变电站继电保护的特点及应用研究

吕朋伟++刘芳++毛生海

摘 要：简明扼要讨论了电力系统继电保护的历程，依据电力系统继电保护的特征，综合在国内变配电站当中采用较普及的继电设备与多个项目，从设计的层面把防护系统划分成间隔层、网络层、操作层三个单元，之后一次阐述它们的特征以及三者之间的联系，同时用实际案例阐述智能继电保护应用研究。

关键词：电力系统 继电保护 特点 应用研究

中图分类号：TM774 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）08（b）-0092-02

电力系统继电保护是一门系统性的学科，依据问题判定能够划分成低压防护、过流防护、零序电压防护、低周防护以及发电机消磁防护等；依据防护目标能够划分成母线防护、线路防护、机组防护、变压器防护、电容器防护等；依据防护中每个电气量的分配方法能够划分成晶体管高频闭锁距离防护、电流电压运送的方向闭锁断路器压迫闭锁防护、正序故障分量方向高频防护等。国内继电防护经过了四个时期：晶体管防护、集成电路防护、微机型防护以及现代的网络化防护。继电防护的标准是平稳、精确、迅速。

1 现代保护的组成及设备的特征

现代的网络防护划分为现场的间隔层设备、中间的网络信息层以及后台的操作层这三个组成。

（1）隔层设备用于直接保障一次装置即被控制目标，对于发电机、线路、主变、电容器等一次装置，异同的电压级别、异同的运作形式因为电力一次装置的电磁表现特征异同，系统经过的暂态不一样，因此选取的防护设备也不一样。

（2）网络层在硬件组成包括了网线、网络接口以及中继器等单元，在通讯软件的帮助之下，依据通讯协议的规定实施数据端对接或者广播式的传输与收集，同时可以实现自主的数据核对和一定程度的自主更正。

现实运作的网络通常都采取双网结构，并且增添了均衡网络承载的性能。在实施动态数据传送时，这项性能可以更好地确保系统的同步性，此外还能够同时支持DL451-1991（国标CDT）、IEC870-5-101103、N4F-POLLING等多个模范通讯规定，便于实施网间的衔接。结合网络通讯服务器，能够便利地和相同或者异同网连接，因此形成一个县、市、省甚至更大的电力系统防护调节互联网。

（3）操作截面为操作者与防护系统的交换层。用于供给较好的观测、控制页面，规定转变、故障储存记忆（故障录波）、提供警戒、针对远处装置的控制以及调试（“住遥”）等性能。

搭配后台控制软体，还能够构成综合自主化系统，实施报表管理、图像显示、运转日志管理、图像监控等作用。其关键部分为一个及时更新的分享数据库，软体系统是一Windows NT为基础，操作截面的使用软体广泛采取组态软体，例如Quick control软体、King View软体、PS6000软体等，其能够达到的继电防护设备的页面变得更为人性化。

防护系统本质上来说为DCS系统，拥有DCS系统的对应的特征：集中操作、采取分散控制、分级管理和控制以及系统调节的设计原则，把系统由上往下划分为若干等级，构成分布式调控。

在各界面的联系上，防护讯息上网，无法使得防护的独立性发生改变，防护设备有专门的输入路线以及操作输出路线，间隔层防护设备不依靠网络能够进行故障辨别和故障解决。防护讯息上网加强了识别作用，增强了防护的安全可靠性。同时给网络的深层次扩张打下了基础。

（4）防护组成的特征对于实际运用的作用与之前的继电防护设备比较，结合自主化系统性能更好，操作调节更为便捷。设计时依据需求构建此防护系统，能够便捷地叠加扩展系统的性能，因此减少产品的研发时间。例如PST642模块与PST641模块就形成了将电流差动为主，将低压、三段式过流、低周作为储备防护的主变防护，依据定值设定有关数据即可投入运作；利用添加一个变压器防护设备PST645能够在系统中添加温升过高、变压器轻重瓦斯等非电量防护。

