繼電保護裝置環境管理系統

馮海榮，許永鋒，高向飛，畢鵬飛，陳 凱

（國網延安供電公司，陜西 延安 716000）

1 設計原則

我國電網企業數量比較多，在修建過程中年代差的比較大，所以傳統繼電保護方式比較復雜。以現實各廠家保護裝置應用總結進行分析，現有保護裝置計算方法不固定，所以要創建相應新系統，保證各廠家保護裝置協調與統一。所以在管理系統設計過程中，不僅要實現可視化、多視角的簡單人性化系統，還要融合各原有系統，實現保護數值與參數統一要求與分析。通過整體分析，因為經濟在不斷的發展，部分系統并不先進，所以對繼電保護系統來說要求具備功能、穩定可增強的需求。

2 設計框架

針對電網企業繼電保護特殊性與日常繼電保護人員工作習慣與流程，和電網企業各技術需求相互結合集成各模塊，設計電網企業繼電保護綜合分析管理系統框架，系統主要包括數據管理模塊、圖形模塊、技術文檔管理模塊、輸出模塊、核心計算模塊。系統使用C/S結構，基于主流面向對象編程思想對各模塊層次關系進行明確，獨立封裝各功能模塊，代碼可移植性基于設計模式與編程技術保證系統運行、開發與維護效率，為系統后續升級開發預留拓展空間。系統開發環境為VC++6.0，保證最佳兼容性，并且支持底層操作。利用Oracle數據庫、Microsoft Access客戶端，此為Office中小桌面數據庫平臺。

設備管理對本廠站基本信息進行保存，并且保存供電公司與電力系統的數據。廠站維護管理能夠查詢廠站基礎數據與其他電力系統基礎數據，為了使用戶查找更加的方便。

3 系統設計

3.1 電氣故障分析

故障分析軟件為系統核心計算軟件，能夠實現繼電保護整定計算、電力系統電氣部分故障校核、事故分析、繼電保護仿真等。基于電氣主接線圖便于定義運行方式與故障條件；對各電動機、負荷電流的電氣部分短路故障進行計算；能夠全面分析計算結果，便于得到電壓、電流的相分量、序分量和端口阻抗等信息；并且提供發電機故障端口轉移阻抗，對短路電流計算曲線進行查詢，對不同故障時間斷面短路電流進行計算。

3.2 熱管系統

本文所提出的繼電保護裝置環境管理方案是通過多維熱管技術實現物理散熱，利用風扇實現空氣流動，就能夠得到理想散熱效果。通過熱管提高傳統帕爾貼熱端散熱能力，實現二次降溫保護。熱管是通過相變原理的超強散熱材料，在熱管系統工作過程中無噪音、無動力、安全可靠，圖1為熱管導熱性能。帕爾貼制冷器的特征是面積小熱量大，因此普通的散熱器難以高效快速散熱、降低熱側溫度，因此在環境溫度較高的工況下，帕爾貼制冷效率降低。二維熱管可以實現點到面熱源的擴散，再利用一維翅片熱管將熱量散發到空氣中。熱管散熱器超強的散熱能力大幅提高帕爾貼制冷器效率及制冷能力，控制繼電保護裝置機柜內部溫度，提高繼電保護裝置的可靠性。

圖1 熱管導熱性能

3.3 帕爾貼冷端冷凝水收集

帕爾貼制冷器的冷端冷卻換熱器增大帕爾貼冷端換熱面積，降低機柜內部溫度的同時，可以將環境中的水氣冷凝成液，冷卻換熱器的下方有一個集水槽，用于收集冷凝水并引流至帕爾貼熱端。通常情況下冷凝水的冷量以及潛在的蒸發制冷量較難被利用，本項目中通過毛細作用可以將冷凝水逆重力泵送至帕爾貼熱端散熱器上，進一步提高系統冷量的利用效率。

3.4 圖形平臺

圖形化環境為目前系統開發主要趨勢，本文系統在設計過程中使用圖形數據一體化技術，將電力系統電氣接線圖作為基本的運行界面，通過圖形元件引導進入到系統各模塊中。此設計思路主要是因為繼電保護分析都是根據電器接線圖實現計算客觀需求，并且因為圖形化管理能夠為軟件提供良好人機交互界面，實現信息、圖形的一體化管理。圖形平臺能夠實現運行方式設置、電器接線圖繪制、故障計算等功能。整體軟件基于主流面向對象編程思想進行開發，模塊層次關系設計比較清晰，功能模塊獨立封裝，代碼具有較強的一致性，從編程技術到設計模式都對系統開發、維護與運行的效率進行保證，為軟件后續開發提供拓展空間。系統通過幾何圖形坐標信息自動構成拓撲，以圖元坐標信息，通過程序自動使用某算法得出網絡拓撲。此方法實現算法比較復雜，但是能夠保證其精準性與效率。

3.5 感應采集模塊

溫度感應器采用無線式傳感器，可磁吸、粘貼等方式安裝于設備表面，傳感器貼于設備表面后即可通過內部線路采集溫度數據并傳輸至數據集中器中，此流程全程無線方式進行，無需工程走線，安裝靈活，表1為無線溫度傳感器的參數設置，表2為監控參數設置。

表1 無線溫度傳感器的參數設置

表2 監控參數設置

濕度感應器在散熱裝置中放置，能夠監測柜內和柜外的溫度；無限溫度監測器利用430MHz無線接口對無線感應終端數據進行接收，并且在設備中存儲。利用485通信方式將數據發送到上層工控機設備中，圖2為無線溫度檢測器的工作模式。

3.6 智能終端設計

圖2 無線溫度檢測器的工作模式

智能恒溫恒濕裝置通過散熱均熱板、冷卻換熱器、熱管散熱器等構成，能夠對柜內外溫濕度進行檢測，還能夠實現強制制冷、熱管散熱等，對本地與遠程控制信號進行傳輸。在系統核心位置設置組態工控機，數據收發，命令控制等指令利用工控機中轉和處理。采用7804型工控機，該工控機預裝WinCE6.0系統，CPU采用S3C6410芯片，7寸液晶真彩觸摸屏。系統主要接口包括2個RS232串口、2個USB接口，1個TF卡插槽、8 路12位高精度AD接口，1路485接口。控制系統通過串口通信接口對帕爾貼制冷機模塊和溫度采集模塊發送控制指令并接收溫度濕度信號，驅動測量軟件計算并判斷是否開啟帕爾貼制冷器，負責控制溫度濕度檢測以及顯示人機交互界面、記錄溫度濕度測量結果，并將檢測結果上傳至中控系統等。

3.7 通信模塊

系統前端設備連通后臺系統，通過數據網絡傳輸實現。系統以項目實際數據量傳輸，比如互聯網、GPRS網絡、專用網絡[1]，表3為通信模塊的參數設置表。

表3 通信模塊的參數設置表

4 結束語

日常繼電保護管理要求實現全面網絡化與計算機化，此應用和良好繼電保護綜合分析管理系統具有密切關系。使用B/S與C/S混合技術創建數據庫系統，以實際功能需求在圖形平臺實現各模塊的設計，利用此網絡軟件構成整體。