智能站继电保护远程控制方案的设计与应用

周彪

（许继电气股份有限公司 河南省许昌市 461000）

随着我国电力系统的不断完善，变电站建设开始成为了电力行业所关注的重点内容，当前已经在变电站建设过程中融入了智能化技术，提高了变电站的工作效率，推动了电力行业的快速发展。在智能变电站建设过程中继电保护模式的改进成为了重点关注的内容，现阶段多数是以离线就地的操作模式实施继电保护，供电可靠性水平有所降低，人力资源和财力资源的投入较多。因此为了保证智能变电站的稳定运行、优化继电保护效果，需要针对智能变电站的特点设计远程控制方案，分析远程控制的原理和内容，以此来保证供电的稳定性和可靠性。

1 智能站继电保护结构

1.1 智能变电站和常规变电站区别

智能变电站以及常规变电站的差异主要体现在四个方面：

1.1.1 两种变电站在网络结构方面存在差异

常规变电站的网络结构属于两层一网的形式，智能变电站则属于三层两网，在网络结构方面增加了过程层及其网络，这体现在变电站内增加了各种不同的设备，例如智能终端设备以及过程的交换机设备。

1.1.2 在二次回路方面存在差异

常规变电站属于全电缆二次回路形式，在智能变电站建设过程中需要使用全光纤回路，并且其电缆只是在断路器设备和智能终端之间所存在，或者存在在CP/PT、合并单元两者之间，光纤是连接的主要形式。

1.1.3 在端子排布置方面存在差异

常规变电站的端子排属于电缆实端子排，智能变电站则属于虚端子，因该类变电站利用数字化的模式进行通信，会在一对光纤的内部传输较多的二次信息，为了能够提高维护的便利性，开始引入了虚端子的想法。

1.1.4 在二次装置方面存在差异

智能变电站属于应用了大量的数字化装置，对交流插件以及A/D插件外置进行了合并处理，使其能够成为合并单元，并对原有的开入开出插件以及操作相进行了改善，使其能够成为智能终端。

1.2 继电保护装置功能原理

和常规变电站的继电保护装置进行比较，智能变电站的基本保护原理和逻辑形式并没有出现过多的变化，主要变化体现在硬件结构方面，继电保护装置的背板插件出现了一定变化，在其内部不存在交流采样插件，可以对合并单元所发出的信号进行直接接收。并且硬件结构内也取消了操作箱以及开入插件开出插件，由所设置的智能终端负责该功能，具体原理如图1所示。并且智能变电站的通信接口应用了数字化技术，成为了数字量标准接口，二次回路主要为光纤软回路，并保留了检修以及远程操作样板，其他的压板被更换为软压板。

图1：智能保护装置和常规保护装置对比

2 智能站继电保护远程控制内容

继电保护远程控制的内容主要包括四点：

（1）远程对定值进行修改，更换继电保护定值参数；

（2）远程切换定值区，能够及时切换运行定值区以及非定值两类；

（3）远方投退软压板。在智能变电站中存在大量的软压板，通过远程控制的方式可以对软压板进行控制。但是从原则角度出发，不可以在软压板之上设定远程控制功能，能够保证软压板使用的安全性以及准确性。

（4）远方复归信号。复归功能是指对保护装置变化之后所保持的信号值进行消除处理，可以让保护装置始终处于正常运行的状态，而远方复归则是利用远程控制的方式对装置信号进行复归处理。

3 智能站继电保护远程控制方案设计

智能变电站继电保护远程控制拥有较为强大的技术支持，并且和常规变电站相比继电保护装置的功能原理也得到了优化，可以为远程控制方案设计提供基础保障。在智能变电站投入运行的初级阶段需要核对监控系统的信息点，由于智能变电站的通信能力得到提高，数字化程度较高，因此能够更加快速和及时的对变电站内的各项设备实施监控。但是需要注意的是，继电保护装置是保证智能变电站运行可靠性的重点装置，因此需要对远程控制方案进行严密的技术设计。下文将从三个方面出发对方案设计内容进行分析，最终明确总体设计方案。

3.1 调度主站控制方案设计方式

智能变电站的普及率未达到百分百，虽然建设规模持续扩大，但是目前供电系统中仍然多数使用常规变电站，因此在对主站网络结构进行设计时不能完全使用IEC61850规约作为基础。根据具体需求设计如下三种方案：

（1）和一次设备的远程控制设计方式较为相似，对操作功能进行集成，使其能够被融入到D5000系统内的SCADA模块之中，可以直接对变电站内的相关设备实施控制。这一方案不需要增加其他的主机设备、服务器以及显示器等，可以减少成本投入，能够方便相关人员进行统一调控和统一维护，减轻运行维护的压力。但是需要对D5000系统内的SCADA模块实时优化和升级，会使得技术方面的成本投入有所提高。