间隔层的控制装置性能稳定且本身就是基于微处理控制的系统，运行时根据出现的提示信息可快速地对故障进行定位。在江西江铃全顺车厂的3#配电间曾遇到这样的故障：在线路保护的装置上出现“控制回路断线”信号，先检查控制回路中外部引入节点是否正常，而不用先怀疑装置内部出现问题，检查后发现真空断路器的合闸位置结点和分闸位置结点都是断开的，而机械指示当时断路器的回路是分开的，由此进一步可判断分闸位置的辅助结点不正常。

微处理器给设备自身迎来了智能化，能够便利地更改系统功能。在运转当中依据实际状况针对配置实施增减：减掉某个性能通过设置某个设备退出或者设备的某性能退出就可以；添加某个性能即为上述性能的反向操作。例如运转在江西珠港农场的PST645涉笔，以前因为轻瓦斯问题之后会自主的跳闸，运转一段时间之后用户认为不行提出更改为仅报警的要求，此时只要把PST645软压板当中的“非电量2”减掉退出即可，并且把“控制字一”更改成8010即可以符合了预期的目标。

各个设备内部为模块式的，通常划分主机处理模板、输入模板、输出模板三个单元，此种结构能够便利地实施运作维修。例如在江铃第二配电房中的112电容器防护柜的运转发生这样的情况：断路器闭合就会出现跳开，导致电容器必须在没有防护情况下运作。通过分析诊断以及现场检测，扎到PSC641的输出模块当中的防护出口继电器BZJ的开结点处因为一些因素己经烧掉成了常闭状态，更换此模板后一切正常。

2 应用分析

智能变电站继电保护在电力工程中的应用，较为重要的便是GOOSE的连线功能，此连线方式采取的硬电缆接线方式，将数字信号进行采集，然后形成数据集，以数据集的形式将信息向外传递。智能变电站的接收方只能对一部分信号进行接收，所以，在对GOOSE连线功能进行配置前，需要智能变电站接收方对内部与外部信号进行添加。此外，还要关注的问题是，若外部信号相同，那么将无法与两个内部信号连接，相反，若内部信号相同，也无法与两个外部信号连接。对日志窗口进行查看，以对详细记录进行掌握，进而通过此功能对内部信号进行添加。

该文将以实际案例为主，对其调试方法以及应用情况进行分析，有一个保护装置，线路为220 kV。首先，对此保护装置的开入量通道做测试，采用的辅助仪器为智能继电保护校验仪器，对此装置的异常情况进行检查，目前，校验仪器已经对此线路的保护做出检查，但是在保护装置内部并没有与其对应的开入信息。下面将对此种现象进行分析，首先，我们先对校验仪器的61850配置检查，经过多次的检查与校验后发现，此配置并没有问题出现，并且光网口的灯在连续闪烁，这可以表明在硬件口发送出的数据信息也没有问题。接下来，对模型文件的配置进行分析，将母差的模型文件打开，找出与之相对应的数据集（见表1）。

依据一定的顺序将线路二的出口节点找出，将模型文件打开，问题被发现，在数据集的发送成员中发现，External signal IED Name以及External siganl Reference Name同母差的模型文件存在一致性，此情况是非常惊人的，又对母差模型文件的相关内容进行查看，发现在模型的出口处，出现相同的两个跳闸数据，是dscGOOSE与dscGOOSE1，正常情况下，母差所发送的数据集是dscGOOSE1，此时，便可以得出是由于名称出现不一致而发生GOOSE的开入出现异常。最后，对该设备的说明进行详细的分析，了解到此类型的装置有其特殊的要求，在对GOOSE的参数进行校对后，还要判别其数据集，若出现数据集不一致的情况时，便会造成开入锁闭的现象。

3 结语

现代电力系统继电保护的发展，无论在硬件、软件上都很迅速。在系统的实现上和以前也大不相同，集成度越来越高、保护的速度越来越快、性能也越来越强，伴随着软、硬件以及网络信息技术的迅猛发展，以后的继电保护设备在功能方面一定会上升到一个新的高度。

参考文献

[1] 陈穗仙.电力系统中变电站继电保护探讨[J].广东科技，2009（12）.

[2] 陈祺，马志华.我国变配电站继电保护综述及案例特性分析[J].科技资讯，2006（23）.

[3] 庄敬清.变电站继电保护的几点认识[J].电工技术，2007（12）.

