電力系統繼電保護故障信息采集及處理系統

張慶兵

中煤昔陽能源有限責任公司 山西晉中 045300

在現代社會下，我國的信息技術、計算技術、通信技術已經進入到了一個新的發展階段。如今，繼電保護越來越朝著自動化、智能化等方向發展。為了提高電力系統的運轉水平，相關人員需要不斷地研究電力系統繼電保護故障信息采集以及處理的相關知識，增強自身解決電力系統所生產問題的能力。

1 繼電保護裝置在電網中的作用及要求

1.1 繼電保護的作用

保障電力系統的安全性：如果電力系統在實際的運行中所發生問題時，繼電保護裝置將會接收到故障信息，進而及時把信息傳遞到斷路器，從而阻止問題。通過以上一系列活動，繼電保護裝置不僅可以更好地保護系統，而且可以降低供電風險。

對電力系統的不正常工作進行提示：在系統發生問題時，繼電保護裝置會依照實際的問題位置，發出不同的聲響。在這種情況之下，相關工作人員就可以針對性進行維修，以此提高維修效率。不過，對于一些小的問題來講，裝置可以自行管理，進而保證系統恢復到正常狀態。電力系統的運行進行監控：繼電保護裝置也會全方位地監控電力系統，提高電力系統運轉質量。例如2019年4月5日12:43，安平發電廠220KV供電線路（平昔線）#7桿塔下部發生山火，造成A、C相相繼發生瞬時性接地，線路“縱聯差動”保護動作，#1、2#主變出口開關201、202及對側261開關跳閘，對側開關261重合閘成功，#1、#2機組與系統解列停機。17:31，機組恢復并網。通過線路故障錄波器波形分析及現場巡線勘察，判定該線路“縱聯差動”保護動作跳閘是由于山火導致瞬時接地故障引起，山火是導致這次線路跳閘的直接原因。此外，原設計220KV平昔線電廠側沒有設置線路側斷路器，201、202開關不屬于分相合閘方式，不能實現重合閘功能，線路發生瞬時接地故障201、202開關跳閘后不能重合閘，是導致#1、#2機組與系統解列停機的原因。因故障錄波器波形分析功能與縱聯差動保護動作跳閘不僅加快了維修速度，同時也保障了生產安全。由此可見，繼電保護裝置在電網中的重要性。

1.2 對繼電保護在電力系統中的要求

繼電保護需要在技術上滿足四個基本要求。具體如下所述，一是，選擇性。電力系統屬于一個龐大且復雜的體系。如果繼電保護裝置性能不佳，將會延長工作人員的維修時間。不過，當前的繼電保護裝置可以自動化地排除運行問題。二是，速動性。繼電保護裝置可以縮短在大電流、低電壓下的運行時間，減少故障對系統的損害。三是，靈敏性。由于繼電保護裝置的智能化水平相對較高，繼電保護裝置可以根據運行問題，快速對故障信息做出反應，提高系統運行水平。四是，可靠性。也就是說，繼電保護裝置只會在系統發生運轉問題時，才會做出一定的反應，以此保護電力系統。

2 電力系統繼電保護故障信息采集及處理系統開發

2.1 硬件系統開發

繼電保護故障信息采集及處理硬件系統開發時，需要對系統的數據存儲以及處理位置進行科學分析，根據繼電保護裝置的實際應用情況，掌握不同的結構方案。通常情況下，硬件系統的基本結構方案有以下幾種：第一，分層集中結構。在分層集中結構中，變電站子系統與主站系統的連接方式主要是通過網絡實現全方位連接。同時，通過網絡主站系統能夠全面高效的收集子系統中的信息數據，并且可以實現在不同層級系統中將信息數據完整有效的傳遞，從而由上層主站系統對收集到的故障信息數據進行分析處理，根據下層主站系統的需求不同，利用智能化處理方式實現具有針對性的信息數據傳輸。

第二，分層分布結構。在分層分布結構中，變電站子系統同樣可以通過網絡與主站系統實現全方位連接，保證信息數據傳遞的全面性、有效性、即時性，同時，主站系統能夠根據需要進行數據發送。分層分布結構中，系統功能狀態會處在一個相對較為分散的狀態中，因此，系統的穩定性、可靠性相對較高。

第三，主站分部結構。利用網絡，子站系統能夠實現與主站系統的全方位連接，所以同一個子站系統與主站系統的連接數量不是單一的，可以實現多條連接。在主站分布結構中，主站系統能夠實現對電力數據的合理有效調度與全面高效的連接。這種結構方式下，主站系統的區域不同，則通信網絡也就不同，主站系統通過對通信網絡的劃分，能夠實現對子站系統信息數據的高效處理，更好的實現在不同主站系統中對數據信息進行網絡服務。

