專利名稱：繼電保護狀態檢修系統及檢修方法
技術領域：
本發明涉及繼電保護狀態檢修系統及檢修方法，屬于電力系統繼電保護狀態檢修 技術領域。
背景技術：
隨著國民經濟及電網規模的快速發展，電網安全運行對變電站二次保護/控制系 統的安全性和穩定性要求越來越高。依據《繼電保護及電網安全自動裝置檢驗條例》的要 求，繼電保護、安全自動裝置及二次回路接線需要定期檢驗，以確保裝置元件完好、功能正 常，確保回路接線及定值正確。若保護裝置在兩次校驗之間出現故障，只有等保護裝置功能 失效或等下一次校驗才能發現。如果這期間電力系統發生故障，保護將不能正確動作，這一 不足越來越制約二次設備穩定性、可靠性的提高。此外，變電站和輸電線路的數量越來越多，保護/控制裝置數量急劇增加，其檢驗 工作量大、單次檢驗耗時長，設備停電運行時間長，降低了設備利用率，并對勞動力提出了 嚴峻的要求。部分變電站地處偏遠山區，山高路遠，傳統的定檢方式下檢驗成本高居不下。為解決這些問題，近年來開展了繼電保護狀態監測的相關研究。繼電保護狀態檢 修就是利用微機保護、測控等安全自動裝置的自檢信息和本身采集的數據，建立一整套確 定繼電保護設備實際狀況的監控系統，來監測保護設備的運行狀況，并以診斷保護、測控裝 置的動作行為來確定設備是否需要檢修。開展保護裝置的狀態檢修是電網、經濟發展的必 然要求，可以有效地減少設備的檢修停電，提高供電可靠性，有針對性的檢修可以提高保護 裝置的可用率。
發明內容
本發明的目的是提供一種繼電保護狀態檢修系統及檢修方法，以解決減少繼電保 護定檢項目，使檢修人員從大量的保護定檢工作中解放出來，同時減少檢修停電時間，提高 設備利用率和運行可靠性；降低檢修成本，尤其是偏遠地區的繼電保護系統的檢修成本。為實現上述目的，本發明繼電保護狀態檢修系統包括；
繼電保護、測控裝置，用于采樣保護用三相電流、測量用三相電流、母線電壓，并通過站 控層網絡上送于繼保監測服務器；
實時數據記錄系統，用于記錄二次系統的電流值、電壓值、開關量狀態的實時信息，并 上送繼保監測服務器；
繼保監測服務器，用于接收、存儲繼電保護、測控裝置和實時數據記錄系統上傳的電 流、電壓采樣值和開關量狀態信息；
遠程狀態監測中心，用于訪問繼保監測服務器，獲得實時數據記錄系統和繼電保護裝 置上傳的數據，并對數據進行對比、分析、處理；
所述繼電保護、測控裝置通過電纜連入站控層網絡，繼保監測服務器通過站控層網絡 接收繼電保護、測控裝置上送的數據，所述實時數據記錄系統通過電纜與繼保監測服務器相連，所述繼保監測服務器通過網絡與遠程狀態監測中心通訊連接。進一步的，所述實時數據記錄系統為實時錄波裝置，用于將實時錄波數據以預設 時間間隔周期上傳至繼保監測服務器。進一步的，所述實時錄波裝置包括模擬量采集模塊、開關量采集模塊和微處理器， 模擬量采集模塊和開關量采集模塊的輸出分別連入微處理器的輸入端口，用于對站內電流 電壓量值、開關量信息進行實時采集，形成錄波文件。本發明的繼電保護狀態檢修方法包括以下步驟
(1)繼電保護、測控裝置對需監測的電流采樣通道進行采樣得到保護電流、測量電流， 或對一條母線上所有間隔的保護裝置采集電壓量值，或采集開關量輸入回路繼電保護、測 控裝置的開關量狀態信息；
(2)實時錄波系統實時錄波，以固定時間間隔將實時錄波數據上送至狀態監測服務
器；
(3)遠程狀態監測中心訪問狀態監測服務器，將匯總的信息進行系統的對比分析