[4] 程水添.综述电力系统中变电站的继电保护[J].广东科技，2008（18）.endprint

摘 要：简明扼要讨论了电力系统继电保护的历程，依据电力系统继电保护的特征，综合在国内变配电站当中采用较普及的继电设备与多个项目，从设计的层面把防护系统划分成间隔层、网络层、操作层三个单元，之后一次阐述它们的特征以及三者之间的联系，同时用实际案例阐述智能继电保护应用研究。

关键词：电力系统 继电保护 特点 应用研究

中图分类号：TM774 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）08（b）-0092-02

电力系统继电保护是一门系统性的学科，依据问题判定能够划分成低压防护、过流防护、零序电压防护、低周防护以及发电机消磁防护等；依据防护目标能够划分成母线防护、线路防护、机组防护、变压器防护、电容器防护等；依据防护中每个电气量的分配方法能够划分成晶体管高频闭锁距离防护、电流电压运送的方向闭锁断路器压迫闭锁防护、正序故障分量方向高频防护等。国内继电防护经过了四个时期：晶体管防护、集成电路防护、微机型防护以及现代的网络化防护。继电防护的标准是平稳、精确、迅速。

1 现代保护的组成及设备的特征

现代的网络防护划分为现场的间隔层设备、中间的网络信息层以及后台的操作层这三个组成。

（1）隔层设备用于直接保障一次装置即被控制目标，对于发电机、线路、主变、电容器等一次装置，异同的电压级别、异同的运作形式因为电力一次装置的电磁表现特征异同，系统经过的暂态不一样，因此选取的防护设备也不一样。

（2）网络层在硬件组成包括了网线、网络接口以及中继器等单元，在通讯软件的帮助之下，依据通讯协议的规定实施数据端对接或者广播式的传输与收集，同时可以实现自主的数据核对和一定程度的自主更正。

现实运作的网络通常都采取双网结构，并且增添了均衡网络承载的性能。在实施动态数据传送时，这项性能可以更好地确保系统的同步性，此外还能够同时支持DL451-1991（国标CDT）、IEC870-5-101103、N4F-POLLING等多个模范通讯规定，便于实施网间的衔接。结合网络通讯服务器，能够便利地和相同或者异同网连接，因此形成一个县、市、省甚至更大的电力系统防护调节互联网。

（3）操作截面为操作者与防护系统的交换层。用于供给较好的观测、控制页面，规定转变、故障储存记忆（故障录波）、提供警戒、针对远处装置的控制以及调试（“住遥”）等性能。

搭配后台控制软体，还能够构成综合自主化系统，实施报表管理、图像显示、运转日志管理、图像监控等作用。其关键部分为一个及时更新的分享数据库，软体系统是一Windows NT为基础，操作截面的使用软体广泛采取组态软体，例如Quick control软体、King View软体、PS6000软体等，其能够达到的继电防护设备的页面变得更为人性化。

防护系统本质上来说为DCS系统，拥有DCS系统的对应的特征：集中操作、采取分散控制、分级管理和控制以及系统调节的设计原则，把系统由上往下划分为若干等级，构成分布式调控。

在各界面的联系上，防护讯息上网，无法使得防护的独立性发生改变，防护设备有专门的输入路线以及操作输出路线，间隔层防护设备不依靠网络能够进行故障辨别和故障解决。防护讯息上网加强了识别作用，增强了防护的安全可靠性。同时给网络的深层次扩张打下了基础。

（4）防护组成的特征对于实际运用的作用与之前的继电防护设备比较，结合自主化系统性能更好，操作调节更为便捷。设计时依据需求构建此防护系统，能够便捷地叠加扩展系统的性能，因此减少产品的研发时间。例如PST642模块与PST641模块就形成了将电流差动为主，将低压、三段式过流、低周作为储备防护的主变防护，依据定值设定有关数据即可投入运作；利用添加一个变压器防护设备PST645能够在系统中添加温升过高、变压器轻重瓦斯等非电量防护。

