繼電保護裝置聯網打印系統應用分析

王永勝，張 祥，寧海波

（烏蘭察布供電公司，內蒙古 烏蘭察布 012000）

0 引言

繼電保護裝置是變電站中的重要設備，其主要作用是電力系統內發生各種故障時，能夠及時地將故障點可靠隔離，保證其他無故障設備快速恢復正常運行。分析變電站跳閘事故原因時，目前仍較多采用現場調取保護裝置故障波形的方法[1?3]，若變電站的位置較偏遠，上述方法會降低電力搶修工作效率。本文提出一種繼電保護裝置聯網打印系統，隨著該系統的逐步普及，可遠程調取繼電保護裝置的相關信息并打印，提高電力搶修和事故分析的效率。

1 繼電保護裝置管理現狀

變電站內的繼電保護及安全自動裝置一般安裝于保護室內的保護屏中，數量少則有幾十套，多則有上百套。繼電保護及安全自動裝置配有相關的打印機，供打印相關信息使用。某供電公司投運的繼電保護及安全自動裝置和配套的相關打印機統計數量如表1所示。

表1 繼電保護及安全自動裝置和配套的打印機數量

繼電保護裝置的信息有3種輸出方式。

1）面板顯示。其特點為只能就地查看，無法攜帶，不能信息共享，且屏幕小，信息展示需要多次操作。

2）通信傳輸。其依賴于調度數據網等系統以及通信解碼的穩定性，且繁重的信息對點工作必不可少，但信息共享方便。

3）紙質打印。其特點是需要就地獲取，方便攜帶，信息內容多樣全面，紙質內容雖可共享，但無法充分利用。

2 打印機安裝方式現狀

目前，打印機安裝方式有保護屏安裝和臨時性安裝兩種。保護屏安裝打印機易使色帶、紙張老化，且打印機及其相關配件是易消耗設備，現場維修和更換備品備件不方便。根據變電站反措規定，保護屏不能接交流電源，很多變電站的保護屏未安裝打印機，臨時安裝打印機需另外接電源和打印機連接線。上述兩種方式，都需到變電站現場才能打印。大部分變電站地理位置較偏僻，路途較遠，到變電站去打印繼電保護裝置故障波形等信息費時費力，且工作效率低。

3 系統總體設計方案

3.1 聯網打印系統架構

聯網打印系統架構如圖1所示。如果繼電保護裝置的打印接口為串口，則直接通過串口打印信息采集器接入聯網打印系統；如果繼電保護裝置的打印接口為并口，則通過串并轉換器轉換為串口后接入串口打印信息采集器，再經多路串口打印信息采集器接入聯網打印系統。聯網打印系統子站端（變電站端）運行時，繼電保護裝置只檢測打印機狀態，并不從打印口接收任何信息；聯網打印系統子站端僅被動接收信息，不發出請求信息，不會影響繼電保護裝置的安全運行。繼電保護裝置在投運后需要設置為自動打印模式，否則只能人工觸發打印[4?6]。

圖1 聯網打印系統架構

3.2 系統軟件設計方案

聯網打印系統軟件主要包括讀取配置初始化信息、啟動監視線程、啟動處理線程及啟動遠傳線程。其中配置信息主要包括：各個采集器的IP地址和起始應用端口號，如起始端口號為2001，則對16口的采集器來說其端口號范圍為2001至2016，每個應用端口對應一個采集接口；采集器各采集接口所對應的繼電保護裝置的名稱和型號。系統軟件流程如圖2所示。

圖2 系統軟件流程圖

3.2.1 監視線程實現流程

監視線程從打印信息采集器獲取打印數據。打印信息采集器在接收到打印數據后，將打印數據打包成網絡報文發送給聯網打印系統后臺主機，報文采用UDP格式，IP地址可指明來自的采集器，應用端口號可指明來自的采集接口。采集器對打印數據的打包原則為5倍空閑時間即打包，空閑時間依據設定的串口波特率自動設定。

3.2.2 處理線程實現流程

處理線程主要用于處理采集完成的打印數據，為減少對存儲空間和網絡帶寬的占用，打印數據在存儲和遠傳之前會進行壓縮，界面顯示時再解壓縮。

3.2.3 遠傳線程實現流程

遠傳線程主要用于與主站通信。聯網打印系統后臺主機接收到打印數據后，會根據配置信息找到對應的繼電保護裝置，將打印數據保存在該裝置內的緩存中，并將其定時器重新置位，定時器的啟動時間為20 s，即在20 s內無新的打印數據，認為打印完成。

4 系統應用與分析

4.1 系統維護

現已逐步完成220 kV變電站繼電保護裝置聯網打印接入工作，只需在子站端做好配置，主站端便可直接讀取并使用相關信息。該系統本身所需維護工作量較少，只需完成新投運的繼電保護裝置在投運前接入系統的工作即可，平時無需維護；將已運行的保護裝置接入系統較為便捷，通過端子排用RS485總線與保護裝置的串口連接，保護裝置無須退出運行便可完成接入工作。主站端安裝于繼電保護管理人員的辦公地點，繼電保護管理人員可檢測接入系統的每臺繼電保護裝置的通信情況。

4.2 事故信息獲取

繼電保護動作后，為校驗動作的正確性和進行后續事故處理，需生成保護動作分析報告，其內容應包括動作元件的啟動時序和相別、啟動時刻的自檢狀態和開關量狀態、系統定值和軟壓板設置信息以及錄波圖信息等。通過打印，一次操作就可獲取上述信息。

4.3 電子報告管理

保護動作分析報告需要在保護專責、地調、安監和中調保護處進行存檔。分析報告包括紙質報告和電子報告。紙質報告由繼電保護裝置打印直接得到，紙質版的動作報告不易保存。電子報告可通過匯總其他系統的信息得到，也可為紙質報告的影印版，使用該系統可直接遠程調取動作分析報告并以電子版的形式保存下來，便于日后調取進行學習與分析。

4.4 定值清單管理

變電站內所有繼電保護裝置均需進行定期檢驗。檢驗項目包括：裝置外部、絕緣、上電和逆變電源檢查，開關量輸入回路檢驗，輸出觸點及輸出信號檢驗，數模變換系統檢驗，整定值的整定和檢驗，傳動試驗等。每套裝置檢驗完成后，相關工作人員可將現場裝置定值打印出來，并與最新定值清單進行核對，以防在工作中將繼電保護定值修改。

5 結語

繼電保護裝置聯網打印系統解決了打印信息獲取難和打印機維護不方便的問題，減少了與打印相關的備品備件數量，降低了維護成本。同時，避免到現場臨時安裝打印機，節省了大量時間，提升了事故處理及日常維護管理的效率。實踐證明該打印系統運行效果良好，具有推廣使用價值。