变电站微机综合保护的优化设计思路
招生
微机自动化工程部市场部微机自动化工程部本文总结分析了目前变电站微机综合保护的现状建议采用面向对象的设计思路以继电保护为核心心灵
扩展了微机保护功能在、利用通信网络技术，
关键词保护综合设计变电站引言
以变电站二次系统为总体优化目标的设计思路。想法变电站自动化技术近年来发展迅速现在在各地吗
变电站自动化系统的投切运行。 作为变电站自动化系统关键环节的微机保护也得到迅速发展。 微型化机械保护装置动作速度、动作的准确率及驾驶的可靠性在使用方便等方面取得了令人瞩目的成绩传统模特
仿式保护不再与日本相同但是，它充分发挥了微机的特点和优势等方面仍然有很大的发展潜力正在实现继承在电气保护功能的同时，还兼具控制等其他功能、测量、用通信等功能构成微机综合保护装置侧在、在与
变电站自动化系统中其他二次设备之间的配置在管理方面有很大的空间进行优化设计。 正文
根据国内外变电站自动化中微机综合保护的现状，用优化设计的思路论述其系统结构和功能配置，提出
对其优化设计有一些设想。
变电站自动化系统对微机保护的功能要求影响继电保护自身的可靠性。共享信息在保证安全运行的前提下在变电站自动化系统中
系统设计中应尽量进行信息资源的共享。 在测量电路侧而且，那是、保护、录像在、
仪器在、量
远程操作等可以按2
汉特性不同要求分类优化组合减少测量环节，
成为轻二次电路负荷提高测量精度。
从电力系统自动化的整个领域来看、计算机和通信信技术使各种模拟装置和系统向数字方向移动发展数字信号处理的应用进一步促进了这些装置信息化信息化的主要特征是信息的有效性「与共享
这样可以大幅提高装置和系统的性能和价格灰色继电器保护时，信息共享，
实现多种保护功能整合
也有利于变电站的综合自动化设计的实现。保护功能应相对独立确保继电器的安全稳定运行是在设计变电站后开始的
运行系统的基本要求。 由于继电保护的特殊性、自己开动系统断绝城市
可以降低继电保护的可靠性。 为了要求微机保护装置的快速确定在、
迅速的应对
我需要更贵的东西可靠性和灵敏度
因此，需要在功能和作用方面保持相对的独立性。 系统正在运行，继电保护单元的。 倚着丁丁性必须只与保护装置本身有关与保护单元相关联的通信端口等其他装置、网络、监视单元等无关。这要求自动化功能不在中心保护单元是幻独起来
即使与保护装置连接的网络发生故障，也请勿执行采用面向对象的分布式设计思想随着电力系统的发展即使是电力系统的分析和APP应用程序还是管理、监测和控制等系统的规模越来越大
采用以往面向功能的设计时法律将会开发这些系统在、看病和扩张越来越困很难
不必要的重复设置增加，生产率变得困难提高
面向对象的设计方法是解决这些问题的最重要的方法不错的选择。早期变电站由于计算机硬件水平的限制、保
保护功能和远程功能等分别集中实现基本按下信息类型长鞍专业分区功能单元。与过程控制一起系统架构的发展与计算机通信技术的进步在，在变电站内采用面向对象的分布式结构构成现场保证
1994-2010 chinaacademicjournalelectronicpublishinghouse.all rights reserved.http://www.cn ki.net电站要为开拓年月第一期而奋斗保护控制系统
越来越显示出它强大的生命力。所谓面向对象的分布式结构将现场级单元根据一次设备和二次保护设备配置元贝组，一个一个二次设备间隔对应一个二次保护监测单元我现在守护那个地方下放
减少了，增加负担
大大节约了二次电缆两次
进一步减轻了电路负荷控制室的面彩向左减少了一步，方便系统的构成和操作提高了系统的故障诊断
和调整操作速度。 各保护单元通过总线连接没有准备站台等级利用保护工程师站承上启下点击查看现场
维护过程的概念很明确在、
明确责任。 变电站的对下结束了除了常规的自动化保护管理功能之外也可以通过现场基于高速总线的保护单元自适应调整对的启动放式站级网络接口可以很容易地和管理水平取得联系，
充分保证了系统的交互性和可扩展性。 像这样接下来电气保护的重要快速决策功能可以在现场一级实现，然后
多点综合保护和系统结构相关的 自适应功能则由工程师站及现场总线协调完成。继 电保护的模块化设计
标准化和模块化是保证变电站 自动化系统独立性与扩展性相统一的基本要求。 但是, 国内在这方
’
