继电保护信息化的简要探讨

任廷芳

摘要：随着改革开放的不断深入,我国在基础材料工业及电子元器件的引进和制造方面取得了巨大发展。电力系统的飞速发展对继电保护技术不断提出新的要求,电子技术、计算机技术与通信技术的飞速发展又为继电保护技术的发展不断注入新的活力。作为传统继电保护的单元--基础继电器究竟如何发展，这是广大继电保护工作者所关心的问题。

关键词：电力系统，继电保护，发展

前言：

电力系统的飞速发展对继电保护不断提出新的要求，电子技术、计算机技术与通信技术的飞速发展又为继电保护技术的发展不断地注入了新的活力。继电保护是电网安全的哨兵，在计算机网络时代，继电保护信息网络建设无疑是现代化电网建设的重要组成部分。继电保护信息从功能与作用上可分为三大类，即：①继电保护运行信息；②继电保护事故记忆信息；③继电保护管理信息。其中继电保护运行信息所要求的实时性最强，这些继电保护运行设备发出的信息需要尽快得到运行值班人员及调度值班人员识别，并作为电网事故处理的重要依据。继电保护事故记忆信息在发生复杂电网事故特别在出现继电保护异常动作后，需要尽快传递到有关专业人员手中，在经专业人员分析判断后，为调度值班人员进一步恢复电网提供支持，也是制定反事故措施的基础。而继电保护管理信息则与通用的MIS系统接近，除应包括电网内继电保护运行、管理信息和技术信息外，还应包括有关科研、制造、设计和基建的有关信息，它们是提高继电保护专业工作质量和效率的关键。继电保护信息网络建设应结合上述3个方面信息的不同特点进行。

一、继电保护装置

继电保护装置随着电子计算机技术的发展已经经过四代产品的演进。第一代是机电式的传统继电器，第二代是晶体管半导体继电器，包括分立元件和集成电路的。第三代是多功能处理器继电器，第四代是计算机构成的继电器，简称计算机继电器．前三种都是对故障电流和电压的模拟值进行测定，在测得值超过其最大的整定值时，继电器动作，使断路器跳闸。其中微处理器继电器只是利用处理器执行逻辑、诊断及通信功能．而第四代计算机继电器是全部数字化操作，对电流和电压进行采样，通常每秒采样4次或8次把瞬时值转换成数字形式，再算出故障参数，输出信号、动作跳闸。并且具有逻辑、诊断、数字通信等功能。第三代与第四代的继电器的优缺点大致相同。主要是因为计算机继电器的可靠性还没有深入人心。

