刘志巍1 谢浩2
（1.国网天津城东供电公司 2.国网天津市电力公司科信部）
摘要：提出电网继电保护综合自动化系统的概念，阐述系统结构，功能及实现方法。
关键词：电网继电保护 综合自动化系统 研究
一、 概述
随着微机继电保护装置的广泛应用和变电站综合自动化水平的不断提高，各种智能设备采集的模拟量、开关量、一次设备状态量大大增加，运行人员可以从中获取更多的一、二次设备的实时信息。但是，由于目前的微机型二次设备考虑较多的是对以往设备功能的替代，导致这些设备基本上是独立运行，致使它们采集的大量信息白白流失，未能得到充分利用。
二、系统构成
站在电网的角度，我们来分析电网继电保护综合自动化系统获取信息的途径。电网的结构和参数，可以从调度中心获得；一次设备的运行状态及输送潮流，可以通过EMS系统实时获得；保护装置的投退信息，由于必须通过调度下令，由现场执行，因此可以从调度管理系统获得，并从变电站监控系统得到执行情况的验证；保护装置故障及异常，可以从微机保护装置获得；电网故障信息，可以从微机保护及微机故障录波器获得。
客户机设在变电站，主要实现以下功能：
1.管理与保护及故障录波器的接口，实现对不同厂家的保护及故障录波器的数据采集及转换功能。在正常情况下巡检保护的运行状态，接收保护的异常报告。在电网发生故障后接收保护和故障录波器的事故报告。
2.管理与监控系统主站的接口，查询现场值班人员投退保护的操作。
3.管理与远动主站的接口，将装置异常、保护投退及其它关键信息通过远动主站实时上送调度端。
4.执行数据处理、筛选、分析功能。实现对保护采集数据正确性的初步分析，筛选出关键信息。
5.管理及修改保护定值。
6.向服务器发出应用请求，并接收服务器反馈信息。
7.主动或按服务器要求传送事故报告，执行服务器对指定保护和故障录波器的查询。
服务器设在调度端，可由一台或多台高性能计算机组成，主要实现以下功能：
1.向客户机发送指令，接收并回答客户机的请求。
2.接收客户机传送的事故报告。
3.控制对EMS系统共享数据库的存取。获得一次设备状态、输送潮流及客户机通过远动主站上送调度端的信息。
4.通过调度运行管理信息系统获得调度员对保护的投退命令、设备检修计划等信息。
5.与继电保护管理信息系统交换保护配置、定值、服役时间、各种保护装置的正动率及异常率等信息，实现继电保护装置的可靠性分析。
6.执行故障计算程序、继电保护定值综合分析程序、事故分析程序、保护运行状态监测程序、稳定分析程序等应用软件。
在实现了变电站综合自动化的厂站，客户机可在保护工程师站的基础上进行功能扩充，并成为变电站综合自动化系统的组成部分。在没有保护工程师站的厂站，可通过保护改造工程，建立变电站保护信息处理系统，使之成为客户机。
三、功能分析
1.实现继电保护装置对系统运行状态的自适应。
电网继电保护的整定计算十分复杂，由于传统的继电保护以预先整定、实时动作为特征，保护定值必须适应所有可能出现的运行方式的变化。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆为使预先整定的保护定值适应所有可能出现的运行方式的变化，必然出现以下问题：
A. 缩短了保护范围，延长了保护动作延时。
B. 被迫退出某些受运行方式变化影响较大的保护。如四段式的零序电流保护仅能无配合的使用其最后两段。
C. 可能还存在由于运行方式考虑不周而出现失去配合。
D. 被迫限制一次系统运行方式。
电网继电保护综合自动化系统可以彻底改变这种局面。只要在调度端的服务器安装故障计算及继电保护定值综合分析程序，依靠从EMS系统获得的系统一次设备的运行状态，就可以迅速准确的判断出当前继电保护装置整定值的可靠性。如需要调整，可通过调度端服务器向变电站的客户机下达指令，由客户机动态修改保护定值，从而实现继电保护装置对系统运行状态的自适应。以上所有计算分析工作，均依靠调度端服务器实时自动完成，这样，继电保护整定值就无需预先考虑那些出现机率很小的组合方式，从而解决困扰继电保护整定计算工作的不同运行方式下可靠性与选择性存在矛盾的问题。