间隔层的控制装置性能稳定且本身就是基于微处理控制的系统，运行时根据出现的提示信息可快速地对故障进行定位。在江西江铃全顺车厂的3#配电间曾遇到这样的故障：在线路保护的装置上出现“控制回路断线”信号，先检查控制回路中外部引入节点是否正常，而不用先怀疑装置内部出现问题，检查后发现真空断路器的合闸位置结点和分闸位置结点都是断开的，而机械指示当时断路器的回路是分开的，由此进一步可判断分闸位置的辅助结点不正常。

微处理器给设备自身迎来了智能化，能够便利地更改系统功能。在运转当中依据实际状况针对配置实施增减：减掉某个性能通过设置某个设备退出或者设备的某性能退出就可以；添加某个性能即为上述性能的反向操作。例如运转在江西珠港农场的PST645涉笔，以前因为轻瓦斯问题之后会自主的跳闸，运转一段时间之后用户认为不行提出更改为仅报警的要求，此时只要把PST645软压板当中的“非电量2”减掉退出即可，并且把“控制字一”更改成8010即可以符合了预期的目标。

各个设备内部为模块式的，通常划分主机处理模板、输入模板、输出模板三个单元，此种结构能够便利地实施运作维修。例如在江铃第二配电房中的112电容器防护柜的运转发生这样的情况：断路器闭合就会出现跳开，导致电容器必须在没有防护情况下运作。通过分析诊断以及现场检测，扎到PSC641的输出模块当中的防护出口继电器BZJ的开结点处因为一些因素己经烧掉成了常闭状态，更换此模板后一切正常。

2 应用分析

智能变电站继电保护在电力工程中的应用，较为重要的便是GOOSE的连线功能，此连线方式采取的硬电缆接线方式，将数字信号进行采集，然后形成数据集，以数据集的形式将信息向外传递。智能变电站的接收方只能对一部分信号进行接收，所以，在对GOOSE连线功能进行配置前，需要智能变电站接收方对内部与外部信号进行添加。此外，还要关注的问题是，若外部信号相同，那么将无法与两个内部信号连接，相反，若内部信号相同，也无法与两个外部信号连接。对日志窗口进行查看，以对详细记录进行掌握，进而通过此功能对内部信号进行添加。

该文将以实际案例为主，对其调试方法以及应用情况进行分析，有一个保护装置，线路为220 kV。首先，对此保护装置的开入量通道做测试，采用的辅助仪器为智能继电保护校验仪器，对此装置的异常情况进行检查，目前，校验仪器已经对此线路的保护做出检查，但是在保护装置内部并没有与其对应的开入信息。下面将对此种现象进行分析，首先，我们先对校验仪器的61850配置检查，经过多次的检查与校验后发现，此配置并没有问题出现，并且光网口的灯在连续闪烁，这可以表明在硬件口发送出的数据信息也没有问题。接下来，对模型文件的配置进行分析，将母差的模型文件打开，找出与之相对应的数据集（见表1）。

依据一定的顺序将线路二的出口节点找出，将模型文件打开，问题被发现，在数据集的发送成员中发现，External signal IED Name以及External siganl Reference Name同母差的模型文件存在一致性，此情况是非常惊人的，又对母差模型文件的相关内容进行查看，发现在模型的出口处，出现相同的两个跳闸数据，是dscGOOSE与dscGOOSE1，正常情况下，母差所发送的数据集是dscGOOSE1，此时，便可以得出是由于名称出现不一致而发生GOOSE的开入出现异常。最后，对该设备的说明进行详细的分析，了解到此类型的装置有其特殊的要求，在对GOOSE的参数进行校对后，还要判别其数据集，若出现数据集不一致的情况时，便会造成开入锁闭的现象。

3 结语

现代电力系统继电保护的发展，无论在硬件、软件上都很迅速。在系统的实现上和以前也大不相同，集成度越来越高、保护的速度越来越快、性能也越来越强，伴随着软、硬件以及网络信息技术的迅猛发展，以后的继电保护设备在功能方面一定会上升到一个新的高度。

参考文献

[1] 陈穗仙.电力系统中变电站继电保护探讨[J].广东科技，2009（12）.

[2] 陈祺，马志华.我国变配电站继电保护综述及案例特性分析[J].科技资讯，2006（23）.

[3] 庄敬清.变电站继电保护的几点认识[J].电工技术，2007（12）.

