基于D5000平台的继电保护远方操作双确认技术研究与应用

钱海，邱金辉，贾松江，杨飞，于游，姜健琳

（1.国网辽宁省电力有限公司，辽宁沈阳 110006；2.上海泽鑫电力科技股份有限公司，上海 201206）

基于D5000平台的继电保护远方操作双确认技术研究与应用

钱海1，邱金辉1，贾松江1，杨飞1，于游1，姜健琳2

（1.国网辽宁省电力有限公司，辽宁沈阳 110006；2.上海泽鑫电力科技股份有限公司，上海 201206）

变电站中继电保护工作者的工作量不断变大，为避免由于工作人员疲劳引发的故障和事故，引入了全新的继电保护远方在线操作技术，在生产实践的基础上，提出以“双确认”为原则的继电保护装置远方操作的概念和试点实现方法。通过对其概念、功能要求以及技术要求的分析，提出基于D5000平台实现继电保护在线远方操作的方法和注意事项。

电力系统；D5000平台；继电保护；双确认；远方操作

随着我国经济飞速的发展，人们对电力资源需求不断增多，电力部门扩大电网系统规模和扩大电网电容是必然趋势，因此如何合理有效对电力资源进行调度成为了我们电力工作者的首要任务[1-3]。

本文提出的双确认技术，是基于D5000平台上的继电保护远方操作运用双确认技术，可实现对二次设备远方控制功能，提高电网倒闸操作效率、降低供电企业人力物力成本、缩短电气设备因事故停运时间等多方面存在优势，为可靠供电和优质服务提供了保障，对双确认技术进行规范，二次设备的远方遥控双确认问题分析，具有逻辑结构清晰、实用合理的优点[4-8]。

1 继电保护远方操作双确认技术

1.1 继电保护远方操作技术的基本概念

继电保护的远方操作是指在满足“双确认”要求的原则下，在调控中心进行远方投退软压板和切换保护装置定值区的操作。所谓双确认，是指继电保护和安全自动装置远方操作时，至少应有2个指示发生对应变化，且所有这些确定的指示均已同时发生对应变化，才能确认该设备已操作到位。继电保护远方操作的应用原则是信息通信环节应该符合变电站内的主流通信方式，以此来减少改造的成本和工作量；在继电保护功能发挥其功效的过程中，应该充分考虑变电站继电保护装置的具体情况，包括接口等部分，以此减少继电保护装置的改造工作量；尽量确保新型变电站具有实现自动化的潜能和空间[9-12]。

1.2 继电保护远方操作双确认技术的理论依据

目前基于微机的继电保护设备在国内变电站已经普及使用，这些二次设备本身信息化、智能化水平很高，且提供各种方式的通信接口，具备远程信息获取和管理的基础。通过继电保护故障信息处理系统子站对这些智能设备的相关信息进行快速的收集和获取，可将信息远传到调度端D5000平台。本文提及的应用是基于D5000平台的一个子应用系统，可直接通过总线方式从D5000平台获取子站上送的继电保护各类基础数据，然后通过对收集设备的基础信息进行有效的过滤及二次加工分析，实现对继电保护等二次设备运行状态的在线监视和自动巡检，定值单核对、信息共享与发布等功能。

1.3 继电保护远方操作双确认技术的要求

1.3.1 “双确认”技术的要求

重合闸（备自投）软压板对于重合闸（备自投）软压板的远方操作，应在间隔图中设置重合闸（备自投）功能软压板及对应的第二个确认信号“重合闸（备自投）充电完成”信号，软压板具备“投入”和“退出”2种状态，“重合闸（备自投）充电完成”状态指示具有“已充电”和“未充电”2种状态。

