继保装置压板状态在线告警装置及应用

吴慧贞 李泽时

摘  要：文章阐述了一种继电保护装置压板异常状态在线告警装置的原理，装置通过与网内继电保护装置通信采集保护压板的实时状态，同时装置具备保护压板定值输入功能，通过比较计算采集的压板状态与给定的定值比较，从而智能判断该保护装置压板状态同时开出告警信号，该告警信号实时传输至站内自动化系统;文章同时阐述了装置的现场工程应用，现场应用表明，一种继电保护装置压板异常状态在线告警装置实现了压板状态发生错误时，自动化系统可以在线发出告警信号。

关键词：继电保护;保护压板;在线告警;智能告警

中图分类号：TM774 文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2020）32-0182-02

Abstract： This paper describes the principle of an online alarm device for the abnormal state of the pressure plate of the relay protection device. The device collects the real-time state of the protection plate by communicating with the relay protection device in the network， and the device has the function of input the fixed value of the protection plate. By comparing the state of the collected pressure plate with the given fixed value， the state of the pressure plate of the protection device can be judged intelligently and the alarm signal can be sent out at the same time. The alarm signal is transmitted to the station automation system in real time. At the same time， the field engineering application of the device is described. The field application shows that an online alarm device for the abnormal state of the pressure plate of the relay protection device realizes that when the state of the pressure plate is wrong， the automatic system can send out the alarm signal online.

Keywords： relay protection; protection pressure plate; online alarm; intelligent alarm

引言

在電网继电保护技术领域，继电保护装置的保护压板投退状态的正确性是保证装置正确动作的前提条件;继电保护装置的控制字、压板投退安装定值执行，压板或者控制字误投时，保护装置本身不会发出告警信号，但相应的保护功能失效，继电保护装置存在拒动的重大风险。继电保护运维人员深刻认识到压板状态实时检测的必要性和重要性， 进行了大量的压板状态监测智能化研究和尝试[1，2]。这些研究成果主要正对压板出口进行硬件的改进，同时有些技术还需对压板进行改造，这些都可能对保护装置的可靠性造成一定的影响。随着基于IEC61850标准的智能保护装置的推广应用，智能保护一个重要技术特征是大量采用保护软压板替代原代以往的硬压板，同时新型继电保护装置采集了保护硬出口压板实时状态。研究一种装置，装置通过与网内继电保护装置通信，就可以实时采集保护装置压板状态，装置具备保护定值输入及逻辑计算功能，通过采集及计算直接开出智能告警信号。本文所阐述的保护装置压板状态智能在线告警技术避免对保护硬压板及相关回路的改动，不会对保护装置的可靠性产生影响，相比以前的相关技术具备智能化的技术特点，同时可靠性更高。

1 装置设计原理

继电保护装置压板异常状态在线告警装置的基本原理是通过网络访问采集保护装置的压板状态进行比对计算，计算结果为告警发生时直接开出到站内监控系统。其原理流程如图1所示，包括步骤：（1）告警装置利用数据接口2读取继电保护装置新的运行定值单的保护压板值并录入，并在执行新保护定值单的同时执行继电保护装置的运行定值单。（2）告警装置利用网络接收继电保护装置的保护压板的状态信息，并对保护压板的状态进行校对。（3）告警装置对保护压板状态校对完成之后的结果进行判定，若符合告警条件，则利用本装置的屏幕进行告警，且同时通过网络传输告警信息子站台控制系统进行展示。

保护压板的状态校对规则是：对继电保护装置运行的压板实时值和保护定值单要求投入的压板值分别进行逻辑非运算和与或运算，并对或运算和与非运算的结果进行逻辑与运算，当计算结果为1时即满足告警条件（如图1）。