(i)將保護電流和測量電流進行比較，如果同相電流保護和測量采集值誤差大于電流 限值，即告警檢修；
(ii)對比繼電保護、測控裝置和實時錄波系統上傳的一條母線上所有間隔保護裝置的 電壓采樣量值，如果判出某一間隔裝置某相電壓采樣值與其他裝置電壓采樣值誤差大于電 壓限值，即告警該裝置電壓采集通道異常；
(iii)對比繼電保護、測控裝置和實時錄波系統上送的開關量狀態信息，若同一個開入 狀態存在不一致即告警，提示檢修。進一步的，所述步驟(3)的(i)中若是保護裝置本身采集的電流值不具備上送功 能，就用實時錄波系統上送的實時數據中提取保護電流和測控裝置采集的測量電流進行對 比，監測二次電流采集系統。本發明的繼電保護檢修系統及檢修方法，是在變電站自動化系統的基礎上，增加 狀態監測服務器和必要的網絡設備，構建變電站二次設備狀態監測系統，同時改造變電站 故障錄波系統，將實時錄波數據傳至繼保監測服務器，全站二次系統的采樣值、開關量、繼 電保護信息在狀態監測中心匯總，然后對比分析全站信息，判斷二次系統異常，從而實現對 全站二次設備運行狀態進行有效監測；狀態監測系統中融入二次設備遠程維護技術，在狀 態監測中心對保護裝置下發開出回路遠程校驗命令，保護裝置對校驗命令做出響應，執行 一次跳合閘操作，在此過程中監視并分析斷路器位置變化，判斷開出回路是否正常。本發明 可以有效減少人工定檢項目，甚至免除人工檢驗，可以降低設備的檢修停電時間，提高可靠 性和工作效率。
圖1是本發明實施例的繼電保護狀態檢修系統示意圖； 圖2是實時錄波裝置的功能模塊圖。
具體實施例方式微機型繼電保護自身具有較強的自檢能力，CPU及RAM、FLASH、通信回路的在線自檢是可以實現的，模擬采集回路、開關量輸入回路、開關量輸出及跳間回路的檢修是二次設 備的定檢工作的重點。本發明重點解決模擬采集回路、開關量輸入回路、開關量輸出及跳閘 回路的狀態檢修。如圖1所示，為本發明實施例的繼電保護狀態檢修系統示意圖。本系統包括
繼電保護、測控裝置，用于采樣保護用三相電流、測量用三相電流、母線電壓，并通過站 控層網絡上送于繼保監測服務器；
實時錄波系統，用于記錄二次系統的電流值、電壓值、開關量狀態的實時信息，并上送 繼保監測服務器；
繼保監測服務器，用于接收、存儲繼電保護、測控裝置和實時數據記錄系統上傳的電 流、電壓采樣值和開關量狀態信息；
遠程狀態監測中心，用于訪問繼保監測服務器，獲得實時錄波系統和繼電保護、測控裝 置上傳的數據，并對數據進行對比、分析、處理；
繼電保護、測控裝置通過電纜連入站控層網絡，繼保監測服務器通過站控層網絡接收 繼電保護裝置上送的數據，實時錄波系統通過電纜與繼保監測服務器相連，繼保監測服務 器通過電力數據網與遠程狀態監測中心通訊連接。上述實時數據記錄系統為實時錄波裝置，用于將實時錄波數據以預設時間間隔周 期上傳至繼保監測服務器；實時錄波裝置如圖2所示包括模擬量采集模塊、開關量采集模 塊和微處理器，模擬量采集模塊和開關量采集模塊的輸出分別連入微處理器的輸入端口， 用于對站內電流電壓量值、開關量信息進行實時采集，形成錄波文件。繼保監測服務器作為獨立運行的系統布置于變電站內，與站內監控系統并列運 行；繼保監測服務器設置有兩個網卡，一個以太網端口連接站控層交換機、一個以太網端口 連接辦公自動化系統交換機。地區供電局或調度中心可分別安裝遠程監視客戶端，可實時 監視和控制繼保狀態監測及校驗中心系統；遠程監視訪問可設置為獨占式或共享式獨占 模式下，同一時刻，僅允許一個地方訪問繼保狀態監測服務器；共享模式下，允許多個客戶 端同時訪問繼保狀態監測服務器。本發明的繼電保護狀態檢修方法實施例如下 1)模擬量采樣通道的監測
