技創新導報，2019，16（23）：54-55.

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