[4] 程水添.综述电力系统中变电站的继电保护[J].广东科技，2008（18）.endprint

摘 要：简明扼要讨论了电力系统继电保护的历程，依据电力系统继电保护的特征，综合在国内变配电站当中采用较普及的继电设备与多个项目，从设计的层面把防护系统划分成间隔层、网络层、操作层三个单元，之后一次阐述它们的特征以及三者之间的联系，同时用实际案例阐述智能继电保护应用研究。

关键词：电力系统 继电保护 特点 应用研究

中图分类号：TM774 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）08（b）-0092-02

电力系统继电保护是一门系统性的学科，依据问题判定能够划分成低压防护、过流防护、零序电压防护、低周防护以及发电机消磁防护等；依据防护目标能够划分成母线防护、线路防护、机组防护、变压器防护、电容器防护等；依据防护中每个电气量的分配方法能够划分成晶体管高频闭锁距离防护、电流电压运送的方向闭锁断路器压迫闭锁防护、正序故障分量方向高频防护等。国内继电防护经过了四个时期：晶体管防护、集成电路防护、微机型防护以及现代的网络化防护。继电防护的标准是平稳、精确、迅速。

1 现代保护的组成及设备的特征

现代的网络防护划分为现场的间隔层设备、中间的网络信息层以及后台的操作层这三个组成。

（1）隔层设备用于直接保障一次装置即被控制目标，对于发电机、线路、主变、电容器等一次装置，异同的电压级别、异同的运作形式因为电力一次装置的电磁表现特征异同，系统经过的暂态不一样，因此选取的防护设备也不一样。

（2）网络层在硬件组成包括了网线、网络接口以及中继器等单元，在通讯软件的帮助之下，依据通讯协议的规定实施数据端对接或者广播式的传输与收集，同时可以实现自主的数据核对和一定程度的自主更正。

现实运作的网络通常都采取双网结构，并且增添了均衡网络承载的性能。在实施动态数据传送时，这项性能可以更好地确保系统的同步性，此外还能够同时支持DL451-1991（国标CDT）、IEC870-5-101103、N4F-POLLING等多个模范通讯规定，便于实施网间的衔接。结合网络通讯服务器，能够便利地和相同或者异同网连接，因此形成一个县、市、省甚至更大的电力系统防护调节互联网。

（3）操作截面为操作者与防护系统的交换层。用于供给较好的观测、控制页面，规定转变、故障储存记忆（故障录波）、提供警戒、针对远处装置的控制以及调试（“住遥”）等性能。

搭配后台控制软体，还能够构成综合自主化系统，实施报表管理、图像显示、运转日志管理、图像监控等作用。其关键部分为一个及时更新的分享数据库，软体系统是一Windows NT为基础，操作截面的使用软体广泛采取组态软体，例如Quick control软体、King View软体、PS6000软体等，其能够达到的继电防护设备的页面变得更为人性化。

防护系统本质上来说为DCS系统，拥有DCS系统的对应的特征：集中操作、采取分散控制、分级管理和控制以及系统调节的设计原则，把系统由上往下划分为若干等级，构成分布式调控。

在各界面的联系上，防护讯息上网，无法使得防护的独立性发生改变，防护设备有专门的输入路线以及操作输出路线，间隔层防护设备不依靠网络能够进行故障辨别和故障解决。防护讯息上网加强了识别作用，增强了防护的安全可靠性。同时给网络的深层次扩张打下了基础。

（4）防护组成的特征对于实际运用的作用与之前的继电防护设备比较，结合自主化系统性能更好，操作调节更为便捷。设计时依据需求构建此防护系统，能够便捷地叠加扩展系统的性能，因此减少产品的研发时间。例如PST642模块与PST641模块就形成了将电流差动为主，将低压、三段式过流、低周作为储备防护的主变防护，依据定值设定有关数据即可投入运作；利用添加一个变压器防护设备PST645能够在系统中添加温升过高、变压器轻重瓦斯等非电量防护。

间隔层的控制装置性能稳定且本身就是基于微处理控制的系统，运行时根据出现的提示信息可快速地对故障进行定位。在江西江铃全顺车厂的3#配电间曾遇到这样的故障：在线路保护的装置上出现“控制回路断线”信号，先检查控制回路中外部引入节点是否正常，而不用先怀疑装置内部出现问题，检查后发现真空断路器的合闸位置结点和分闸位置结点都是断开的，而机械指示当时断路器的回路是分开的，由此进一步可判断分闸位置的辅助结点不正常。