2.2 軟件系統開發

在電力系統繼電保護故障信息采集及處理系統的軟件系統開發中，繼電保護故障信息采集及處理系統的特點是其軟件設計的主要依據。在設計過程中，需要對現場運行的二次設備的種類與數量進行分析，一般來說，其分布多是在變電站當中，所以對系統的可用性的要求較高，在對系統進行結構設計過程中，有效實現是其應當考慮的重點。在繼電保護故障信息系統的構成中，有很多的獨立運行的對象組件，這些對象組件不經能夠實現對結構規范運行，同時還可以進行獨立的開發設計，并且各個對象組件在計算機應用當中處于一種平行關系，不會互相干擾，從而有效的提高了系統的優越性，使系統更加開放，并且進一步提升了系統的可維護、可擴充的性能，保持系統較高的適用性。

3 繼電保護故障分析處理系統在電力系統中的應用分析

3.1 故障分析處理系統中繼電保護故障診斷的仿真模擬

繼電保護故障診斷的仿真模擬主要是通過真實模擬繼電保護故障診斷，從而加強相關工作人員對繼電保護裝置的了解，主要包括參數設置等方面的情況，以便于保證工作人員對繼電保護裝置的參數設置更加具有科學性、合理性，最終實現繼電保護設備工作性能的最佳化。在機型繼電保護故障診斷仿真模擬過程中，首先應當保證模擬的真實性，一般來說，仿真模擬測試過程中，在建立繼電保護裝置仿真模型時，需要以真實系統作為設置的依據，從而使模擬故障行為的最終產生的效果更具有真實性。其次，繼電保護裝置中的保護動作跳閘后，設備中的各項數據信息應當顯示出來，并且仿真提示與現實結果應當具有一致性。例如，在進行故障診斷仿真模擬中，可以將安平發電廠220KV平昔線接地跳閘事故作為仿真模擬對象，模擬繼電保護裝置在220KV單出線設計，電廠側斷路器不足，各機組開關非分相斷路器模型下，遭遇下雨打雷、山火等不可預測的事故，線路瞬時接地時容易發生的機組開關不能重新合閘，造成運行機組跳閘停機的情況。對相關數據進行記錄、整理、分析，從而優化繼電保護裝置設置，提高工作人員對事故的處理、應變能力。

3.2 繼電保護故障分析處理系統的軟件構成

繼電保護故障診斷的工作原理主要是通過在計算機中進行電力系統不同類型故障的模擬，然后計算機會對故障量進行分析，當檢測到設備中的故障信息后則會做出相應的保護動作，同時在系統內輸出保護動作的情況。其組成部分主要可以分為程序以及數據庫兩大部分，其中在數據庫中主要包括電網一次系統圖、原件參數以及繼電保護定制庫等內容；程序中的主要組成部分為模擬故障計算程序、保護動作行為判斷程序、報告輸出程序等。

3.3 建立繼電保護故障分析處理系統的硬件平臺設計模型

如果相關人員可以更好地學習網硬件平臺結構知識，構建完善的知識框架，就可以及時地排除故障問題。硬件表示方法對繼電保護裝置的運行也具有重要的作用。因此，相關人員需要重視硬件的設計開發工作。技術研究者可以根據通過全方位的研究的人們對繼電保護裝置的需求以及繼電保護裝置本應該具有的性能等等，制定合理地系統設計架構，保證裝置的運行速度，強化裝置實際工作價值。在這種情況之下，維修人員可以根據繼電保護裝置反應狀況，開展維修工作。為了提高排除電力系統故障的準確性，相關人員就需要按照一定的故障檢修程序，有條不紊地推進檢修工作。與此同時，相關人員需要積極地學習一些故障維系知識，提高自身處理故障信息的能力。另外，相關人員可以學習一些他們處理故障問題的經驗，進而在吸收他們經驗的基礎之上提高自身的工作水平，從而強化繼電保護裝置運行效率。

4 結語

綜上所述，伴隨著科學技術的發展，繼電保護裝置的發展水平也在提高。在這種情況之下，繼電保護裝置可以快速地對故障信息做出反應，提高維修效率，保證電力系統的運轉，以此為人民創設良好的用電環境。與此同時，繼電保護裝置可以根據自身數據處理工作，自動化地處理一些問題，降低電力系統運行中所產生的安全風險。在日新月異的信息、通信等發展環境之下，相關人員有必要不斷地研究繼電保護裝置，創新與發展繼電保護裝置，以此提高電力系統運轉質量。