为提高可靠性，保护定值的自适应可与调度系统的检修申请相结合。当电网继电保护综合自动化系统从调度管理系统获得计划检修工作申请后，即通过计算分析，事先安排定值的调整，并做相应的事故预想（如在检修基础上再发生故障时保护的配合关系计算），从而大大提高系统继电保护装置的效能和安全水平。
2.实现对各种复杂故障的准确故障定位。
目前的保护和故障录波器的故障测距算法，一般分为故障分析法和行波法两类。其中行波法由于存在行波信号的提取和故障产生行波的不确定性等问题而难以在电力生产中得到较好的运用。而故障分析法如果想要准确进行故障定位，必须得到故障前线路两端综合阻抗、相邻线运行方式、与相邻线的互感等信息，很显然，仅利用保护或故障录波器自己采集的数据，很难实现准确的故障定位。
我们知道，得到的系统故障信息愈多，则对故障性质、故障位置的判断和故障距离的检测愈准确，因此，通过电网继电保护综合自动化系统，可以彻底解决这个问题。
3.完成事故分析及事故恢复的继电保护辅助决策。
系统发生事故后，往往有可能伴随着其它保护的误动作。传统的事故分析由人完成，受经验和水平的影响，易出现偏差。由于电网继电保护综合自动化系统搜集了故障前后系统一次设备的运行状态和变电站保护和故录的故障报告，可以综合线路两端保护动作信息及同一端的其它保护动作信息进行模糊分析，并依靠保护和故录的采样数据精确计算，从而能够迅速准确的做出判断，实现事故恢复的继电保护辅助决策。
4.实现继电保护装置的状态检修。
根据以往的统计分析数据，设计存在缺陷、二次回路维护不良、厂家制造质量不良往往是继电保护装置误动作的主要原因。由于微机型继电保护装置具有自检及存储故障报告的能力，因此，可以通过电网继电保护综合自动化系统实现继电保护装置的状态检修。具体做法如下：
A. 依靠微机保护的自检功能，可以发现保护装置内部的硬件异常。
B. 保护的开入量一般有开关辅助节点、通讯设备收信、合闸加速、启动重合闸、其他保护动作等几种，这些开入量对保护的可靠运行起关键作用。
C. 为防止由于PT、CT两点接地、保护装置交流输入回路异常、采样回路异常等引起保护误动作，可以由变电站的客户机将保护启动以后的报告进行分析，首先可以判断取自同一CT的两套保护采样值是否一致，其次，可以判断本站不同PT对同一故障的采样值是否一致。
通过以上措施，可以加强状态检修，相应延长定期检修周期，使保护装置工作在最佳状态。同时，还可以提高维护管理水平，减轻继电保护工作人员的劳动强度，减少因为人员工作疏漏引起的误动作。
5.对系统中运行的继电保护装置进行可靠性分析。
通过与继电保护管理信息系统交换保护配置、服役时间、各种保护装置的正动率及异常率等信息，电网继电保护综合自动化系统可以实现对继电保护装置的可靠性分析。特别是当某种保护或保护信号传输装置出现问题，并暂时无法解决时，通过将此类装置的可靠性评价降低，减轻系统对此类保护的依赖，通过远程调整定值等手段，实现周围系统保护的配合，防止因此类保护的拒动而扩大事故。
四、结束语
通过以上分析，我们可以看到电网继电保护综合自动化系统的实现，将给电网继电保护工作带来一次质的飞跃，它将能大大加强继电保护的效能和可靠性，对保证电网安全稳定运行具有重大的意义。希望今后科研、运行、设计人员加强对综合利用整个电网的一、二次设备信息的研究，争取尽快将此类系统投入电网运行。
论文作者:刘志巍1,谢浩2
论文发表刊物:《电力设备》2016年第7期
论文发表时间:2016/7/5
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