1）远方投入“停用重合闸”软压板后，软压板状态由“退出”变为“投入”，同时“重合闸充电完成”状态由“已充电”变为“未充电”。

2）远方退出“停用重合闸”软压板后，软压板状态由“投入”变为“退出”，“重合闸充电完成”状态延时由“未充电”变为“已充电”（延时不超过25 s）。

3）远方投入备自投软压板后，软压板状态由“退出”变为“投入”，“备自投充电完成”状态延时由“未充电”变为“已充电”（延时不超过25 s）。

4）远方退出备自投软压板后，软压板状态由“投入”变为“退出”，同时“备自投充电完成”状态由“已充电”变为“未充电”。

除重合闸、备自投对于除重合闸、备自投外的功能软压板的远方操作，应在间隔图中设置保护装置功能软压板及对应的第二个确认信号，软压板具备“投入”和“退出”2种状态，第二个确认信号具备“功能投入”和“功能退出”2种状态。

1）远方投入功能软压板后，软压板状态由“退出”变为“投入”，对应的“××功能投入”状态信号由“退出”变为“投入”。

2）远方退出功能软压板后，软压板状态由“投入”变为“退出”，对应的“××功能投入”状态信号由“投入”变为“退出”。

远方切换的装置对于开展定值区远方切换的装置，应在间隔图中设置“当前定值区号”指示。远方切换保护装置定值区操作，采用保护装置“当前定值区号”和“当前区的定值”作为“双确认”判据。

1）定值区切换操作前，远方召唤保护装置拟切换定值区的定值，并与调控主站数据库中相应区的基准定值进行自动比对。

2）比对无误后执行定值区切换操作。

3）定值区切换操作后，相应保护装置“当前定值区号”显示切换为“目标定值区号”，作为“双确认”判据之一，远方召唤保护装置“当前区的定值”，并与调控主站数据库中相应区的基准定值进行自动比对，作为“双确认条件之二。

1.3.2 继电保护远方操作的功能要求

1）调控主站采集的继电保护和安全自动装置的压板状态及对应的第二确认信号应与现场保持一致。

2）继电保护和安全自动装置远方操作仅可在间隔图进行，禁止在厂站一次接线图、电网潮流图等非间隔图上进行遥控操作。

3）继电保护和安全自动装置远方操作应具备遥控操作监护功能，满足双人双机监护要求，并具备单机单人遥控操作闭锁功能，紧急情况下支持特定权限的人员解锁后实现单人操作功能。

4）继电保护和安全自动装置远方操作应支持操作监护过程中站名、间隔名和设备名等多重确认，应支持设备编号人工输入，具备支持设备唯一性编码确认功能。

5）远方投退继电保护装置功能压板操作应按照限定的“选择-返校-执行”步骤或者“选择-返校-取消”步骤进行，一个完整操作过程对下命令应以“执行”或者“取消”为结束，若“选择”操作在设定时间内未接收到相应返校信息的，应自动撤销遥控选择操作，返校结果应显示在遥控操作界面上，只有当“返校”正确时，才能进行“执行”操作，若“执行”操作在设定时间内未收到遥控执行确认信息，应自动结束遥控流程。

6）应具备定时总召厂站端继电保护和安全自动装置功能软压板状态和相应双确认信号状态指示，具备定时总召保护装置定值区号功能。7）具备以遥调设点的方式切换保护定值区功能。8）具备继电保护和安全自动装置远方操作的事项记录和查询功能。

9）具备保护装置定值远方召唤比对功能。

1.4 继电保护远方操作的实现模式

继电保护设备远方操作系统，是一套基于计算机及通信技术实现对继电保护装置不停电远方操作的自动化管理系统。通过本系统实现远程对变电站端继电保护设备进行运行参数的调整（包括定值区切换和软压板投退），可达到电网运行方式变更的目的。该系统由调度端D5000平台的继电保护设备远方操作应用模块（以下简称主站）、厂站端的继电保护设备远方操作执行终端（以下简称子站）及供信息传输用的电力系统通信网络和接口设备构成，运行于电力数据网安全防护Ⅰ区。