计算机继电器是有数据处理和存储全新的多功能的用途，其优点有如下几点：

有连续监控本身的功能。在发生误工作之前，可以查出本身的故障，并且把故障信息远距离或就地发送到相关部门，得以及时处理故障。

有相当大的灵活性。只要重新编制程序就可改变保护特性和整个保护方案。

可以算出故障参数，对故障前后的数据均可存储为以后分析所用。

可以算出故障点的距离，便于迅速找出故障点及时消除故障，这是迄今使用的计算机保护最普遍的一种功能。

具有通信能力，不仅与维修中心通信，还可以与其它计算机保护终端方面通信。可与输电和配电系统正在发展的计算机控制外围设备通信及时取得需要的信息。

可以远距离校核与整定，减少现场调节的需要，节省人力和时间。

其功耗极低，对现场试用互感器负担很径，达到可以忽略不计的程度。在不久的将来利用光纤传感器，既可节省投资较大的高压收甩互感器，又可对高压便于绝缘。

其体积较传统的继电器小得多，可减小变电站控制保护设备的建筑投资。

二、继电保护的可靠性

可靠性问题包括两重意思：一是在线路发生真实故障时，继电器一定要动作不能拒动，二是在线路无真实故障时间内，继电器不会发生误动。我们传统上是以不拒动为重点。计算机继电器是误动多于拒动，这是因为第一，其本身元件易于发生故障，第二其处于变电站容易产生电脉冲干扰的环境下，如开关切换，雷电等发生高颇电磁干扰，使之误动。这种缺点可以克服。首先硬件可通过严格筛选合格的元件以及利用高级语言的软件，来提高安全性，再则利用其本身连续监测功能自我诊断查出故障及时处理。还可以利用故障监测器，检查线路三相负序分量判断有无故障。如果故障监调器，查线路无故障，而计算机继电器本身误动。则发出信号使跳闸闭锁，同时告诉相关工作人员及时处理。对于计算机继电器可能发生拒动的缺陷，可以增加一套同类型继电器作为后备提高其冗余度，不会有两套同时失灵拒动的出现，即使可能，其概率也非常小。因为计算机元件价格日益下降，增加冗余度的成本比较用传统电器的投资还要经济些。

还有一个担心的问题是计算机公共电源，因为计算机继电器在单一的组件中执行分开的功能与分立元件继电器用分开电源供电比较起来缺少固有的冗余度，这仍是其美中不足之处。所以在美国大多数使用双重的计算机继电器。但迄今尚束发现拒动或误动。基于计算机型继电器优点多，功能全，在电子计算机日益发展的情况下，成本日趋下降，质量不断上升，经济上的潜力又非常大，必然在不久的将来会普及使用起来。

三、继电保护信息网络的使用情况

继电保护信息网络的建设促进了电网运行水平和专业水平的提高，但也受到了组网时计算机软硬件水平及通信水平的限制。继电保护运行信息的集中处理已逐渐成为变电站综合自动化的一部分，变电站内不同专业设备的综合程度对降低工程造价有重要意义，但同时可能要影响到继电保护的相对独立性，引起人们对电网安全的担心。因此，对220kV及以上电網变电站采用独立的上位机对继电保护和故障录波器信息集中处理后，向就地监控系统和上级调度部门传递，但采用RS-232等简单的串行通信方式则不理想。这种方式通信可靠性低，如抗干扰措施不到位还可能影响到继电保护运行的安全。变电站内继电保护信息集中处理应过渡到可靠性高的CAN、Lonworks等现场总线方式。现场与调度部门之间采用的点对点的通信方式可靠性低，难以满足运行值班事故处理的要求。

目前不同制造部门微机保护和微机故障录波器与上位机之间的通信规约不尽相同，阻碍继电保护运行信息系统的进一步发展。尽快对现有微机保护和微机故障录波器的软硬件进行升级，使其具备相应的通信功能，这是一个好的解决方案。继电保护运行信息除电网故障后的有关记录外，还包括查询继电保护定值、继电保护运行状态、继电保护异常诊断，以及继电保护或故障录波器采集到的实时信息等。因此，这些信息除应尽快实现与SCADA系统接口，供调度值班人员使用外，还应尽早成为迅速发展的MIS系统的一部分，为不同层次的管理人员和专业人员工作提供便利，甚至可将后台机记录下的继电保护设备在线运行时间作为设备运行可靠性统计的基础。

继电保护管理信息系统提高了专业管理的质量和效率，也使不同用途的专业软件数据统一格式的重要性更加突出。如何自上而下建立统一、规范的数据库，在提高工作质量和效率的同时，充分发挥计算机管理的作用，减少人工维护工作量，是继电保护管理信息网络发展的关键。

结束语:

高速发展的通信与信息产业为继电保护运行管理的现代化提供了机遇。在继电保护信息化方面，这种高速发展与继电保护专业强调运行使用经验、对安全可靠性要求高的特点之间是一对矛盾。因此，继电保护信息网络建设更应加强规划工作，尽可能在实施之前做一些规范化工作。在这方面，即将颁布的"变电站通信标准，保护设备的信息接口的配套标准"是一个良好的开端。

参考文献:

[1] 李万宝.浅议继电保护信息化管理[J].大众科技，2004-12-30.