模擬量采樣通道監測是目前二次設備監測的重點之一，同時也是保護裝置定檢的重要 內容。本發明利用同源數據之間的對比實現不同模擬量采集通道狀態相互校驗，以達到間 接監測模擬量采集通道目的。對于保護測控一體化設計的間隔，保護/測控裝置CPU本身能夠獲取保護用電流 和測量用電流信息。對電流采樣通道的監測采取保護電流和測量電流相比較的方式，如果 同相電流保護和測量采集誤差大于某一限值，即告警檢修。告警監測功能在保護裝置本身 實現或在狀態監測中心實現均可。對于保護和測控非一體化的間隔，保護裝置和測控裝置分別上送采樣信息，在狀 態監測中心對保護電流和測量電流進行對比分析。如果保護裝置本身采集的電流值不具備 上送功能，可以用實時錄波系統上送的實時數據中提取保護電流和測控裝置采集的測量電 流進行對比，監測二次電流采集系統。實時錄波系統的實時數據上送到狀態監測中心后，電流采樣值和保護/測控裝置上送的采樣值進行對比分析。電壓通道的檢測，通過對比一條母線上所有間隔的保護裝置采集的電壓量值進行 判斷。每臺裝置將電壓采集值送往狀態監測中心，實時錄波系統的實時數據也上送狀態監 測中心，狀態監測中心對比多組同源數據，如果判出某一間隔裝置某相電壓采樣值與其他 裝置電壓采樣值誤差大于某一極限值，即告警該裝置電壓采集通道異常。2)開關量輸出及跳閘回路
對于在檢修周期內沒有動作過的保護裝置，運行人員不清楚該裝置的出口回路是否良 好，真正故障時能否順利跳開斷路器切除故障，對此，需要提前發停電通知，設備退出運行 后檢修人員就地對保護開出及操作回路進行檢驗，檢驗周期長，工作量大。對此種情況，本 方案的解決方案是在遠程狀態監測中心對保護裝置發送一次傳動命令，保護裝置收到動 作命令后，執行一次跳閘-重合閘操作。整個過程僅需要短時間停電，通過執行跳合操作時 對比開關機構動作時各個開關量典型動作時間與實際動作時間，可判斷保護出口到斷路器 執行機構之間的回路接線。3)開關量輸入回路
繼電保護、測控裝置的開關量狀態上送狀態監測中心，實時錄波系統采集的每個間隔 的開關量信息也上送狀態監測中心，然后在狀態監測中心對開關量狀態進行對比分析，同 一個開入狀態存在不一致即告警，提示檢修。同時，在保護開出和操作回路遠程檢驗的過程 中，記錄開關量狀態動作返回的時間，進而判斷保護裝置開關量狀態是否異常。采取本發明實現狀態檢修的保護裝置，硬件和目前正在運行的繼電保護裝置相 同，僅需要保護軟件在信息上送方面做一定的修改即可實現。本發明能夠實現模擬采集回路、開關量輸入回路、開關量輸出及跳閘回路的狀態 檢修。采用本發明可以對保護裝置進行遠方維護，從而延長定檢周期、減少定檢時的檢驗項 目，最終達到降低定檢工作量、降低維護費用、節約維護成本的目的。引入保護裝置的狀態 檢修技術后，將改變繼電保護裝置的定檢周期，簡化保護裝置的現場定檢程序，保護裝置的 現場校驗模式將發生較大改變，提高現場校驗效率。
權利要求
