繼保裝置壓板狀態(tài)在線告警裝置及應(yīng)用

吳慧貞 李澤時

摘 ?要：文章闡述了一種繼電保護裝置壓板異常狀態(tài)在線告警裝置的原理，裝置通過與網(wǎng)內(nèi)繼電保護裝置通信采集保護壓板的實時狀態(tài)，同時裝置具備保護壓板定值輸入功能，通過比較計算采集的壓板狀態(tài)與給定的定值比較，從而智能判斷該保護裝置壓板狀態(tài)同時開出告警信號，該告警信號實時傳輸至站內(nèi)自動化系統(tǒng);文章同時闡述了裝置的現(xiàn)場工程應(yīng)用，現(xiàn)場應(yīng)用表明，一種繼電保護裝置壓板異常狀態(tài)在線告警裝置實現(xiàn)了壓板狀態(tài)發(fā)生錯誤時，自動化系統(tǒng)可以在線發(fā)出告警信號。

關(guān)鍵詞：繼電保護;保護壓板;在線告警;智能告警

中圖分類號：TM774 文獻標志碼：A ? ? ? ? 文章編號：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

在電網(wǎng)繼電保護技術(shù)領(lǐng)域，繼電保護裝置的保護壓板投退狀態(tài)的正確性是保證裝置正確動作的前提條件;繼電保護裝置的控制字、壓板投退安裝定值執(zhí)行，壓板或者控制字誤投時，保護裝置本身不會發(fā)出告警信號，但相應(yīng)的保護功能失效，繼電保護裝置存在拒動的重大風(fēng)險。繼電保護運維人員深刻認識到壓板狀態(tài)實時檢測的必要性和重要性， 進行了大量的壓板狀態(tài)監(jiān)測智能化研究和嘗試[1，2]。這些研究成果主要正對壓板出口進行硬件的改進，同時有些技術(shù)還需對壓板進行改造，這些都可能對保護裝置的可靠性造成一定的影響。隨著基于IEC61850標準的智能保護裝置的推廣應(yīng)用，智能保護一個重要技術(shù)特征是大量采用保護軟壓板替代原代以往的硬壓板，同時新型繼電保護裝置采集了保護硬出口壓板實時狀態(tài)。研究一種裝置，裝置通過與網(wǎng)內(nèi)繼電保護裝置通信，就可以實時采集保護裝置壓板狀態(tài)，裝置具備保護定值輸入及邏輯計算功能，通過采集及計算直接開出智能告警信號。本文所闡述的保護裝置壓板狀態(tài)智能在線告警技術(shù)避免對保護硬壓板及相關(guān)回路的改動，不會對保護裝置的可靠性產(chǎn)生影響，相比以前的相關(guān)技術(shù)具備智能化的技術(shù)特點，同時可靠性更高。

1 裝置設(shè)計原理

繼電保護裝置壓板異常狀態(tài)在線告警裝置的基本原理是通過網(wǎng)絡(luò)訪問采集保護裝置的壓板狀態(tài)進行比對計算，計算結(jié)果為告警發(fā)生時直接開出到站內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)。其原理流程如圖1所示，包括步驟：（1）告警裝置利用數(shù)據(jù)接口2讀取繼電保護裝置新的運行定值單的保護壓板值并錄入，并在執(zhí)行新保護定值單的同時執(zhí)行繼電保護裝置的運行定值單。（2）告警裝置利用網(wǎng)絡(luò)接收繼電保護裝置的保護壓板的狀態(tài)信息，并對保護壓板的狀態(tài)進行校對。（3）告警裝置對保護壓板狀態(tài)校對完成之后的結(jié)果進行判定，若符合告警條件，則利用本裝置的屏幕進行告警，且同時通過網(wǎng)絡(luò)傳輸告警信息子站臺控制系統(tǒng)進行展示。

保護壓板的狀態(tài)校對規(guī)則是：對繼電保護裝置運行的壓板實時值和保護定值單要求投入的壓板值分別進行邏輯非運算和與或運算，并對或運算和與非運算的結(jié)果進行邏輯與運算，當計算結(jié)果為1時即滿足告警條件（如圖1）。

2 裝置的組成架構(gòu)

繼電保護裝置壓板異常狀態(tài)在線告警裝置組成架構(gòu)如圖2所示，裝置由數(shù)據(jù)通信采集模塊、CPU模塊、輸入模塊及告警開出模塊組成。數(shù)據(jù)通信采集采用基于IEC61850通信協(xié)議，使用以太網(wǎng)接入站控層交換機，網(wǎng)口配置冗余模式提高通信的可靠性;在線告警裝置作為站控層設(shè)備，應(yīng)用與站內(nèi)自動化系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交換。中央處理模塊具備數(shù)據(jù)邏輯計算機存儲功能，繼電保護定值單壓板定值量存儲在數(shù)據(jù)存儲區(qū)，中央處理模塊將采集的繼電保護裝置按照給定的邏輯進行在線的邏輯計算比對，比對結(jié)果為“1”時，開出到告警開出模塊。告警開出模塊具備硬接點開出及報文開出兩種模式;應(yīng)用硬接點模式時，一個保護間隔對于一個信號點，該接點通過站內(nèi)公用測控接入自動化系統(tǒng)，在一個應(yīng)用實例中，一臺裝置配置32個保護壓板狀態(tài)告警信號，對應(yīng)可以接入32個保護間隔，每個間隔可以配置108個比對信號輸入;輸入模塊主要用于保護壓板定值的輸入。