微处理器给设备自身迎来了智能化，能够便利地更改系统功能。在运转当中依据实际状况针对配置实施增减：减掉某个性能通过设置某个设备退出或者设备的某性能退出就可以；添加某个性能即为上述性能的反向操作。例如运转在江西珠港农场的PST645涉笔，以前因为轻瓦斯问题之后会自主的跳闸，运转一段时间之后用户认为不行提出更改为仅报警的要求，此时只要把PST645软压板当中的“非电量2”减掉退出即可，并且把“控制字一”更改成8010即可以符合了预期的目标。

各个设备内部为模块式的，通常划分主机处理模板、输入模板、输出模板三个单元，此种结构能够便利地实施运作维修。例如在江铃第二配电房中的112电容器防护柜的运转发生这样的情况：断路器闭合就会出现跳开，导致电容器必须在没有防护情况下运作。通过分析诊断以及现场检测，扎到PSC641的输出模块当中的防护出口继电器BZJ的开结点处因为一些因素己经烧掉成了常闭状态，更换此模板后一切正常。

2 应用分析

智能变电站继电保护在电力工程中的应用，较为重要的便是GOOSE的连线功能，此连线方式采取的硬电缆接线方式，将数字信号进行采集，然后形成数据集，以数据集的形式将信息向外传递。智能变电站的接收方只能对一部分信号进行接收，所以，在对GOOSE连线功能进行配置前，需要智能变电站接收方对内部与外部信号进行添加。此外，还要关注的问题是，若外部信号相同，那么将无法与两个内部信号连接，相反，若内部信号相同，也无法与两个外部信号连接。对日志窗口进行查看，以对详细记录进行掌握，进而通过此功能对内部信号进行添加。

该文将以实际案例为主，对其调试方法以及应用情况进行分析，有一个保护装置，线路为220 kV。首先，对此保护装置的开入量通道做测试，采用的辅助仪器为智能继电保护校验仪器，对此装置的异常情况进行检查，目前，校验仪器已经对此线路的保护做出检查，但是在保护装置内部并没有与其对应的开入信息。下面将对此种现象进行分析，首先，我们先对校验仪器的61850配置检查，经过多次的检查与校验后发现，此配置并没有问题出现，并且光网口的灯在连续闪烁，这可以表明在硬件口发送出的数据信息也没有问题。接下来，对模型文件的配置进行分析，将母差的模型文件打开，找出与之相对应的数据集（见表1）。

依据一定的顺序将线路二的出口节点找出，将模型文件打开，问题被发现，在数据集的发送成员中发现，External signal IED Name以及External siganl Reference Name同母差的模型文件存在一致性，此情况是非常惊人的，又对母差模型文件的相关内容进行查看，发现在模型的出口处，出现相同的两个跳闸数据，是dscGOOSE与dscGOOSE1，正常情况下，母差所发送的数据集是dscGOOSE1，此时，便可以得出是由于名称出现不一致而发生GOOSE的开入出现异常。最后，对该设备的说明进行详细的分析，了解到此类型的装置有其特殊的要求，在对GOOSE的参数进行校对后，还要判别其数据集，若出现数据集不一致的情况时，便会造成开入锁闭的现象。

3 结语

现代电力系统继电保护的发展，无论在硬件、软件上都很迅速。在系统的实现上和以前也大不相同，集成度越来越高、保护的速度越来越快、性能也越来越强，伴随着软、硬件以及网络信息技术的迅猛发展，以后的继电保护设备在功能方面一定会上升到一个新的高度。

参考文献

[1] 陈穗仙.电力系统中变电站继电保护探讨[J].广东科技，2009（12）.

[2] 陈祺，马志华.我国变配电站继电保护综述及案例特性分析[J].科技资讯，2006（23）.

[3] 庄敬清.变电站继电保护的几点认识[J].电工技术，2007（12）.

[4] 程水添.综述电力系统中变电站的继电保护[J].广东科技，2008（18）.endprint