保护定值自动输入和核对技术探究

宋东明 吴鹏 吕俊红 王铭伟 秦娟

摘  要：以往的变电站通过手动修改定值的工作方式已经不能适应时代的发展。如今的工作方式可以通过自动核对、自动输入、远程操作等，一方面可以减轻员工的工作强度，另一方面对企业的发展也带来了许多便利，有效地减少资金对这方面的投入。此外，因人力的操作容易导致错误的现象因自动化设备的出现也相对减少。本文主要对这些技术进行详细的分析和介绍。

关键词：自动输入  保护定值  核对技术  探究

中图分类号：TM41                              文献标识码：A                   文章编号：1674-098X（2020）07（b）-0021-03

Abstract： In the past， the fixed value of substation can not adapt to the development of the times through manual modification. Today's work mode can be through automatic check， automatic input， remote operation， etc.， on the one hand， it can reduce the work intensity of employees， on the other hand， it also brings a lot of convenience to the development of enterprises， effectively reducing the investment of capital in this area. In addition， due to the operation of human resources， it is easy to lead to errors because of the emergence of automation equipment. This paper mainly analyzes and introduces these technologies in detail.

Key Words： Automatic input; Protection setting; Check technology; Explore

现如今，在中国南方电网有限责任公司和国家电网公司内，常见的保护装置定值修改主要有以下几种类型。

（1）修改人员通过键盘或触摸屏在保护装置上对装置定值进行核对、修改，这个流程操作至少需要2～5人，耗时10～50min，此外，因是人力修改，所以存在着出错的可能性时有发生。

（2）对保护装置的定值修改可以通过继电保护故障信息子站系统进行操作。虽然这种方式是通过系统自动输入的功能，但是也存在了几个问题：①35kV及以下的变电站不能配置继电保护故障信息子站系统。②以往早期建立的大部分110kV变电站未配置继电保护故障信息子站系统。③对于新固化值不能进行自动核对。④对配置的定值缺乏防误整定机制。⑤虽然是自动对定值修改，但是也存在着人力修改的部分，自动化程度不够完善。因此，正因为以上的五点问题，这项技术虽然早在很多年前就已经提出，但是在实际工程应用上却并没有推广和实践。

（3）对保护装置的定值修改也可通过继电保护故障信息主站进行修改。这种方法和上述提到的两种方式类似，不过却受限于继电保护故障信息主站与继电保护故障信息子站的安全性、传输可靠性、兼容性等因素，所以这项技术也没有在实际的应用中实践。

正因上述三种定值修改模式存在了一定的缺陷，在实际应用中产生了困难，所以，本文根据这种情况研制了一套便携式就地使用的定值自动输入和核对系统，以下本文将对这种系统的原理、构成、应用前景等进行介绍。

1  自动输入和核对系统技术

保护定值的核对系统和自动输入主要由两个部分构成：（1）电脑端数据库的定值管理软件。（2）便携式定值自动输入和核对装置。

1.1 保护装置自动输入

电脑端数据库的定值管理软件对数据的上传和下载分为三个部分，便携式定值自动输入和核对装置的录入和核对、定值修改记录上传和定值修改任务下达，具体有以下三点。

（1）根据电脑端数据库的定值管理系统对外部存储介质、网络和手动输入的方式写入Excel式的定值表单，依照对应的保护装置类型，再将需要执行的定值下载到便携式定值自动输入和核对装置对应的模块。

（2）便携式定值自动输入和核对装置与保护装置通过网线接口联网或WIFI联网后便携式定值自动输入和核对装置将读取保护装置内部定值，或者将定值输入保护装置使之完成固化。

（3）便携式定值自动输入和核对装置对保护装置定值完成修改后，将操作记录、登陆机率、执行情况、执行的定值等信息通过网络上传到电脑端数据库的定值管理系统，完成整个定值操作任务。

1.2 自动核对

便攜式定值自动输入和核对装置通过读取保护装置设定的定值，将其与电脑端数据库的定值管理系统中的定值进行逐项匹配，其中包含类型、顺序、幅值等内容，最后提示核对的结果和有差异的定值。

操作流程简单来说便是，电脑端数据库的定值管理系统先调用Excel表单中的数据，再通过便携式定值自动输入和核对装置进行操作，操作完成之后写入继电保护设备，此时，便携式定值自动输入和核对装置将对继电保护设备中的定值进行逐一匹配核验，将其中匹配的结果和匹配有误的定值项反馈给电脑端数据库的定值管理系统，最终工作人员在电脑端数据库的定值管理系统查看到整个操作的最终数据，再通过反馈的数据执行下一步操作，如核验的所有定值项均正确，便不需要进行任何操作。如遇到定值项匹配有误的定值，则需要技术人员进行修改、完善等操作。

