电力系统继电保护远方操作设计与应用

邓 勇 赖永生 陆 榛 童纯洁 任晓辉

（国网福建电力调度控制中心，福州 350003）

电力系统继电保护远方操作设计与应用

邓 勇 赖永生 陆 榛 童纯洁 任晓辉

（国网福建电力调度控制中心，福州 350003）

电网的快速发展与生产承载能力之间的矛盾日益突出，实施继电保护远方操作是解决该矛盾的有效途径，而继电保护远方操作的难点在于“双确认”。本文基于 EMS调控平台，在安全I区进行继电保护的远方操作，实现了远方投退线路保护功能、远方投退保护重合闸、以及远方切换定值区的双确认操作。通过某电网的实践证明，本文提出的继电保护远方操作设计，既能提高电力系统的运维效率，又能满足“双确认”的要求。

继电保护；远方操作；双确认

近五年来电网输变电规模以平均每年超过12%的速度增长，电网发展速度与生产承载能力之间的矛盾日益突出。变电站无人值班后，往往为了简单的操作，变电运维人员和继电保护技术人员频繁往返于各个变电站之间，占用了大量的有效工作时间。为提高运维工作的效率，发挥大运行体系“调控一体”的技术优势，有必要采取继电保护装置远方操作。而《国家电网公司电力安全工作规程（变电部分）》规定：继电保护远方操作时，至少应有两个指示发生对应变化，且所有这些确定的指示均已发生同时对应变化，才能确认该设备已操作到位。且继电保护远方操作，并不像电气一次设备，存在设备机械位置指示、电气指示、带电显示装置、仪表及各种遥测、遥信等信号，较容易获取操作判据。因此，如何实现继电保护远方操作的“双确认”是一大难点。迄今，已经取得了一些有价值的研究成果［1-7］。

本文利用保护装置不同程序功能设计了保护双确认的方法，提出以遥控的方式投退保护装置重合闸软压板，将装置“重合闸充电完成”信号上送调控自动化系统作为保护重合闸投退的双确认信号；以遥控的方式投退保护装置功能软压板，将装置内部保护功能模块是否执行的状态信号作为保护功能投退的双确认信号；以遥调的方式切换保护定值区，以 IEC103+104规约进行保护定值召唤及自动比对作为定值区切换的双确认方式。通过福建电网的实践证明，本文提出的继电保护远方操作设计与实现是行之有效的。

1 继电保护远方操作总体方案

1.1 继电保护远方操作实现方式

继电保护远方操作应严格按照《电力监控系统安全防护规定》（国家发展和改革委员会第14号令）要求，通过自动化系统在安全Ⅰ区实现。若保护装置支持软遥控，可采用方式一实现（见图 1方式（1））。若保护装置不支持软遥控，可采用方式二实现（见图1方式（2）），即采用硬接点开入保护装置实现远方遥控。

图1 变电站继电保护远方操作实现方式

方式 1：调控自动化系统主站→Ⅰ区数据通信网关机→管理机（如有）→保护装置。调控自动化系统主站与变电站内Ⅰ区数据通信网关机通过 104规约通信，站内Ⅰ区数据通信网关机与不同厂家的保护装置经管理机进行规约转换，以软报文的形式开入保护装置，实现对二次设备的软遥控。

方式 2：调控自动化系统主站→Ⅰ区数据通信网关机→测控装置→外接继电器（如有）→保护装置硬节点开入。调控自动化系统主站与变电站内Ⅰ区数据通信网关机通过104规约通信，站内通过测控装置从保护装置的硬节点开入，实现对二次设备的硬遥控。

1.2 继电保护远方操作步骤

EMS系统中继电保护和安全自动装置远方操作应在间隔图进行，且闭锁在厂站一次接线图、电网潮流图等非间隔图上进行遥控操作。远方投退软压板操作按照限定的“选择-返校-执行”步骤进行（如图2所示）。

图2 继电保护远方操作步骤示意图

2 继电保护远方操作实施方法

从现场实际运维工作出发，保护远方操作主要实现了复归保护动作信号、投退保护重合闸、投退线路保护功能、切换开关测控装置的同期/无压、切换保护定值区等功能。下面重点介绍有关保护远方操作双确认的实施方法。

2.1 远方投退保护重合闸

远方投退保护重合闸采用软压板以遥控的方式远方投退，将软压板的变位情况作为第一个确认信号，该信号通过保护装置管理板程序驱动保护CPU插件程序实现。以保护装置重合闸充电完成状态信号（变电站内就地取反）作为重合闸功能软压板远方操作的第二个确认信号，该信号是保护CPU插件程序对投退重合闸压板操作完成后的内部逻辑反校。

