牵引变电站继电保护装置自动调试系统的研究

周启斌

（南宁铁路局工务处，1.高级工程师；2.工程师，广西 南宁 530029)

在铁路供电系统中，继电保护装置是被保护的供电单元的控制中枢，它接收互感器及其他传感装置发送过来的信息，判断该供电单元是否正常运行，当有故障时，能根据定值及故障判断逻辑快速准确地判断并快速切断故障区段，避免供电系统受到更大的损害，并传输相关信息给调度中心，因此它具备控制、保护、信息采集与发送等主要功能。而继电保护装置的调试就是主要针对这几个功能进行全方位的调试，确保供电系统投运后继电保护装置能够按照要求稳定运行。

1 继电保护装置调试现状

供电系统的保护最早采用熔断器的方式，继电器开始广泛应用后，继电保护装置开始快速发展，经历了由电磁式保护装置（电磁式继电器）到晶体管式继电保护装置、到集成电路继电保护装置、再到微机继电保护装置的4个阶段。当前，随着电子技术、计算机技术、通信技术的发展，人工智能技术如人工神经网络、遗传算法、进化规模、模糊逻辑等相继在继电保护领域的研究应用，继电保护技术正向计算机化、网络化、一体化、智能化方向快速发展。

传统的继电保护装置调试一直采用人工触发、逐一核对各项功能是否正常的思路和方法，效率不高，需要改进和完善。然而，不管继电保护装置如何发展，几乎所有的继电保护装置调试包括的内容，都与继电保护装置调试现状一样，主要有以下几个步骤：

1.1 信息采集功能调试负责此功能调试的试验员通过继电保护测试仪向继电保护装置模拟发送电流、电压信号，查看测量量采集、保护量采集是否正确；模拟触发开入点信号，查看开入信号采集是否正确。

1.2 控制功能调试负责此功能调试的试验员通过操作控制（就地、远方）分、合，相对应的开关设备动作是否正确。

1.3 保护功能调试负责此功能调试的试验员根据保护动作所需条件，模拟满足所有条件，测试保护功能是否正确动作；其中任一条件不满足的情况下，测试保护功能是否不动作（特别注意：定值参数中的动作限值与时间限值是两个条件）。

1.4 信息发送功能测试相关试验员负责测试并确认继电保护装置所采集的信息、保护动作信息、故障录波信息等能否正确传输至调度中心。

2 继电保护装置调试面临的问题

通过上面的现状分析，我们可以看到在整个继电保护装置的现场调试过程中，主要是以人工为主，且基本上是大量相似的重复性工作，又因测试工作对供电系统安全可靠运行影响重大，为保障供电系统稳定运行，必须认真细致全面地做好每一内容每一环节的测试工作，如在继电保护装置调试时需要逐一对其功能进行准确测试，因此继电保护装置的调试在整个供电系统的调试过程中占用时间最长。

综上可见，传统继电保护装置调试存在的主要问题就是效率不高且工作强度过大。

3 继电保护装置调试的新思路

计算机技术、通信技术的发展应用，为利用新技术解决传统继电保护装置调试存在问题提供了可能。针对供电系统继电保护装置调试的特征，本文提出改进调试方法的思路与实现形式，即研发使用继电保护装置自动调试系统，图1 为继电保护装置自动调试系统实现框架图。

图1 继电保护装置自动调试系统实现框架图（虚框内为系统构成）

继电保护装置自动调试系统具体运行原理简述如下：

1）信息收发中转装置接入后台管理机，通过后台管理机转发从继电保护装置上传上来的信息，再通过无线网（或3G/4G方式）转发给继电保护自动调试装置和信息接收与控制终端。可通过筛选相关需要的信息进行转发。信息收发中转装置还可根据后台管理软件的数据库自建一套信息获取系统，通过接入交换机直接获取有用的信息。

同时该装置还能接收继电保护自动调试装置和信息接收与控制终端发送的控制命令信息转发给后台管理机或继电保护装置执行。

2）继电保护自动调试装置具备计算机编程控制的继电保护测试仪、同时还能通过无线网（或3G/4G方式）与信息收发中转装置进行通信，实现在自动调试过程中对继电保护装置的控制及相应信息的读取及分析。

