基于模块化的电力系统继电保护图形数据一体化设计

郭继超

（南京南瑞继保电气有限公司，江苏 南京 211100）

0 引 言

近年来，社会水平的提高使得我国电力企业管理逐渐呈现信息化趋势，其信息化程度的高低不仅与电力的运行稳定性息息相关，而且逐渐成为衡量我国电力行业实力及竞争力的重要参考依据。继电保护是电力系统运作的重要环节，其在实际工作中需要涉及大量项目而对技术水平要求较高，信息技术及现代科技的发展使得模块化形式管理理念应运而生。这一理念的应用不仅可以有效解决传统的图纸信息在管理方面存在的问题，而且有助于实现图形与数据的有效结合来发挥继电保护模块化管理功能。从这一层面讲，我国电力行业在发展过程中要基于新的技术手段来开展继电保护模块化管理，以最大程度提高整个继电保护设计的合理性及有效性[1]。

1 关于电力系统继电保护模块化的相关概述

电力行业的发展使得继电保护装置呈现出模块化趋势，越来越多电力企业开始将传统的继电保护元件融入模块化系统中。从原理方面来看，继电保护的目的在于减少主设备故障并保护其工作过程及图纸信息；从接线技术方面来看，继电保护接线图具有模块化特征，因此技术人员可以按照模块线索来运用继电保护图纸。此外，具体的模块在实施过程中可以利用数据整定值及定值变更等内容，其同时可以按照模块单位来划分并存储相关数据信息，这在一定程度上可以为后期的查询及修改工作提供便利。电力系统继电保护模块化还可以落实整套继电保护的试验及记录，即将其加载到相应模块上并借助图纸来展现。

2 模块原理

在开展模块设计时需要将电子变压器及抗干扰电路等组装进壳体中，在此基础上使用环氧树脂来固定并封装，以提高中低压继电保护模拟量的转换标准化程度及统一化程度。

2.1 硬件原理

在电力系统中，电流信号在经过电流互感器的一系列变化之后，将会进入到相应的抗干扰的回路中，在回路中再对信号进行相应的处理，然后将这些信号输送到相应的继电保护中。

从电压互感器中传出的信号可以通过特殊途径被送入可抗干扰的回路中，然后将已经处理完成的电压信号通过电压设备，再次进行改变，这样就可以把最后得到的信号输送到继电保护中[2]。

2.2 回路抗干扰

从电力系统中得到的电流信号在经过改变后，在可以输出信号的两个端口段将瞬态二极管进行相应的并联操作，从而达到抗干扰的目的。电压信号在进行变换时，则将达到大电压等级的电容进行并联操作，最后同样达到抗干扰的目的。

2.3 结构原理

为了可以尽量的对信号进行抗干扰处理，可以通过模块把输入以及输出两个端子分开，进行一二次分离操作。在每个间隔里分别放入电流、电压两种变换器，减小相互之间所造成的干扰。将小型线路板进行固定，然后在线路板上安装一个抗干扰的电路。利用模块两侧的固定孔将模块埋起来，需要将模块安装得十分坚固并且不能有太多的部分露在外面。最后对模块进行外边细节处理，尽量使外观更加好看。

3 加工图纸

3.1 设计模块的属性

和继电保护图纸、浏览信息等有直接关系的所有元件都要进行加工操作，如电流及电压互感器、微机保护装置等。运用VBA 技术，把需要进行加工的元件进行分类，然后再设计他们的属性和图块。因为每个元件都是有着不同的属性，所以在对元件的属性进行设计时，必须要将元件分成不同的三个方面进行设计。首先进行第一个方面的设计，第一个方面设计的是元件所具有的公共属性，通过公共属性可以达到对元件进行定位的目的；在第二个方面进行设计的则是这些元件的主要属性，最大作用就是用来加载元件的信息；第三个属性设计的是元件更深层次的信息，如继电器线圈的电压参数等。对元件进行设计的每一个方面的属性都要达到可以进行浏览图纸等操作的要求[3]。

3.2 将图纸放入AutoCAD 软件中进行加工

为了把属性和图纸在继电保护图纸上进行融合，达到图形数据一体化的目的，必须把图纸打开，然后把一个矩形插入进所选择的图形位置里，而且这个矩形所代表的图块是没有属性的，然后把该矩形的属性修改为所选择的图形位置代表的模块的属性。将已经完成属性设计的图块进行叠加，利用VBA 技术将这些图块的属性导入到相应数据库中，这是图形数据一体化的操作过程。

3.3 在互联网或者企业内部网络上将图纸发布出来

把从AutoCAD 软件中导出的dwg 格式的图纸转化为dwf 格式的文件。利用互联网或者是企业内部的网络将从AutoCAD 软件中导出的文件进行存取操作，然后就能把web 格式图形文件进行发布操作。在进行绘图时，就可以通过多种方式浏览图纸、查看各种数据信息等。

4 通信方面的设计

现在很多的变电站的主站都是运用104 或者是ICE104 与其他主站进行通信联系，在进行联系之前，必须要保证双方通信的内容是互相对应的，而且还要保证两边的通信点表的一致性。应用104 条约时，必须要时刻注意，因为这个条约没有办法进行数据模型的传输，所以只能通过通信点表里面的内容来实现对点通信。主站在运行的过程中自动生成的通信点表通信双方都可以使用，可以防止一些风险的产生，给系统的安全运行提供了保障。

5 数据结构

5.1 模块的标识和定位

以某变电站的继电保护图纸为例，在进行继电保护时需要先建立部门，然后部门有相应的编号、名称以及所在的厂名等，并且还需要相应的部门领导进行管理。然后不同的部门管理不同的图纸，并且所有的图纸都有一定的编号、日期、名称以及设计的部门等信息。最后所有的图纸中也有相应的模块编号、名称以及矩形框的四个顶点坐标等信息。图1 为数据库中部门、图纸、模块的关系图。

图1 数据库中部门、图纸、模块的关系图

如图1 所示，模块表包括模块的标识和模块属性，所以当进行模块信息的研究时可以对模块表进行深入的分析。

5.2 模块的具体属性

5.2.1 继电保护模块

继电保护的模块主要包含成套保护装置、继电器线圈、继电器触点、电流电压的互感器等属性。图2是根据这些属性所建立的图表。

图2 数据库中模块结构图表

虽然已经根据不同的模块属性建立相应的图表，但是这些模块之间都是互相独立且不联系的，因此接下来需要为其建立联系。

5.2.2 模块与模块之间的关系

想要建立管理查询，那么就需要建立模块与模块之间的联系。所以就需要建立如图3 所示的关系。

图3 数据库中模块与模块之间的关系图

5.3 模块的进一步信息

因为有一些模块除了包含上述的一些属性以外还有其他的一些属性，所以本文会对所有的属性进行有效的分类并建立相应的表格，这就是数据库之中的第三层表。以成套保护装置为例，如果想要通过图表来对成套保护装置的定值单进行功能的查询，那么首先就需要对成套保护装置定值单数据库中的属性“保护名称”与成套保护装置数据库中的相同属性建立一定的联系，然后再通过主键来建立成套保护装置和公共模块之间的联系即可查询。

6 结 论

继电保护是电力系统运行过程中至关重要的内容，通过对继电保护中的数据和图形进行相应的设计，可以有效提高继电保护的效果。模块化处理方法不仅可以对继电保护的图纸信息进行及时的检测与修改，而且可以满足继电保护的多种需求，进而提高继电保护的效率。所以需要相关的电力系统工作人员对模块化处理技术高度的关注，然后将继电保护原理与之进行结合，以促进我国电力行业未来的可持续发展。