对于个别无法通过升级实现软压板远方遥控的110kV及以上线路保护（如：LFP900系列线路保护装置等），由“方式2”通过如下方案经外接双位置继电器实现闭锁重合闸功能远方遥控。经外接双位置继电器实现闭锁重合闸。各间隔新增的一个双位置继电器（BCJ）和测控装置两副遥控接点，BCJ接点接入保护装置“闭重沟三”回路，接点位置信号上传调控自动化系统做成重合闸位置压板（如图3所示）。调控自动化系统监控模块以控合方式实现线路重合闸投直跳，以控分方式实现线路重合闸投正常方式；同时采集保护“闭重开入”软报文做成光字牌，实现重合闸投退双确认。

图3 经外接双位置继电器实现闭锁重合闸

2.2 远方投退线路保护功能

远方投退线路保护采用软压板以遥控的方式远方投退，并将软压板的变位情况作为第一个确认信号，该信号通过保护装置管理板程序驱动保护CPU插件程序实现。同时在保护正常运行程序流程中引出“主保护功能投入”、“零序保护功能投入”、“距离保护功能投入”状态信号，并上送，作为线路保护功能远方操作的第二个确认信号，该信号是保护CPU插件程序对投退功能压板操作完成后的内部逻辑反校。

保护装置程序一般都按照保护功能进行模块分解，在相应的逻辑条件满足的情况下，对应的保护功能模块在程序执行时投入。反映保护功能模块是否投入的中间逻辑变量在程序内部是客观存在的，如图4所示。

图4 经外接双位置继电器实现闭锁重合闸

2.3 远方切换保护定值区

远方切换保护定值区以遥调方式实现保护定值区远方切换，并将遥调返回信息是否成功作为第一个确认信号，该信号通过保护装置管理板程序驱动主程序实现。同时以 IEC103+104规约进行保护定值召唤及自动比对作为定值区切换的双确认方式，定值召唤通过保护装置管理板程序直接读取装置保护CPU插件FLASH中保存的保护定值实现。调控主站使用IEC104规约中遥调设点命令，把拟切换的定值区号映射到指定的信息对象地址上，Ⅰ区数据通信网关机通过识别信息对象地址，把定值区号下发到指定的保护装置上，最后把定值区切换是否成功的结果返回给调控主站。遥调方式进行保护装置定值区切换分为3个步骤：①调控主站下发遥调命令；②Ⅰ区数据通信网关机对保护装置进行定值区切换操作；③返回操作结果。其过程如图5所示。

图5 遥调方式进行保护装置定值区切换步骤示意图

3 福建电网应用实例

3.1 试点工作的基本情况

为了验证本文所提技术的正确性和有效性，2014年在福建电网进行继电保护远方操作试点验证。

福建电网在每个地市供电公司和省检修公司选择一个运维站所辖全部变电站进行继电保护装置远方遥控技术改造，保证从通信网络，到站内监控系统，到保护装置全线贯通，支持继保远方操作。2014年全省共计8个500kV变电站、34个220kV变电站、72个110kV变电站统一开展继电保护远方遥控技术改造，对变电站不满足远方操作及“双确认”要求的继电保护和安全自动装置进行软、硬件升级，对部分不满足远方操作需求的站内监控系统进行硬件更换和软件升级。对升级后的保护装置进行实传遥控，保证每一台保护装置均具备实际遥控条件。2014年共计完成684套110kV及以上线路保护远方操作升级及调试。

3.2 效果分析

2014年福建电网全省九个地市供电公司及省检修公司共计进行11172次远方操作（见表1），使大多数的二次常态操作无需运维人员到场，大大减少运维人员往返变电站的工作量，由调控中心直接远方操作继电保护和安全自动装置，减少中间环节，在正常检修情况下，提高设备停役期间检修作业实际有效时长，减少设备停役时间，在事故及设备缺陷情况下，最大限度缩短二次设备事故隔离时间，避免事故发展。产生了极大的经济效益和社会效益。

Power System Relay Protection Design and Application of Remote Operation

Deng Yong Lai Yongsheng Lu Zhen Tong Chunjie Ren Xiaohui
（State Grid Fujian Electric Power Dispatching Control Center，Fuzhou 350003）

With the increasingly outstanding contradiction between the rapid development of power grid and production carrying capacity，relay remote operation is an effective way to resolve the conflict，but the difficult points of relay protection remote operation is "double confirmation".This paper introduced according to EMS，achieve relay remote operation which in the security zone I，such as the realizing way of the remote protection function on/off switching，remote reclosing and remote relay switching settings value and the double confirm.The numerical results on a real power grid show that the proposed design of remote operation of relay protection improve maintaining efficiency and meet the requirements of "double confirmation".

relay protection； remote operation； double confirmation

国网福建省电力有限公司科技项目（52130015008A）