面由于缺乏统一的设计方案和产品标准,这种百
花齐放的局 面也在一 定程度上 给电力研究与生产行业造成了重复劳动, 不同厂家的产品很多都是 自成一体
, 相互之间缺乏很好的兼容性与可扩充性,给用户带来很大麻烦。 区此, 应确立保护软、 硬件
设计的模块化
、 标准化来保证该系统自身的独立性和与其他系统的兼容性。
模块确定的原则
分解模块 以功能为核心
模块是以通用部件 模块 组合的一种产品构成模式。 模块是具有确定功能的独立单元, 功能是构成模块的依据, 也是系统分解的基础。 模块分解
应呈现层次性
。 如 基本模块 如电源插件等。以插件为单元的功能部件, 是具有特定功能的独立单元
。 插箱级模块。 由插件模块组成具有独立综合功能的插箱组成。 产品级模块。
专科是大专吗
把各种保护装置间许多相似功能的要求,经过简化
,统一
,归并成为一种或几种典型的功能单元,然后
,把这些典型的功能单元从产品中分离出来,使之成为在功能
、 参数和接 口方面能通用于多种产品系统的具有特定功能的独立单元。 这种典型化的 盘义
在于消除模块在功能上 的不必要 的 玉复性 和 多样性。
硬件的模块化
硬件的模块化从基本模块做起, 在将系统分解为模块时
, 模块的内聚度应最大, 而把分解点选在接口最少、 最弱的部位, 这样可简化接口结构, 使系统易于 分解
, 又 易于组合。 基本模块设计为插件式, 不同保护间可通用硬件, 这样, 缩短 了开发周期
, 保证了生产
、 调试、 维护的方便。 主要插件有电源插件
、 交流插件、 插件、 开人开出插件等。
硬件的不 同基本模块组合可构成插箱级模块,不同
插箱级模块组合可构成产品级模块。软件的模块化同硬件一样
, 各处理模块的软件也采用摸块化结构
, 在整体上软件模块与硬件模块配套设置, 要充分发挥软件开发和复制率高、 灵活、 一致性好和可靠性高的优点
, 通过软件派生新的产品, 即硬件相同通过软件派生 出新的品种或满足用户的特殊要求。 同时, 软件的模块化也有利于缩短软件的开发周期。 对于保护共用的主程序、中断采样程序、 人
机接 口程序
、 启动中断程序通信程序以及 同步时钟程序等模块, 可使保护装置灵活复制利用。
需要指出的是 实际应用中的模块 化产品系统是动态的, 模块化不仅有一个形成、
完善和成熟的过程
, 而且随着技术的不断更新, 人们的认识在不断深化, 产品的可靠性要求在不断提高。 因此,
模块系统实施新推陈出新, 及时改型 与更新 而言,不仅是不 可避免的, 而且是必要的, 但就改型与更新而言
, 无论在电路还是机械结构上都有继承性,有其独特的优越性。 这也是模块化 设计的优势所在
。
通信技术
变电站微机综合保护信息流分析
© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net年 月 第 期 电纬该毒白劫把变电站与微机综合保护有关的数据有三个流向 第一个流向是保护设备到变电站上位监控机,
主要传递反映一次系统运行状态的信息 第二个流向是从上位监控机到保护设备, 通常为上位监控机
下达对保护设备的修改整 定参数命令及一些其它控制信息 第三个流向是保护设备之间的横向数据交换, 此类数据视系统设计及功能划分而定, 例如若要求保护设备间同步采样, 则横向的数据交换量较大
。 在 目前阶段
, 考虑到保护单元的独立性, 减少系统对通信 的依赖性, 对保护设备间的通信主
要考虑分散的保护设 备与单元监控设备之间的通信问题。 由于这两个设备之间通常处于非常靠近 的位置, 可采用常规的串行通信技术来解决。通信 系统配置原则变电站通信系统的结构配置,应按照 分布式系统 的设计原则,尽量将计算处理能力安排到信息源点
,就近进行采集与处理,就近控制, 只有参与协调控
制的必要 的信息才进行相互 间的传递, 以提高系统运行效率
,减少系统对通信的依赖性,提高整体系统的可靠性通信方式选择
变电站 内局域网的网络拓扑结构主要采用 星形和总线型连接方式星形通信方式 以上位监控机为 中心点, 以发散
的方式分别通过通信线缆与分散于 每一个开 关柜上 的控 制 设 备和保护设备连接。 其介质一般选用光纤
, 因此具有光通信的 自然隔离、高抗干扰性、
高安全性的特点
, 适合在变电站这种恶劣环境下使用