具体实现过程：提前对继电保护装置的功能调试进行计算机编程配置（固有的模块化程序，只需针对不同类型、线路及保护功能进行细微的灵活配置）；调试前将继电保护自动调试装置的电流、电压模拟量输出端、逻辑输入端、控制输出端连接到继电保护装置的相应试验端子上；调试时只需按下启动调试按钮，继电保护自动调试装置将按照模块化的程序设定自动执行功能调试。如：调试A 相过流保护功能，继电保护自动调试装置模拟输出超过电流定值的电流模拟量，但时间未达到定值要求，此时装置通过信息收发中转装置只能接收到保护启动信息，如时间未达到动作出口要求，相应断路器不会分闸，即没有保护动作信息，此时装置判断该项程序执行正确，自动跳转下一程序执行。即电流值未达到定值要求，但时间超过定值要求，此时继电保护装不会有反应，继电保护自动调试装置不会接收到相关信息，此时装置判断该项程序执行正确，再次自动跳转下一程序执行。此时电流值、时间均满足定值要求，保护应该可靠动作，继电保护自动调试装置接收到相应保护动作信息，并与输出信息进行对比分析，确认相关信息正确，判断该项程序执行正确，并通过与信息收发中转装置进行通信发出控制合闸命令控制断路器进行合闸后，再次自动跳转下一程序执行，B 相过流保护功能、C 相过流保护功能、A 相距离保护功能……。

同时还可利用逻辑输入端接入到继电保护装置的保护动作输出接点，测量保护动作时间与定值及后台信息及进行比对，多重确认信息的准确性以及自动调试程序执行的准确性；还可利用控制输出端接入到继电保护装置的连片处代替连片测试连片功能的可靠性；同样可以利用控制输出端接入到继电保护装置控制断路器的分合闸的输出端在自动调试的过程中根据设定实现控制断路器的分合闸操作。

在自动调试的过程中无需人工干预，全自动调试，并自动标记调试过程中有问题的功能，便于后续进行人工处理。

3）信息接收及控制终端主要用于继电保护装置信息采集功能的调试，当离开后台管理机及继电保护装置（室内）在设备本体处（室外）进行模拟信号触发时，可在信息接收及控制终端及时核对所触发信号是否正确发出且同时上传到后台管理机，并可对有问题信息进行标记、统计，便于随后进行问题处理。避免了继电保护装置信息采集功能的传统调试过程（见图2）需要在室内留守一人用对讲机及其他方式传递信息以确认信号采集功能的正确性，减少了人员的浪费，保证了信息传递的可靠性，节省了调试时间。且还可用该装置控制相应设备，只用一人即快速可完成继电保护装置的传动控制试验，并有效的确认控制功能的正确性。

图2 继电保护装置信息采集功能的传统调试过程

（新模式下，只需现场调试人员手持信息接收及控制终端即可快速完成调试）

4 继电保护装置自动调试系统的优势

本文提出的继电保护装置自动调试系统与传统的调试手段相比优势明显，主要体现在：

1）经济性。继电保护装置自动调试系统针对同一类型、同一线路的数据库、自动调试程序只需提前进行一次有效的人工配置，到现场即可开展自动调试，有效的优化了继电保护装置的调试过程，不再有传统的调试手段过程中的大量重复性的单一类型调试过程，因此节约了大量的现场人工调试时间，减少了人力资源的浪费，经济性好。

2）可靠性。传统的调试手段由于大量重复性的单一类型调试试验，试验人员精神处于高度集中、大脑快速运转状态，不可避免会在调试过程中出现纰漏的现象，且核对信息是否正确靠人工对讲以及呼唤应答的方式进行确认，容易出现错误。而继电保护装置自动调试系统全计算机自动调试、分析有效的避免了人为错误因素，可靠性高。

3）适用性。继电保护装置自动调试系统能够针对自动调试过程中发现的问题进行自动标记、统计，便于后续问题处理；模块化程序编辑，灵活配置参数，方便现场使用，能应对各种复杂的情况，适用性强。

5 结束语

本文首先阐述了继电保护装置的发展历程以及调试的内容、并针对调试的现状阐述了目前所面临的问题，针对问题提出了新的解决方案，提出了继电保护装置自动调试系统，并草拟出该系统实现的框架图，详细阐述了该系统实现过程，举例说明了利用该装置实现优化的调试过程，与传统调试方式相比技术性能优良、可靠性高、适用性强、经济性好，为继电保护装置的调试带来了新的思路和方向，期待引发更多同行展开更加深入、细致的研究。

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