（2）让远程控制系统和调度自动化系统处于平行状态，针对继电保护装置实施单独控制。这一设计方案能够更好的和变电站内的相关设备和装置进行匹配，有利于继电保护装置进行功能扩展，还不会给其他系统的使用带来不利影响。但是构建新系统需要投入的时间以及资金都较多，影响了维护工作的效率。

（3）使用保护信息主站对变电站内的继电保护装置进行远程控制，但是这种方式并不具备较好的控制功能，只能够对继电保护装置实施监视，因此软件升级和硬件升级所需要投入的成本过高。综合考虑三种方案的优点和缺点，可以选择第1种设计方案。

3.2 变电站控制方案设计方式

在对继电保护装置进行远程控制时，需要同时满足调度主站以及站端的远程控制需求和在线控制需求，因此在对调度主站的控制方案进行完善后，需要针对站端在线控制模式进行设计。在进行站端在线控制设计时，可以将变电站综合自动化后台作为实施在线控制的重要平台，可以减少硬件投入，资金量具有较强的经济性。智能变电站所使用的为IEC61850协议，在进行网络数据通信的过程中不需要实施规约转换。该种方案和监控后台进行集成之后会处于安Ⅰ区的位置，能够保证系统运行安全性，避免远程控制出现问题。同时利用自动化系统可以让站端以及主站完成数据通信，可以加快信息共享效率。除此之外，还可以构建单独系统完成远程控制，或者使用智能变电站所设置的故障信息系统完成远程控制，但是两种设计方案的缺点较为明显，因此还是应当选择利用综合自动化后台作为在线控制的手段。

3.3 数据通信方案设计方式

通信通道是指连接主站系统模块和继电保护装置的方式，结合智能变电站继电保护的具体流程，可以将其分为三个不同的阶段。第一阶段属于主站的通信阶段，可以生成主站操作命令、审核操作命令、下发操作命令，根据调度主站需要兼顾其他智能变电站的需求，主站通信需要按照XML的方式校验远程操作票，并以该种形式下发。第二阶段属于主站和站端之间的通信阶段，拥有多种可以选择的通信形式。结合该方案的设计需求和调度主站、变电站设计情况，可以优先选择以104规约（扩展103规约）的形式进行通信。104规约具有问答式的特点，在没有问题时不会出现回答，智能变电站的调度主站具有主动权，能够更加快速的完成信息的筛选和分析，使得数据处理效率有所提升。当智能变电站内仅仅拥有远动通道的过程中利用该种形式可以产生远程操作命令，可以使用MMS报文的方式将XML命令传递给站端。

3.4 远程控制总体方案设计方式

通过对上述内容进行分析，在对智能变电站继电保护远程控制进行方案设计时，需要将不同的功能集成到调度组在D5000系统内，使其可以利用SCADA模块落实各项功能的应用。变电站端的子站会使用后台对继电保护实施在线控制，利用104规约作为基本的通信方式。

4 智能站继电保护远程控制方案应用效益

通过继电保护远程控制能够保证供电的可靠性水平，从而使得向用户供应更多的电量，避免维护工作进行过程中的费用投入，具有较高的经济效益，同时还能带来一定的社会效益。

（1）通过智能站机电保护远程控制方案的使用可以在不停电的情况下，以在线的形式进行远程继电保护操作，同时还不会出现过多的停电现象，可以保证供电质量。在该控制方案的设计过程中，对系统实施了有效升级，在站端融入了安全控制模块，可以避免对设备进行过多投资。如果在地区内推广该种远程控制方案，能够节省大量的资金，如果针对全部的继电保护装置使用该种远程控制方案，可以大幅度提升供电企业的经济效益。

（2）具有一定的社会效益。利用远程控制技术可以避免出现停电的现象，可以满足用户的用电需求，同时还可以防止在人为操作过程中出现安全事故，保证了供电的可靠性水平。在这种情况下，供电企业的社会形象水平得到提升，能够让供电企业更加稳定的履行自身责任，可以为公司的发展提供重要基础。

5 结束语

当前人们每日的用电量正在不断提升，供电系统的压力不断增加，需要保证电力系统的稳定供电能力，才能够不影响人们的日常生活，让人们能够有序开展学习活动以及生产活动。当前我国智能变电站建设规模持续扩大，智能变电站和常规变电站存在较大的区别，在硬件结构、软件结构以及通信逻辑方面的功能原理出现了变化。智能站继电保护远程控制主要包括远程对定值区进行修改和切换，对软压板进行投退处理，复归信号，是设计远程控制方案的重要基础。远程控制方案设计包括对调度主站、变电站、数据通信方案进行设计，优化远程控制总体方案设计。该种控制方案的应用具有较高的经济效益和社会效益，长期使用可以促进电力行业的稳定发展。