, 且各 单元及保护单元都与站级计算机独立通信, 独 占通信线路, 可维护性好。 因此, 目前有不少变电站 自动化系统选用星型通信系统方案。 但是
, 星型连接所需铺 设的电缆总长度要 比其它结构的多, 尤其是站级计算机接线较多时, 施工复杂
各 单元及保护设备之间的横向通信必须通过站级 计算机进行, 复杂且效率不高 当采用光纤通信技术时, 因为光纤本身难以实现 形连接, 不能实现总线结构,
除非采用光纤环网技术。 因此,
必须
用到有栋的光电转换设备, 势必造成通信系统的可靠性受制一
各连接点的 可靠性。 所以, 建议在选用
星型通信系统方案时需慎重考虑。随着通信技术的发展
, 针对变电站 自动化技术的应用环境
, 关于现场级通信有一点已为越来越多的人达成共识, 即采用总线型 网络构成多冗余系统
, 网上每个节点都可以与其它节点通信 所需电缆总长度较短
, 可靠性较高, 不象星形连接方式有一个中央控制节点 站级计算机 形成的可靠性瓶颈。 这里推荐国际上新一代的现场测控网络。
基于 网络的技术方案易于实现双网备用, 可以与 拍 单元
、 保护单元集成实现高速数据交换,
可 以确保紧急信息的实时性, 并且抗干扰能力强、成本低
、 施工简便。需要指出的是
中小学学科教学资源微课汇总
, 也给用户的设备选型、 运行、 维护等带来诸多不便。 规约选择的好坏, 不仅影响通信系统的可靠性和效率, 而且还会影响系统功能的正常发挥。 所
以应抓紧抓好变电站 自动化系统中通信系统规约的标准化工作
, 加快实施等效采用 一 系列国际标准的国家标准的制定与宣传贯彻工作, 避免重复劳动
, 提高劳动生产率, 以充分发挥 自动化的技术优势。
扩充微机综合保护功能
微机保护是今后保护的发展方向。 现有的国产微机保护装置
, 已很好地完成了保护从模拟式向数字式的转化, 但在充分发挥微机优势、 增强保护功能方面
, 仍有很大的发展潜力。
扩展定值存储能力在电 勺系统 中, 电网的运行方式是经 常发生 改变,为了满足不 同运行又 少一继 电保护装置 动作的可靠性
、 灵活性、 速动性和选择性, 就要求保护在不同的运行方式下执行不同的整定值, 如果采取在运行方式改变时
, 现场临时输人新定值的方法, 将带来诸多不便
, 主要体现在 复杂的定位需要继 电保护维护人员前往变电站现场进行更改, 增加了维护量 系统更改定值的时间长, 不利于系统运行
女全
, 特别是事故处理期间方式的改变需要定值更
© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net电站该奋白劫才 年 月 第 期改时 简单定值由操作人员更改, 容易出错
。
所 以
, 对于微机保护装置, 应能预先制定出多种最常用
、 最重要的运行方式, 以此制定出相应的电网保护定值整定方案, 并就这些方案对应的整定值存储在保护的多个定值区 内, 当运 行方式改变时, 由操作人员通过调整现场保护装置的定值区 区号
, 来实现继电保护的定值改变。 这样既快又准,又解决了现场重新输人定值的不便。 提高了各种运行方式下保护的配合能力, 减少了改变定值的出错率。
记录保护装置 自身工作信息
传统的模拟式继 电保护在完成某种逻辑判断后,仅能以信号灯的形式记录输出结果或曾发生的事件
,信息含量较小。 当前微机保护装置虽然能输出保护动作和 自检信息
, 但在提供工作信息方面 与传统的模拟式保护大体相似。 对于微机保护来说, 它有强大的运算、 逻辑判断和存储能力, 使详细记录
保护装置 自身工作信息成为可能。
记录保护装置 自身工作信息, 主要 有 以 下作用 通过记录 自身工作信息 结合故障录波,可以做到科学、 公正
、 实事求是地确定保护的动作行为
, 而不仅仅是推断 不仅对保护装置的运行维护有着重要的现实意义, 而且对产品的研制、
开发及改进和提高产品性能具有指导意义 即使保护装置正确动作, 自身工作信息也有参考价值
, 如可 以分析保护的动作速度和动作过程是否符合产品的性能要求, 其保护动作行为与故障发展过程是否吻合等
。
保护装置需记录的 自身工作详细的主要 内容有 产生某一 自检或是动作结果时的实际程序走向 可按需要通过打印机或串口输出 保护动作时执行的定值区 号, 各保护功能动作点的数
据 各主要元件或功能的动作时间和动作时的开人、
