220?kV变电站继电保护定值远方修改的设计和应用研究

张闻勤

摘 要：随着电力系统的发展，电网运行方式更加复杂，为保障电网安全、可靠的运行，继电保护装置定值也应根据运行方式的变化进行了调整。该文以220 kV变电站为研究视角，深入分析该变电站继电保护定值远方修改设计原理及注意要点，详细介绍了各模块设计与实现情况，以期为类似研究提供一定参考。

关键词：220 kV变电站 继电保护 定值远方修改 设计

中图分类号：TM63 文献标识码：A 文章编號：1672-3791（2017）01（c）-0049-02

随着我国国民经济的发展，社会群众对电力的依赖性逐步增强，建立远程定制修改平台，实现定制远程修改成为学者重点研究和关注的问题。众所周知，继电保护装置是否设定正确的定值，与整个电网运行安全存在密切联系，对电力事业的发展产生重要影响。由于继电保护定值比较复杂，远方修改定值所用信息交换方法比一次设备遥控信息交互更加复杂，导致远方修改继电保护装置定值技术未在电网生产中得到广泛应用。为确保电网的正常运行，继电保护装置定值也应随其运行方法的改变做出了相应调整。该次研究以220 kV变电站继电保护装置为研究依据，深入分析其远方修改定值设计原理及注意要点，提出远方修改定值各模块设计情况，以期提升电力系统的工作效率。

1 继电保护定值远方修改设计原理

220 kV变电站自动化主要功能有：如果发生事故，采用继电保护、故障录波器等完成电气量的采集、监视及控制工作，随之进行事故处理，依据指令完成各项恢复操作，使其回归正常运行状态。随着我国工业的快速发展及对电力行业要求的提升，电力行业围绕着以提供优质服务开展各项工作。由于重要用户荷载不断地改变对保护设备的要求，需及时、频繁地修改某电力设备或线路保护定值，缩短设备停电时间，保障用户安全、可靠地用电。基于上述背景下，电力企业开始对变电站继电保护装置进行了修改，使其具有远方召唤、远方修改定值等功能。该系统旨在方便监测各变电站所有电力设备的信息，正确调出这些变电站保护装置的定值和保护连接片投退情况，以此完成远方修改保护设备定值。经过相关人员的研究，实现保护装置远方定值又该有以下方法：（1）将软连接片支撑遥信硬节点的方法，并有遥控功能；（2）从调控主站端修改个变电站的保护规约、增加保护定值修改模块。对具有调度数据网络的计算机监控变电站，子站硬件设施使用计算机监控系统的通信装置实现相应的功能。执行方式为：①借助变电站计算机监控系统对保护装置进行修改或核查定值，增设远方不停电修改及核查定值的功能，并对监控系统已有的遥控、遥调等命令进行重新调试。②该方案使已有变电站内同学装置实现远方定值修改的功能，可运用已有的设备共享信息，节省整个工程投资。

2 220 kV变电站继电保护定值远方修改实施要点

定值作为继电保护装置正确操作的依据，定值的准确性、适应性对电网运行安全具有非常重要的作用。一般情况下，变电站运行过程中需要改变保护装置的定值时，继保人员必须驱车到数十公里对设备进行现场修改，不仅费用高，也会耗费工作人员的精力和时间，加大维修人员的工作量。此时，设计、开发继电保护远方定值修改系统成为迫切需要解决的问题。

2.1 通讯机信息采集、集中及存储

众所周知，通讯机需完成与各类智能装置的通讯，方可达到收集信息的目的。通讯机在获取各种智能装置信息后，需把各项信息存储在通讯机内部。在需要对某个装置实施控制操作时，把控制命令下发至相对应的智能装置中。为满足220 kV变电站日益复杂的通讯情况，通讯机一般要使用多CPU主板同时运行、板件之间二次通讯的组织方法。各CPU板件设置一个实时数据库和多个记录队列，把相应的数据更新至本板实时库内，并将接收的事件记录保存至其事件记录队列中[1]。通讯机把下部连接的各种装置信息收集至本机后，不可把全部信息传送至监控后台和调度主站，而需依据监控、调度的需求依次选取部分或全部上送，其信息整理过程需借助通讯机实现。在完成信息采集和集中后，需将220 kV变电站内整理的信息上送调度，完成信息的传输工作。基于这种情况下，要用有效的信息组织方法便于调度主机和220 kV变电站内系统，并针对相应的信息进行解析处理。