继电保护设备远方操作系统主站作为智能电网调度技术支持系统的一个应用模块，基于D5 000软硬件平台一体化建设，相关的服务器部署于调度自动化机房，保证良好的运行环境，并在调度台设置工作站，用于操作和运行维护。继电保护设备远方操作系统子站执行终端相关模块部署于I区保护专用数据通信网关机上，通信网关机应采用安全的非WINDOWS操作系统，子站应能适应各种保护装置和安全自动装置的通信接口方式，与调度端主站采用指定的IEC104规约通信。

1.5 继电保护远方操作双确认技术的优势

1）先进性。本文研究的基于D5000平台的继电保护设备远方操作系统紧跟国网最新文件精神，基于智能电网调度技术支持系统D5000平台一体化设计与实现，通信各环节安全措施周密，功能操作简单便捷，运行管理制度完善，技术及管理方法处于国内领先水平。

2）经济效益。通过系统实现对继电保护设备的不停电远方操作，大大减少停电时间和停电次数，提高电网供电可靠性，是保障辽宁电网对外提供优质服务的有力技术支持。系统应用后，专业人员在调度端即可完成对继电保护装置的远方操作，节省长途驱车费用，减轻人员工作量，节约时间，从而降低了专业人员的劳动强度和工作压力。

3）管理水平提升。通过本系统的应用，使对继电保护装置运行参数的监视、调整工作由原先的手工方式变为自动方式，不仅大大提高工作效率，而且也有效提升保护专业管理水平。

2 继电保护远方操作双确认技术的体系架构

继电保护和安全自动装置远方操作覆盖调控主站、变电站和数据传输通道3部分内容，其总体架构如图1所示。

图1 继电保护远方操作的体系架构总体架构Fig.1 Architecture of the relay protection system for remote operation

1）继电保护和安全自动装置远方操作在调控主站端依托智能电网调度控制系统集中监控功能模块实现，遵循一体化的原则，充分利用调度控制系统基础平台提供的模型管理、数据传输、网络通信、人机界面和系统管理等服务。

2）继电保护和安全自动装置远方操作在变电站端依托变电站监控系统实现。通过Ⅰ区数据通信网关机将调控主站下发的操作指令转发继电保护和安全自动装置，并将继电保护和安全自动装置的状态信息、定值转发调控主站，同时完成变电站站控层和调度数据网之间服务模型的相互兼容转换。

3）继电保护和安全自动装置远方操作采用调度数据网作为调控主站和变电站之间的数据传输通道。

3 继电保护远方操作双确认技术的应用

继电保护远方双确认技术的应用流程主要分为2大类，分别是：继电保护远方操作双确认系统软压板投退的流程；继电保护远方操作双确认系统定值区切换的流程。

3.1 继电保护远方操作的系统软压板投退的流程图

继电保护远方操作双确认系统软压板投退的流程图如图2所示，先经由二次模型同步与现场传动实验模拟环境，然后使D5000系统运行，系统判断此运行方式是否适合当前环境，若不适合，则更换运行方式，若适合，则进行步骤A。

图2 继电保护远方操作双确认软压板投退的系统流程图Fig.2 The flow chart of the remote relay protection operation of the double soft switching plate confirmation system

打开用户界面，用户登录，对设备及功能选择，然后点击“召唤”按钮召唤保护设备对应功能的当前运行值，核对当前值与修改值是否一致，若一致，则直接汇报结果，结束操作，若不一致，进行双人双机监护，执行远方修改操作，再进行第一确认和第二确认，最后汇报结果，结束操作。

3.2 继电保护远方操作的系统定值区切换的流程图

继电保护远方操作双确认系统定值区切换的流程图如图3所示，先经由二次模型同步与现场传动实验模拟环境，然后使D5000系统运行，系统判断此运行方式是否适合当前环境，若不适合，则更换运行方式，若适合，则进行步骤A。

打开用户界面，用户登录，对设备及功能选择，然后进行双人双机监护，再通过遥控界面中预较，遥控反较等手段，最后进行遥控执行，通过第一确认和第二确认，最后汇报结果，结束操作。

