继电保护装置环境管理系统

冯海荣，许永锋，高向飞，毕鹏飞，陈 凯

（国网延安供电公司，陕西 延安 716000）

1 设计原则

我国电网企业数量比较多，在修建过程中年代差的比较大，所以传统继电保护方式比较复杂。以现实各厂家保护装置应用总结进行分析，现有保护装置计算方法不固定，所以要创建相应新系统，保证各厂家保护装置协调与统一。所以在管理系统设计过程中，不仅要实现可视化、多视角的简单人性化系统，还要融合各原有系统，实现保护数值与参数统一要求与分析。通过整体分析，因为经济在不断的发展，部分系统并不先进，所以对继电保护系统来说要求具备功能、稳定可增强的需求。

2 设计框架

针对电网企业继电保护特殊性与日常继电保护人员工作习惯与流程，和电网企业各技术需求相互结合集成各模块，设计电网企业继电保护综合分析管理系统框架，系统主要包括数据管理模块、图形模块、技术文档管理模块、输出模块、核心计算模块。系统使用C/S结构，基于主流面向对象编程思想对各模块层次关系进行明确，独立封装各功能模块，代码可移植性基于设计模式与编程技术保证系统运行、开发与维护效率，为系统后续升级开发预留拓展空间。系统开发环境为VC++6.0，保证最佳兼容性，并且支持底层操作。利用Oracle数据库、Microsoft Access客户端，此为Office中小桌面数据库平台。

设备管理对本厂站基本信息进行保存，并且保存供电公司与电力系统的数据。厂站维护管理能够查询厂站基础数据与其他电力系统基础数据，为了使用户查找更加的方便。

3 系统设计

3.1 电气故障分析

故障分析软件为系统核心计算软件，能够实现继电保护整定计算、电力系统电气部分故障校核、事故分析、继电保护仿真等。基于电气主接线图便于定义运行方式与故障条件；对各电动机、负荷电流的电气部分短路故障进行计算；能够全面分析计算结果，便于得到电压、电流的相分量、序分量和端口阻抗等信息；并且提供发电机故障端口转移阻抗，对短路电流计算曲线进行查询，对不同故障时间断面短路电流进行计算。

3.2 热管系统

本文所提出的继电保护装置环境管理方案是通过多维热管技术实现物理散热，利用风扇实现空气流动，就能够得到理想散热效果。通过热管提高传统帕尔贴热端散热能力，实现二次降温保护。热管是通过相变原理的超强散热材料，在热管系统工作过程中无噪音、无动力、安全可靠，图1为热管导热性能。帕尔贴制冷器的特征是面积小热量大，因此普通的散热器难以高效快速散热、降低热侧温度，因此在环境温度较高的工况下，帕尔贴制冷效率降低。二维热管可以实现点到面热源的扩散，再利用一维翅片热管将热量散发到空气中。热管散热器超强的散热能力大幅提高帕尔贴制冷器效率及制冷能力，控制继电保护装置机柜内部温度，提高继电保护装置的可靠性。

图1 热管导热性能

3.3 帕尔贴冷端冷凝水收集

帕尔贴制冷器的冷端冷却换热器增大帕尔贴冷端换热面积，降低机柜内部温度的同时，可以将环境中的水气冷凝成液，冷却换热器的下方有一个集水槽，用于收集冷凝水并引流至帕尔贴热端。通常情况下冷凝水的冷量以及潜在的蒸发制冷量较难被利用，本项目中通过毛细作用可以将冷凝水逆重力泵送至帕尔贴热端散热器上，进一步提高系统冷量的利用效率。

3.4 图形平台

图形化环境为目前系统开发主要趋势，本文系统在设计过程中使用图形数据一体化技术，将电力系统电气接线图作为基本的运行界面，通过图形元件引导进入到系统各模块中。此设计思路主要是因为继电保护分析都是根据电器接线图实现计算客观需求，并且因为图形化管理能够为软件提供良好人机交互界面，实现信息、图形的一体化管理。图形平台能够实现运行方式设置、电器接线图绘制、故障计算等功能。整体软件基于主流面向对象编程思想进行开发，模块层次关系设计比较清晰，功能模块独立封装，代码具有较强的一致性，从编程技术到设计模式都对系统开发、维护与运行的效率进行保证，为软件后续开发提供拓展空间。系统通过几何图形坐标信息自动构成拓扑，以图元坐标信息，通过程序自动使用某算法得出网络拓扑。此方法实现算法比较复杂，但是能够保证其精准性与效率。

3.5 感应采集模块

温度感应器采用无线式传感器，可磁吸、粘贴等方式安装于设备表面，传感器贴于设备表面后即可通过内部线路采集温度数据并传输至数据集中器中，此流程全程无线方式进行，无需工程走线，安装灵活，表1为无线温度传感器的参数设置，表2为监控参数设置。

表1 无线温度传感器的参数设置

表2 监控参数设置

湿度感应器在散热装置中放置，能够监测柜内和柜外的温度；无限温度监测器利用430MHz无线接口对无线感应终端数据进行接收，并且在设备中存储。利用485通信方式将数据发送到上层工控机设备中，图2为无线温度检测器的工作模式。

3.6 智能终端设计

图2 无线温度检测器的工作模式

智能恒温恒湿装置通过散热均热板、冷却换热器、热管散热器等构成，能够对柜内外温湿度进行检测，还能够实现强制制冷、热管散热等，对本地与远程控制信号进行传输。在系统核心位置设置组态工控机，数据收发，命令控制等指令利用工控机中转和处理。采用7804型工控机，该工控机预装WinCE6.0系统，CPU采用S3C6410芯片，7寸液晶真彩触摸屏。系统主要接口包括2个RS232串口、2个USB接口，1个TF卡插槽、8 路12位高精度AD接口，1路485接口。控制系统通过串口通信接口对帕尔贴制冷机模块和温度采集模块发送控制指令并接收温度湿度信号，驱动测量软件计算并判断是否开启帕尔贴制冷器，负责控制温度湿度检测以及显示人机交互界面、记录温度湿度测量结果，并将检测结果上传至中控系统等。

3.7 通信模块

系统前端设备连通后台系统，通过数据网络传输实现。系统以项目实际数据量传输，比如互联网、GPRS网络、专用网络[1]，表3为通信模块的参数设置表。

表3 通信模块的参数设置表

4 结束语

日常继电保护管理要求实现全面网络化与计算机化，此应用和良好继电保护综合分析管理系统具有密切关系。使用B/S与C/S混合技术创建数据库系统，以实际功能需求在图形平台实现各模块的设计，利用此网络软件构成整体。