2.2 灵活配置各项装置

通讯机必须对各类智能装置的信息实施存储和管理，与之对应的处理规则要借助有效的渠道灵活处理，否则在220 kV变电站发展变化，必须完成大量的工作。通讯机上应灵活配置以下内容：通讯接口规约种类、设置的通信接口参数等，在工程发生变化时，可以快速、灵活地调整上述配置，这需设计一个灵活使用平台。

3 继电保护定值远方修改设计与实现

3.1 通讯单元的设计

通讯单位作为220 kV变电站自动化系统的通讯核心，在整个系统中发挥上传下达的作用，它是保障整个系统正常运行的关键。通讯管理单元为配合变电站自动化系统展开设计，使用TCP/IP局域网与本地监控系统相连实现通信，旨在全面替换原有的通信管理装置。220 kV变电站自动化系统信息枢纽装置作为ISA-301C型通信管理单元，它不仅具有采集遥测、遥脉、遥控等功能，也可与保护测控、智能直流屏、远方调度、本地监控后台等装置相连，其作用就是将各类智能采集控制设备与主控端相互连接，促使各种智能采集设备与主控端数据交换使用[2]。为满足220 kV变电站的发展需求，可使用多通讯管理单元的方法，每个通讯管理单元负责某类间隔或某一电压等级保护测控装置的通讯，并借助TCP/TP网络收集到本地监控系统和调度工作站中[3]。

3.2 规约模块的设计

3.2.1 初始化流程

主函数启动之后，先对运行变量进行初始化设置，完成端口号、命令偷盗等方面的初始化设计。启动TCP Server后，实现TCP连接初始化。随之，检查是否配备从机网络，如果有，则由从网连接Server启动，初始化操作结束。反之，则初始化流程结束。

3.2.2 主函数流程

了解通讯机数据流程及220 kV变电站内部遥信、遥脉等重要性后，考虑到工程调试过程中通讯规约比较复杂，有较大的工作量。当程序受接口启动后，开展规约端口的初始化工作。初始化完成后，检查并选择双通道，循环调用保温接收、处理、发送模块完成数据的处理与传输操作。

3.2.3 报文接收、处理流程

TCP连接开启后，先要认真检查起始字符，如果正确接入检查报文长度，检查报文格式是否正确，正确则整个接收流程接收。如果上述检查内容有一项检查错误，流程会直接结束。接收流程如图1所示。

报文格式检查完成后，查看当前连接报文，如果是标准报文格式，则进一步解析报文内容：遥控命令、设点命令、链路复位等，并实施针对性的处理，是什么命令就发布相应的命令。如果发布的信息属于U或S格式，则整个流程结束。

3.2.4 报文发送模块

如果有需要发送的报文，先要检查是否为从机，从机只能发送U帧。报文成功发送以后，检查当前连接情况，便于进行连接切换。如果当前处于正常连接状态，认真检查发送时间间隔计时，则依据发送报文的命令响应、遥信、COS事件等相关信息[4]。若变化遥测时间已到，则发出变化遥测，结束整个发送过程。

3.3 远方读写定值模块

在定值读写过程中，用户读写视图、存储及编辑区视图同步操作无法独立进行，应使用连续执行视图间同步服务的方式，降低编辑区域视图定值数据出现异常情况的几率[5]。因此，定值读写操作并非多个服务简单组合而成，而是一系列服务的执行。虽然使用连续执行同步服务控制流程，但在不同服务执行时间差中，不可避免要受到其他因素的干扰，从而改变编辑区试图定值数据。为避免出现上述情况，通过子站对其他与定值有关的写操作实施闭锁处理[6]。

4 结语

综上所述，继电保护定制具有复杂性的特征，因此，远方修改定值具有操作过程中，各类数据信息的交互方法会更加复杂。该研究以220 kV变电站继电保护装置为依据，研究继电保护装定值远方修改要点及各模块设计情况，以期对电力行业继电保护定值远方修改技术的研究提供一定指导。

参考文献

[1] 鲁芬.继电保护定值修改方式[J].数字通信世界，2015，23（12）：171.

[2] 夏敏.基于遠动和保信装置的继电保护远方控制方案[J].电工技术，2013，19（10）：13-14，23.

[3] 崔根涛，孙永凯.继电保护定值远方修改系统方案探讨[J].能源与节能，2015，16（4）：161-162.

[4] 吴懿雯，张鑫.远方修改继电保护定值的控制模型及应用研究[J].中国高新技术企业，2014，31（22）：58-59.

[5] 李德文，刘进，刘伟，等.继电保护装置远方修改定值模式研究[J].江苏电机工程，2014，33（2）：34-36.

[6] 王莉，华煌圣，刘育权，等.一种基于IEC 61850标准的继电保护装置远方控制技术方案[J].南方电网技术，2013，13（2）：82-86.