图3 继电保护远方操作双确认系统定值区切换的流程图Fig.3 The flow chart of the switching of the fixed value area of the relay protection remote operation double confirmation system

3.3 继电保护远方操作的流程具体说明

1）二次模型同步。厂站端接入保护设备并于调度端建立物理连接后，调度端首先需对厂站端的继电保护及安全自动装置模型进行召唤同步，以确保两端二次模型的一致性。同步的二次模型包括继电保护设备基本信息、定值模型、软压板模型及相关遥信模型。调度端一次模型直接使用EMS系统已有的模型，无需重复建立与维护。

2）现场传动试验。厂站端接入全部保护设备并完成与调度端二次模型的同步后，通过调度端对每台设备进行定值区切换、软压板投退功能验证，最终形成完整的现场测试报告，确保系统投运前，每台设备的每项操作功能都进行过现场传动试验，且正确执行。

3）系统运行。现场试验完毕后，系统投入运行，并进入系统正常运行阶段。正常运行期间主要实现对厂站通道、继电保护设备通断状态和定值一致性核对等相关的监视与告警业务。

4）运行方式变更。当由于电网负荷变化或其它原因需要对继电保护设备的运行参数进行调整时，调度运行部门会下发相关的运行方式变更通知，运行值班人员根据通知决定是否发起远方操作任务。

5）用户登录。通过输入正确的用户名和口令密码后，方可登录D5000平台并打开本应用的主界面。

6）设备及功能选择。根据调度运行部门下发的通知，确定要进行远方操作的厂站名、间隔名称、主设备名称、继电保护设备名称及操作功能项（定值区切换或软压板投退），并通过界面导航定位到最终的间隔图操作页面。

7）召唤当前运行值。通过“召唤”按钮召唤保护设备对应功能的当前运行值，以确保看到保护设备运行参数的最新值。

8）核对当前值与修改值。修改操作前，需确认设备当前运行值与要修改的目标值是否一致，如果已经一致，则应马上结束本次操作，并向上级汇报，以便查证原因。如果不一致，则根据调度部门通知，在界面上将要调整的相关运行参数修改为目标值。

9）双人双机监护。在控制命令向远方厂站端下发前，进行的权限认证和监督确认工作。具体做法为：操作员通过界面输入操作员用户名和口令，以验证该操作员对该设备是否具备远方操作权限；验证通过后，在另一台工作站上弹出监护人员权限认证窗口，监护员身份及权限验证通过后，需监护员进一步确认本次操作对象、操作内容及目标值等是否与调度运行部门下发的通知完全一致，若一致则确认，然后操作员方可继续工作。在此期间，任何一项验证失败，均结束本次操作任务。

10）执行远方修改操作。双机监护完成后，由操作员将修改命令下发给远方厂站端。定值区切换命令按照IEC104的遥调方式实现，软压板投退命令按照IEC104的遥控方式实现。

11）“双确认”的流程及判据。“双确认”指继电保护和安全自动装置远方操作时，至少应有2个指示发生对应变化，且所有这些确定的指示均已同时发生对应变化，才能确认该设备已操作到位。本系统中具体到定值区切换和软压板投退的双确认判据如下，图4为双确认的步骤流程及判据。

步骤1：定值区切换。第一次确认，切区完成后，保护装置“当前定值区号”与“目标定值区号”是否一致；第二次确认，切区完成后，保护装置“当前区的定值”与调度端数据库中相应区的基准定值是否一致。

步骤2：重合闸（备自投）软压板投退。第一次确认，重合闸（备自投）软压板状态由“投入→退出”或“退出→投入”；第二次确认，重合闸（备自投）充放电状态由“充电→放电”或“放电→充电”。

步骤3：除重合闸（备自投）外的其他软压板投退：第一次确认，“XXX功能软压板”状态由“投入→退出”或“退出→投入”；第二次确认，“XXX功能投入”状态信号由“投入→退出”或“退出→投入”。