1.3 定值远程操作

虽然目前国内几乎所有继电保护设备都具备远程操作的功能，其遵循的通信规则是103规约和IEC61850，但是在应用细节上，还是有一些区别，因此，为了解决系统与各种保护装置的通信问题，建立一种可以兼容103规约和IEC61850定值的远程操作模型。

2  根据IEC61850建立的动态数据库模型

在电脑端数据库的定值管理系统中设定与IE61850相关的逻辑节点数据集，再通过定值组控块进行管理与控制。定值组控制块提供选择激发定值区、选择修改定值区、读取定值、写入定值、确认定值修改定值等基础控制服务。

简单来说逻辑便是将定值写入选择激发定制区（等待激发），然后判断定值区内的定值是否成功，如果成功则进行读定值操作，操作之后进行判断，是否读定值成功，如果读取成功则进行写定值、修改定值等，反之，则终止操作，终端提示读取定值失败。

3  根据规约103建立的动态数据库模型

在电脑端数据库的定值管理系统中设定与规约103相关的逻辑节点数据集，在规约103通讯中，定值的才做通过分类服务来实现，这种操作作为继电保护设备的扩展，用于提供传送任何类型和格式数据的功能。

简单来说，这种模型操作流程是通过读取一级用户数据，判断一级用户数据的值是否还有类似的值，如果有则返回进行修改，如果没有则发送给便携式定值自动输入和核对装置进行读取定值。判断读取定值是否成功，成功则完成操作，并返回结果，反之则告知读取失败。

3.1 定值管理

电脑端数据库的定值管理系统可以统计变电站、间隔、保护设备等层次关系，技术员根据其中关联的数据指定变电站，然后根据变电站之间的间隔，配置继电保护设备，从而实现分层管理。

3.2 定值模板

因通讯协议的差异问题，便携式定值自动输入和核对装置内置的定值与电脑端数据库的定值管理系统中的定值存在着不匹配的问题，因此需要建立一个定值模板。定值模板中包含了定值远程操作模型、保护装置信息、通讯类型等，每种数据互有关联，有效避免因通訊协议的差异带来的定值不匹配问题。

4  基于上述方案的测试和分析

保护定值便携式定值自动输入和核对装置在各个厂家设备上进行了有效的测试，这些设备主要来自北京四方、国电南自、南瑞继保等，发现和解决了一些问题，主要如下。

4.1 数据存储问题

由于不同型号保护装置在数据存储和处理方式上存在着一定的差距。尤其是根据规约103协议的规则，定值数据写入装置的时候，一般是先进行确认“写”操作，然后才是“执行”，比如，南瑞继保生产的RCS-943A型装置便是采用的这种协议。但是在规则上，RCS-943A型装置取消了确认操作，直接进行了“执行”。此外，北京四方的BD-2A型装置则是在收到定值写执行命令之后才读取定值，但是同样是北京四方生产的818AD型装置却不需要收到执行命令就能执行读取定值。因此，不同的保护装置，对于执行方式和存储方式也不一样[3]。

4.2 定值写入跟校对时间差

通常情况下，一套完整的保护装置定值项有数十或数百的定值项，而装置是逐一进行定值修改、写入等，这就造成了装置执行的时间差。

4.3 特殊装置

一些保护装置的定值并不支持远程读、写功能。比如国电南自的PD-3C-A型装置就对远程写入、读取功能不支持。

4.4 定值数据的多种类型

由于定值包含了各种数据类型，对于其数据类型的转换需要严格控制，比如南瑞继保的RCS-943A保护装置就包含了整数型、字符型、浮点型等。

5  结语

根据保护定值自动输入和核对技术的不断研究成果，提高了继电保护装置的运行效率，同时也使继电保护装置在运行和维护方面的自动化水平得到有效提高。在工作流程上更是变成了自动化运行设备，节省了大量的人力工作，不仅提高了运维技术人员的工作效率，还降低了因定值数值有误带来的风险。该技术已经应用于各个供电企业，并完成了预期目标。

参考文献

[1] 王光亮，陈立栋，黄钊亮.继电保护快速定检系统设计与实现[J].电工技术，2019（6）：76-77.

[2] 陈辉，刘博文，陈雷， 等.继电保护定值自动校验系统研究[J].电工电气，2019（9）：70-71.

[3] 深圳供电局有限公司.一种无线型继电保护定值单智能核对技术测试平台：CN201710938704.7[P].2018-02-23.

[4] 张仲耀.大电网分布式智能继电保护定值自动管控方法研究[J].自动化与仪器仪表，2019（12）：192-195.

[5] 刘斌.分布式发电技术与智能电网技术的协同发展趋势[J].科技创新导报，2019，16（23）：54-55.

[6] 田俊.智能电网大数据平台及其关键技术分析[J].科技创新导报，2020，17（4）：138，140.