1.一種繼電保護狀態檢修系統，其特征在于，包括；繼電保護、測控裝置，用于采樣保護用三相電流、測量用三相電流、母線電壓，并通過站 控層網絡上送于繼保監測服務器；實時數據記錄系統，用于記錄二次系統的電流值、電壓值、開關量狀態的實時信息，并 上送繼保監測服務器；繼保監測服務器，用于接收、存儲繼電保護、測控裝置和實時數據記錄系統上傳的電 流、電壓采樣值和開關量狀態信息；遠程狀態監測中心，用于訪問繼保監測服務器，獲得實時數據記錄系統和繼電保護裝 置上傳的數據，并對數據進行對比、分析、處理；所述繼電保護、測控裝置通過電纜連入站控層網絡，繼保監測服務器通過站控層網絡 接收繼電保護、測控裝置上送的數據，所述實時數據記錄系統通過電纜與繼保監測服務器 相連，所述繼保監測服務器通過網絡與遠程狀態監測中心通訊連接。
2.根據權利要求1所述的繼電保護狀態檢修系統，其特征在于所述實時數據記錄系 統為實時錄波裝置，用于將實時錄波數據以預設時間間隔周期上傳至繼保監測服務器。
3.根據權利要求2所述的繼電保護狀態檢修系統，其特征在于所述實時錄波裝置包 括模擬量采集模塊、開關量采集模塊和微處理器，模擬量采集模塊和開關量采集模塊的輸 出分別連入微處理器的輸入端口，用于對站內電流電壓量值、開關量信息進行實時采集，形 成錄波文件。
4.一種繼電保護狀態檢修方法，其特征在于，該方法包括以下步驟 (1)繼電保護、測控裝置對需監測的電流采樣通道進行采樣得到保護電流、測量電流， 采集本間隔母線電壓得到電壓量值，采集本間隔開關量狀態信息，并將上述采集信息上送 至狀態監測服務器；(2)實時錄波系統實時錄波，以固定時間間隔將實時錄波數據上送至狀態監測服務器；(3)遠程狀態監測中心訪問狀態監測服務器，將匯總的信息進行系統的對比分析(i)將保護電流和測量電流進行比較，如果同相電流保護和測量采集值誤差大于電流 限值，即告警檢修；(ii)對比繼電保護、測控裝置和實時錄波系統上傳的一條母線上所有間隔上送的電壓 采樣量值，如果判出某一間隔裝置某相電壓采樣值與其他裝置電壓采樣值誤差大于電壓限 值，即告警該裝置電壓采集通道異常；(iii)對比繼電保護、測控裝置和實時錄波系統上送的開關量狀態信息，若同一個開入 存在狀態不一致即告警，提示檢修。
5.根據權利要求4所述的繼電保護狀態檢修方法，其特征在于所述步驟(3)的(i)中 若是保護裝置本身采集的電流值不具備上送功能，就用實時錄波系統上送的實時數據中提 取保護電流和測控裝置采集的測量電流進行對比，監測二次電流采集系統。
全文摘要
本發明涉及繼電保護狀態檢修系統及檢修方法，屬于電力系統繼電保護狀態檢修技術領域；繼電保護狀態檢修系統包括繼電保護、測控裝置、實時數據記錄系統、繼保監測服務器和遠程狀態監測中心，所述繼電保護、測控裝置通過電纜連入站控層網絡，繼保監測服務器通過站控層網絡接收繼電保護、測控裝置上送的數據，所述實時數據記錄系統通過電纜與繼保監測服務器相連，所述繼保監測服務器通過網絡與遠程狀態監測中心通訊連接。本發明可以有效減少人工定檢項目，甚至免除人工檢驗，可以降低設備的檢修停電時間，提高可靠性和工作效率。
文檔編號G01R31/327GK102064612SQ201110006900
公開日2011年5月18日 申請日期2011年1月13日 優先權日2011年1月13日
發明者劉躍新, 包偉, 張春峰, 李曉朋, 楊紅旗, 熊浩清, 牛元立, 苗新軍, 顧峰 申請人:河南省電力公司, 許昌許繼軟件技術有限公司, 許繼電氣股份有限公司, 許繼集團有限公司