开 出时序图 多个启动量 中, 指 明是因满足哪些条件而启动等。 这些信息应在掉电后不丢失, 并能通过 内置 送 至调度端。外部输入信息记录
微机保护能根据不 同的外部信息, 正确地作出相应的逻辑判断
。 由于这些外部信息对微机保护工作时的程序流程, 甚至动作行为有至关重要的影响
, 因此为准确分析保护的动作行为, 特别是复杂工况下可能出现的不正确动作, 有必要详细记录,并能按需输出带有标准 时标、 精确到毫秒的外部开人量时序图
。 从中应能看出各个外部信息何时输人、 持续多长时间、
中间是否有间断等。利用 统一 同步时钟
全球卫星定位系统 具有十分广泛的用途
, 人们正在探索利用它卓越的时间同步性能来开发电力系统监测、
保护和控制的各种新方法。
从 可以获得两种时间信号 一是秒脉冲信号, 二是与每个秒脉冲前沿对应的 日期和时间代码, 即秒脉冲信号的时间标记。 为满足事故分析的需要, 应采用 获取同步时钟, 通过内置对时接口 电路
, 为保护装置的工作提供标准时间,如用 的对时脉冲控制保护的采样脉冲, 从而 可保证全网同型号装置的采样数据在时间上 的 一致性
。
结束语
变电站 自动化研究的现状与发展, 要求构成 自动化的微机综合保护既能可靠 独立运行, 又能扩展为更大的系统、
更强的功能
, 因此必须加强微机保护的标准化设计。
由于科学技术的高速发展, 新产品的研制、 开发周期越来越短。 所以, 在新产品的开发构成中应综合考虑产品的可靠性、
先进性及经济性, 采用新思想
、 新原理、 新技术, 开发出可靠性高、 功能强大的新型微机保护
。 可以预测 随着我国电力工业的发展及电一
子技术、
工业 自 信息工程等相关产业的技术进步, 人机界面少、
吁
、 运行更加安
全可靠的新一代微机保护装全‘获得迅猛发展。
, 。 东合 自动化 系统的 内容
及功 能要求和 配置 《电力 系统 自动化 》, 年焦志先、
陈泳、
李诗予等变 电站 综 合 自动化 中
微机保护应具有的功 能 《电力 系统 自动化 》 年下转第 页
© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net年 月 第 期 电站雄者由劫扔在选定装置参数时应注意 在确定选用辅助装置时除应考虑功能要求外
, 还应按断路器跳、
合闸电流选择相应 的参数。 电力部继 电保护运行规程要求操作回路 中跳、 合闸继电器 的保持电流与断路器跳、 合闸电流配合, 应有不小于 倍的可靠系数
, 这便于与不 同跳、 合闸电流的断路器配合。 跳、 合闸继 电器 的电流线圈设计为、、 和 共 种规格
, 每种规格继 电器的电
流启动值为继 电器额定电流的 一 倍。 如额定 电流 的继 电器, 电流启动值在 范
围内 额定 电流 的继 电器, 电流启动值在 一范围内。 选用时按断路器的跳、 合闸电流向
下靠的原则分别选取不 同规格 的继 电器, 如断路器的跳闸电流为、 合闸电流为, 则装置的跳闸 自保持电流选、 装置的合闸 自保持电流选。 这样选择后, 跳闸电流的可靠系数最大为、 最小为
, 合闸电流的可靠系数最大为、 最小为, 均符合要求。
考虑到某些 电网对手合延 时打开有特殊要求, 为此三相操作装置 中设计有约 的手合延时打开 回路, 需要时可引出。
结束语
微机高压线路保护新型辅助装置是原有大继电器操作箱的升级换代产品, 其可靠性、 技术指
标以及运行维护等方面都上 了一个新台阶。 产品日前已通过专家鉴定
, 已有产品供货, 相信将会在市场上大量推广使用。收稿 日期 加 年 月作者简介
侯亚 贤 女 主要从事线路保护操作箱方 面 的设计工 作王 力坤 男 主要从事屏体编 程方 面 的工 作刘 东旭 男 主要从事线路保护 产品调 试方 面的工 作赵志宏 男 主要从事线路保护及操作箱设计方 面 的工作上接第 页廖泽友
、 杨 奇逊一 种新型 变 电站 综 合 自动化 系统方 案 《继 电 器 》 年郑 三保、 石 铁 洪 等 《变 电站 成套微机保护 与管理 的设计与 实现 》收稿 日期 年 月作者简介
宋云 辉 女 主要从事变 电站 自动化设计方 面 的工 作于江鱿 男 曾从事过 变 电站 自动化设计方 面 的工 作刘 莹 男 主要从事变 电站 自动化设计方 面 的工作