继电保护远程运维管控技术研究与应用

继电保护远程运维管控技术研究与应用

高磊

华电新疆五彩湾北一发电有限公司

摘要：近年来，随着智能电网建设的快速发展，智能变电站得到了广泛的应用，并逐渐成为电网发展的趋势。智能变电站大大提高了电网运行的自动化和智能化水平，基本实现了无人值守变电站，这在一定程度上减少了电力部门投入的人力物力，同时也带来了新的问题。传统的继电保护运维工作一般需要在现场进行，其工作模式发展滞后，不能满足当前智能电网发展的需要。为适应电网建设和发展的需要，从远程运维管理的角度提出了继电保护远程运维管理技术。该技术针对继电保护设备运行检查中存在的问题，通过优化故障分析、整定压板检查和电源远程控制，提高了继电保护设备运行检查的管理水平和工作效率。

关键词：继电保护；远程运维；管控技术；应用

1继电保护远程运维管控架构

在电力系统中，变电站与多个部门相连，每个部门通常要管理多个变电站。因此，在架构设计中采用主站和副站两层平台。其中，主站是系统中位于调度端的部分，主要为调度、继电保护等部门提供服务；分站是指系统在变电所端的一部分，用于连接变电所内的各种保护和录波装置，能快速、准确地将设备的数据送到主站进行分析处理。主站与副站之间的通信方式可根据不同的通信链路进行调整，如数据网、通信专网、电话拨号等。

继电保护远程运维管理与控制技术充分利用了保护装置和故障录波器的实时数据。通过对上述数据的采集、筛选和融合，从全站数据中提取出能够直接反映故障特征的关键部位，并迅速反馈给运行检查人员。运行检查人员可根据获得的信息，在第一时间对故障进行处理，并对继电保护设备进行远程操作和维护控制。针对目前检修工作中存在的问题，设计了快速故障分析、定值压板远程检测、电源远程控制等功能。

2关键技术

2.1故障快速分析

2.1.1信息融合技术

信息融合技术是研究多源信息综合处理的技术。该技术在接收来自多个信息源的数据的基础上，在一定的准则下进行互联、相关、估计和组合运算，完成后续的分析任务。

信息融合技术在变电站信息系统中的应用需要满足两个基本条件：信息采集的有效性和信息处理的实时性。目前，变电站自动化信息系统主要采用过程总线连接设备层和间隔层，将所有数据采集到总线上，实现实时共享功能。一方面，车站内的智能传感器可以将相关辅助节点的位置信号快速传输到总线上进行实时监控。另一方面，由于过程总线技术具有实时性好的优点，主站可以实时获取变电站相关设备的数据。综上所述，目前变电站自动化信息系统已经基本满足了信息融合技术的要求。

2.1.2初始故障诊断

主站接收到的实时记录数据用于故障诊断。判断的依据是是否存在模拟突变。如果模拟量发生突变，则初步判断为故障信息，并将数据分类在“故障”数据区，供监控人员查看，以便下一步进行故障定位和分析。如果没有突变，则判断为无故障信息，并将数据分类到“无故障”数据区。

2.1.3故障分析

保护动作有两种：正确动作和错误动作。通过将故障测距结果与实时数据库中记录的开关量进行比较，可以对保护动作进行分析。如果两者一致，则保护动作正确；否则，判断保护不正确。

2.2定压盘远程检查

根据电力系统运行方式的不同，需要对变电站继电保护装置的整定值和压板进行复位。操作和检查人员可以通过现场操作或从主站修改操作，但不能绝对避免因疏忽或网络问题造成的设置和压板设置错误。传统的解决方法是定期对继电保护装置的定值和压板进行检查。

目前，在变电站运行维护工作中，继电保护装置的定期检查由现场运行检查人员完成。随着无人值守变电站的兴起，继电保护人员到变电站进行值检将大大降低工作效率。网络传输技术的成熟使定值的远程巡检成为可能，大大提高了定值管理的效率，这也是继电保护定值管理工作的发展趋势。本文设计的继电保护远程操作维护控制技术具有定值检测功能。主站定期调用继电保护设备的实时定值和压板，并将调用的定值和压板信息与调度员下发的定值单进行比较。如果比较后发现定值与压板不一致，直接反馈给继电保护人员，由继电保护人员检查，确定是否需要修改定值或压板。

2.3电源管控模块架构

工作站与故障信息分站服务器相连接，然后通过103通信规约对变电站里的故障信息子站进行通信，从而对站内设备的电源进行控制。电源远程管控技术的实现包括硬件和软件2部分。

电源管控模块需将电源控制盒部署在子站，将直流继电器的常闭触点串接在被控设备电源上，通过控制直流继电器常闭触点的分合来控制设备电源的通断，以达到复位被控设备的目的，采用1个直流继电器、1个交流转直流电源、1个串口继电器和1个串转网服务器组成。

控制继电器的常闭触点是串联在220V电源中的，控制分合时会产生拉弧现象，必须保证继电器的长期稳定性，以及防止相互干扰。具体实施方法，子站以日志形式记录控制继电器的投运时间和动作次数，当投运时间大于1a或动作次数超过1000次，分站给出告警提示，更换控制继电器以保证系统的稳定运行。具体投运年限、动作次数可根控制据继电器的性能参数和实验验证而定。

3应用效果

3.1故障快速分析模块

当电网发生故障时，快速故障分析模块为运行和检修人员进行故障分析提供了有效手段。一方面，操作和检查人员可以节省时间去变电站获取示波图。在主站能在第一时间获得全站设备的故障录波信息和实时数据，为运行检查人员进行故障分析和处理提供足够的信息。改进后，平均故障分析时间由原来的100min缩短到5min，大大缩短了故障分析处理时间，节约了人力物力成本，提高了供电可靠性。另一方面，由于某些保护误动，改进前的故障分析准确率不到90%，改进后的故障分析准确率为100%。因此，快速故障分析模块可以提高故障处理的效率和准确性。

3.2定值压板远程检测模块

设备检验是维修、运输、检验人员工作的重要组成部分。恒压板远程检测模块为这部分工作提供了有效手段。一方面，在检查过程中，大量的时间花费在进出变电所的路上，运行维护人员可以直接在变电所进行定值和压板的检查工作。改进后，定值压板一次检查的平均时间由原来的120分钟减少到0.5分钟，大大提高了操作检查人员的工作效率，减轻了操作维护负担。另一方面，定值压板远程检测模块减少了人为参与因素，检测准确率提高到100%，提高了检测工作的可靠性。

3.3电源遥控模块

变电所继电保护设备偶尔会出现软件或设备崩溃的现象，这就需要运行检查人员对站内设备进行重启，而电力远动模块为这项工作提供了有效的手段。该模块不需要巡检人员在变电站内操作，节省了时间，降低了成本。改进后，平均处理设备碰撞的时间由115分钟缩短到3分钟，大大提高了检验人员的工作效率。。

结论

目前，远程运维管理和控制技术主要集中在故障分析和设备巡检方面，而对继电保护设备状态检修等现场工作的支持功能不足，需要进一步研究。下一步，将大数据、物联网等新技术引入继电保护工作，促进继电保护运行检查自动化、智能化发展，优化运行检查人员的运行检查模式，提高继电保护设备远程运行维护管理水平。

参考文献：

[1]陈国平，王德林，裘愉涛，等.继电保护面临的挑战与展望[J].电力系统自动化，2019,41(16):1-11,26.

[2]秦红霞，武芳瑛，彭世宽，等.智能电网二次设备运维新技术研讨[J].电力系统保护与控制，2019,43(22):35-40.