3 裝置工程現(xiàn)場應(yīng)用

3.1 保護壓板采集及計算配置

變電站繼電保護系統(tǒng)配置壓板在線告警裝置，關(guān)鍵技術(shù)是確認裝置采集的保護壓板開入及比對的邏輯計算方法，按照一個保護間隔對應(yīng)一個硬接點信號開出的原則進行配置;對應(yīng)不同間隔的保護裝置，對應(yīng)相應(yīng)保護壓板的狀態(tài)校對規(guī)則。應(yīng)用于廣東地區(qū)電網(wǎng)典型220kV變電站時，保護設(shè)備間隔的劃分的規(guī)則是：220kV主變間隔、220kV線路間隔、110kV線路間隔等3大類。裝置采集保護裝置的壓板狀態(tài)量包括：保護功能開入壓板、保護出口壓板、保護功能控制字三大類。在廣東電網(wǎng)配置的110kV線路保護，是在典型保護配置壓板狀態(tài)采集及計算的。

如表1所示，邏輯計算結(jié)果的輸出為：以“投相間距離Ⅰ段”控制字為說明：正常情況下，投入為“1”，邏輯非后為“0”，采集量為“1”，邏輯非后為“0”，兩者邏輯或后為“0”，告警無輸出，采集量為“0”時，邏輯非后為“1”，此時計算結(jié)果為“1”，即開出“保護壓板異常告警”。其他類別保護裝置邏輯計算規(guī)則類同。

3.2 保護在線告警裝置實施

廣東電網(wǎng)某220kV變電站配置保護裝置壓板狀態(tài)在線告警裝置如圖3所示。裝置使用標準的4U結(jié)構(gòu)，由電源模塊、顯示模塊、輸入模塊、數(shù)據(jù)通信模塊、CPU管理模塊、告警開出模塊組成。裝置輸入模塊用于保護定值的壓板設(shè)定值輸入，運維人員如果執(zhí)行的新保護定值單涉及壓板、控制字更改時，在執(zhí)行定值的同時需要對裝置進行同步修改。

數(shù)據(jù)通信模塊應(yīng)用標準的IEC61850通信協(xié)議實現(xiàn)與主流保護裝置的實時通信，同時與站內(nèi)自動化監(jiān)控系統(tǒng)通信;CPU管理模塊對壓板的設(shè)置量及采集量進行邏輯計算即告警開出;告警開出模塊的告警信號開出以繼電器開出模式接入站內(nèi)的公用測控裝置。

現(xiàn)場驗證方式采用以下方法：（1）修改保護裝置控制字驗證，在繼電保護裝置逐一改變控制字，監(jiān)控系統(tǒng)收到在線告警裝置正確開關(guān)相應(yīng)的壓板異常告警。（2）分別對保護硬壓板進行投退試驗，監(jiān)控系統(tǒng)收到在線告警裝置正確開關(guān)相應(yīng)的壓板異常告警。（3）模擬保護裝置開入板件的開入接線松脫，監(jiān)控系統(tǒng)收到在線告警裝置正確開關(guān)相應(yīng)的壓板異常告警。

在廣東電網(wǎng)某220kV變電站配置保護裝置壓板狀態(tài)在線告警裝置，按照以上方法，分別模擬保護控制字、功能壓板、保護出口壓板、開入板件等試驗，均實現(xiàn)在調(diào)度主站及站內(nèi)自動化系統(tǒng)正確發(fā)出相應(yīng)的保護裝置壓板狀態(tài)異常告警信號。

4 結(jié)束語

廣東電網(wǎng)220kV變電站配置單套110kV線路保護的電網(wǎng)，一旦發(fā)生線路保護壓板狀態(tài)異常時，存在保護拒動風(fēng)險;本文所述壓板在線告警裝置，實現(xiàn)對線路保護裝置壓板狀態(tài)異常狀態(tài)時的實時監(jiān)控，可以及時處理保護引起的電網(wǎng)風(fēng)險;本文所述裝置具備不改變現(xiàn)有保護裝置的現(xiàn)狀，壓板狀態(tài)在線告警裝置具備可靠性強，運行可靠，配置簡單適用性強等技術(shù)特征，可以推廣應(yīng)用至全網(wǎng)繼電保護系統(tǒng)。

參考文獻：

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