2 装置的组成架构

继电保护装置压板异常状态在线告警装置组成架构如图2所示，装置由数据通信采集模块、CPU模块、输入模块及告警开出模块组成。数据通信采集采用基于IEC61850通信协议，使用以太网接入站控层交换机，网口配置冗余模式提高通信的可靠性;在线告警装置作为站控层设备，应用与站内自动化系统进行数据交换。中央处理模块具备数据逻辑计算机存储功能，继电保护定值单压板定值量存储在数据存储区，中央处理模块将采集的继电保护装置按照给定的逻辑进行在线的逻辑计算比对，比对结果为“1”时，开出到告警开出模块。告警开出模块具备硬接点开出及报文开出两种模式;应用硬接点模式时，一个保护间隔对于一个信号点，该接点通过站内公用测控接入自动化系统，在一个应用实例中，一台装置配置32个保护压板状态告警信号，对应可以接入32个保护间隔，每个间隔可以配置108个比对信号输入;输入模块主要用于保护压板定值的输入。

3 装置工程现场应用

3.1 保护压板采集及计算配置

变电站继电保护系统配置压板在线告警装置，关键技术是确认装置采集的保护压板开入及比对的逻辑计算方法，按照一个保护间隔对应一个硬接点信号开出的原则进行配置;对应不同间隔的保护装置，对应相应保護压板的状态校对规则。应用于广东地区电网典型220kV变电站时，保护设备间隔的划分的规则是：220kV主变间隔、220kV线路间隔、110kV线路间隔等3大类。装置采集保护装置的压板状态量包括：保护功能开入压板、保护出口压板、保护功能控制字三大类。在广东电网配置的110kV线路保护，是在典型保护配置压板状态采集及计算的。

如表1所示，逻辑计算结果的输出为：以“投相间距离Ⅰ段”控制字为说明：正常情况下，投入为“1”，逻辑非后为“0”，采集量为“1”，逻辑非后为“0”，两者逻辑或后为“0”，告警无输出，采集量为“0”时，逻辑非后为“1”，此时计算结果为“1”，即开出“保护压板异常告警”。其他类别保护装置逻辑计算规则类同。

3.2 保护在线告警装置实施

广东电网某220kV变电站配置保护装置压板状态在线告警装置如图3所示。装置使用标准的4U结构，由电源模块、显示模块、输入模块、数据通信模块、CPU管理模块、告警开出模块组成。装置输入模块用于保护定值的压板设定值输入，运维人员如果执行的新保护定值单涉及压板、控制字更改时，在执行定值的同时需要对装置进行同步修改。

数据通信模块应用标准的IEC61850通信协议实现与主流保护装置的实时通信，同时与站内自动化监控系统通信;CPU管理模块对压板的设置量及采集量进行逻辑计算即告警开出;告警开出模块的告警信号开出以继电器开出模式接入站内的公用测控装置。

现场验证方式采用以下方法：（1）修改保护装置控制字验证，在继电保护装置逐一改变控制字，监控系统收到在线告警装置正确开关相应的压板异常告警。（2）分别对保护硬压板进行投退试验，监控系统收到在线告警装置正确开关相应的压板异常告警。（3）模拟保护装置开入板件的开入接线松脱，监控系统收到在线告警装置正确开关相应的压板异常告警。

在广东电网某220kV变电站配置保护装置压板状态在线告警装置，按照以上方法，分别模拟保护控制字、功能压板、保护出口压板、开入板件等试验，均实现在调度主站及站内自动化系统正确发出相应的保护装置压板状态异常告警信号。

4 结束语

广东电网220kV变电站配置单套110kV线路保护的电网，一旦发生线路保护压板状态异常时，存在保护拒动风险;本文所述压板在线告警装置，实现对线路保护装置压板状态异常状态时的实时监控，可以及时处理保护引起的电网风险;本文所述装置具备不改变现有保护装置的现状，压板状态在线告警装置具备可靠性强，运行可靠，配置简单适用性强等技术特征，可以推广应用至全网继电保护系统。

参考文献：

[1]徐浩，欧阳帆，等.基于外设辅助触点的变电站出口压板状态监测系统设计[J].湖南电力，2017，37（05）：15-17.

[2]吴小勇，刘春燕，等.继电保护和自动装置压板回路远方控制技术与应用[J].电力系统自动化，2008（15）：100-103.

[3]文小飞，商曾，王宇，等.一种新型压板状态检测方案在某110kV变电站的应用[J].自动化应用，2014（04）：98-101.