图4 双确认的步骤流程及判据流程图Fig.4 The flow chart of the step of the double confirmation and criterion

由这3个确认步骤，基本可以保证至少有2个指示发生对应变化，并确认该设备已操作到位。

12）汇报结果。运行操作人员填写当次远方操作执行结果单、签字并向上级汇报。

3.4 继电保护远方操作的人力需求

继电保护远方操作涉及到省、地调度及运检部门人员一起参与，因此在人力资源上需要保证。

1）调度中心：继电保护远方操作相关制度、规范的制定，下发远方操作通知等。

2）保护专业：继电保护设备运行参数的整定，保护设备故障分析等。

3）自动化专业：系统相关设备管理、通道维护及系统运行安全检查等。

4）运行人员：掌握远方操作相关标准、规范，并根据上级要求执行远方操作。

5）系统维护员：维持整个系统数据的正确性和完备性，确保整个系统的正常运作。

6）运检人员：配合厂站端保护设备及系统的调试、试验及检修等。

4 结论

1）继电保护远方操作是国家电网公司近年来为深化调控一体化而进行的创新性、开拓性业务，与电网安全稳定运行紧密相关，建设与运行过程中需要多专业部门协同参与，因此对各部门相关人员的技术水平和素质有较高要求，加强对相关人员远方操作专业知识及业务水平的培训，以进一步提高运维团队的整体素质是后续面临的一个重要问题。

2）系统的实施中，还有部分环节需要人工参与，自动化技术水平还有待进一步提高，建设、调试及运维手段的全自动化是本系统后续力争发展的目标。

3）随着智能电网的快速发展、电网及计算机相关技术的不断进步，继电保护设备远方操作系统对应的技术手段与运行管理方法后续也应与时俱进。

本文提出的新型继电保护远方操作双确认的技术，是在D5000平台上按照远动信息定值单的要求对装置进行整定，同时将调度端与厂站端的信息表进行核对校验。该技术通过逐步对二次设备远方控制功能的实现，成功实施了软压板和开关组合的程序化顺序遥控操作，有效提升了电网应急处置能力，提高了电网倒闸操作效率、降低供电企业人力物力成本、缩短电气设备因事故停运时间等多方面存在优势，减少了交通物资损耗、降低了运维人员的行车风险及现场操作的人身风险，为可靠供电和优质服务提供了保障。

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Research and Application of Double Confirmation Technology for Relay Protection Remote Operation Based on D5000 Platform

QIAN Hai1,QIU Jinhui1,JIA Songjiang1,YANG Fei1,YU You1,JIANG Jianlin2
（1.State Grid Liaoning Electric Power Company,Shenyang 110006,Liaoning,China;2.Shanghai Zexin Electric Power Technology Co.,Ltd.,Shanghai 201206,China）

As the workload of the relay protection workers in substations increases,measures must be taken to avoid the faults and accidentscaused by stafffatigue.Thispaper introduces an all-new remote on-line operation technology of relay protection,and on the basis of operation practice,puts forward the concept and pilot implementation method of the relay protection remote operation device according to the principle of"double confirmation".Based on an analysis of its concept,functional and technical requirements,the paper proposes the method and precautions of the remote on-line operation of the relay protection based on D5000 platform.

electric power system;D5000 platform;relay protection;double confirmation;remote operation

1674-3814（2017）07-0019-06

TM774

A

国家自然科学基金项目（51307104）.

Project Supported by the National Natural Science Foundation of China（51307104）.

2017-03-21。

钱 海（1972—），男，硕士，高级工程师，长期从事电力系统继电保护专业领域相关工作；

邱金辉（1962—），男，硕士，高级工程师，长期从事电力系统继电保护管理工作

贾松江（1968—），男，硕士，高级工程师，长期从事电力系统继电保护相关工作。

（编辑 张晓娟）