賀　菲　寇紅宇　譚　凱　王　飛

（1. 湖北省電力公司宜昌供電公司，湖北 宜昌　443000；2. 東方電子股份有限公司，山東 煙臺(tái)　264000）

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載波保護(hù)通道自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

賀菲1寇紅宇1譚凱2王飛2

（1. 湖北省電力公司宜昌供電公司，湖北 宜昌443000；2. 東方電子股份有限公司，山東 煙臺(tái)264000）

摘要載波保護(hù)通道每天需要交換信號(hào)進(jìn)行通道測(cè)試。早期依靠變電站值班員人工檢測(cè)，變電站無(wú)人值守后，無(wú)法進(jìn)行人工檢測(cè)?，F(xiàn)在大多用遙控檢測(cè)，但遙控檢測(cè)實(shí)施困難，且可靠性和安全性較差。本文結(jié)合地區(qū)電網(wǎng)載波保護(hù)通道自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的建設(shè)，提出了基于載波保護(hù)通道自動(dòng)檢測(cè)裝置和載波保護(hù)通道異常智能識(shí)別的載波保護(hù)通道自動(dòng)檢測(cè)實(shí)現(xiàn)方法，證明了載波保護(hù)通道自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)在電網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)控方面良好的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：高頻保護(hù)；載波保護(hù)通道；自動(dòng)檢測(cè)；智能識(shí)別

在電力系統(tǒng)高壓輸電線路的各種原理保護(hù)中，高頻保護(hù)能快速反應(yīng)各種類型的故障，以最短的延時(shí)作用于斷路器跳閘，使系統(tǒng)受到的沖擊最小，與零序和距離保護(hù)相比具有全線速動(dòng)的特點(diǎn)，因此在電網(wǎng)繼電保護(hù)中占有極其重要的地位。然而高頻保護(hù)的載波保護(hù)通道經(jīng)常出現(xiàn)異常情況，導(dǎo)致高頻保護(hù)退出運(yùn)行。

早期變電站值班員用人工檢測(cè)的方法來(lái)測(cè)試通道。變電站無(wú)人值班后，人工檢測(cè)變得困難，而遠(yuǎn)方遙控檢測(cè)不僅實(shí)施復(fù)雜，而且效率低、可靠性弱、安全性差。因此國(guó)家電網(wǎng)要求“對(duì)于變電站無(wú)人值守后閉鎖式載波保護(hù)的通道測(cè)試，最終方案是通過(guò)技術(shù)改造實(shí)施自動(dòng)通道測(cè)試”。

本文提出了一種基于載波保護(hù)通道自動(dòng)檢測(cè)裝置和載波保護(hù)通道異常智能識(shí)別的自動(dòng)通道測(cè)試方法。同時(shí)，結(jié)合某地區(qū)載波保護(hù)通道自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的建設(shè)及示范應(yīng)用，進(jìn)一步介紹其研究成果。

1　系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

載波保護(hù)通道自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)如圖1所示。

變電站側(cè)安裝自動(dòng)檢測(cè)裝置，用于載波保護(hù)通道的自動(dòng)檢測(cè)；檢測(cè)信息接入變電站通訊管理機(jī)，發(fā)送給調(diào)度主站；調(diào)度主站接受檢測(cè)信息后，由通道異常智能識(shí)別系統(tǒng)分析檢測(cè)結(jié)果，提示通道異常信息。

圖1　系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

2　載波保護(hù)通道自動(dòng)檢測(cè)裝置的設(shè)計(jì)

一些高頻保護(hù)裝置具備定時(shí)起訊功能，但“收發(fā)信機(jī)動(dòng)作”和“收發(fā)信機(jī)告警”等遠(yuǎn)方遙信多是自保持，無(wú)法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)，且定型產(chǎn)品不宜更改，因此需開發(fā)載波保護(hù)通道自動(dòng)檢測(cè)裝置。

2.1裝置動(dòng)作邏輯

如圖2所示，裝置采用高精度時(shí)鐘，每天定時(shí)（可整定）發(fā)出一個(gè)200ms的脈沖用于閉鎖式高頻載波保護(hù)的自動(dòng)起訊。信號(hào)的復(fù)歸采用“自動(dòng)復(fù)歸”或者“定時(shí)復(fù)歸”兩種方式。自動(dòng)復(fù)歸需接入收發(fā)信機(jī)的收信接點(diǎn)（“自動(dòng)復(fù)歸1”、“自動(dòng)復(fù)歸2”分別對(duì)應(yīng)有源和無(wú)源接點(diǎn)）。當(dāng)裝置收到收信信號(hào)再停止收信后，經(jīng)15s延時(shí)發(fā)出一個(gè)200ms的脈沖用于收發(fā)信機(jī)動(dòng)作信號(hào)的復(fù)歸。當(dāng)自動(dòng)復(fù)歸因收信接點(diǎn)等問(wèn)題不能接入時(shí)，可采用裝置自帶的定時(shí)復(fù)歸功能。若整定加用，裝置可在定時(shí)起訊前后10min、30min分別對(duì)收發(fā)信機(jī)進(jìn)行一次復(fù)歸，避免因起訊前信號(hào)繼電器保持而不能有效進(jìn)行通道檢測(cè)。

圖2　裝置邏輯框圖

優(yōu)先選擇自動(dòng)復(fù)歸。自動(dòng)復(fù)歸可及時(shí)發(fā)現(xiàn)收發(fā)信機(jī)頻繁起訊、長(zhǎng)時(shí)間起訊、收信繼電器長(zhǎng)期動(dòng)作等問(wèn)題，而定時(shí)復(fù)歸解決不了這些問(wèn)題。

2.2裝置設(shè)置

地區(qū)電網(wǎng)全網(wǎng)都采用通道自動(dòng)檢測(cè)，需綜合考慮起訊時(shí)間設(shè)置。首先兩側(cè)收發(fā)信機(jī)不能同時(shí)檢測(cè)，其次要方便監(jiān)控人員查看，同時(shí)要便于維護(hù)人員設(shè)置（不需下定值）。綜上考慮，全網(wǎng)自動(dòng)檢測(cè)應(yīng)集中在較短時(shí)間內(nèi)完成，線路兩側(cè)起訊時(shí)間應(yīng)錯(cuò)開，線路雙編號(hào)在前的變電站先檢測(cè)，在后的變電站后檢測(cè)。一種典型的設(shè)置如下。

先檢測(cè)的整定在上午10∶00，后檢測(cè)的整定在上午10∶20，旁路可統(tǒng)一整定在10∶40。錯(cuò)開20min是考慮時(shí)鐘誤差，而且確保不具備自動(dòng)復(fù)歸條件時(shí)，能通過(guò)裝置的定時(shí)復(fù)歸功能完成自動(dòng)檢測(cè)流程。

定時(shí)復(fù)歸功能配合完成線路兩側(cè)載波通道自動(dòng)檢測(cè)流程如圖3所示，在M側(cè)起訊前10min，兩側(cè)收發(fā)信機(jī)要完成清零復(fù)歸（F/0），在M側(cè)起訊后10min，兩側(cè)收發(fā)信機(jī)要復(fù)歸一次（F/MQ），為N側(cè)自動(dòng)檢測(cè)做好準(zhǔn)備，N側(cè)起訊后10min，兩側(cè)收發(fā)信機(jī)要再?gòu)?fù)歸一次（F/NQ），為收發(fā)信機(jī)的再次發(fā)訊做好準(zhǔn)備。

圖3　定時(shí)復(fù)歸完成自動(dòng)檢測(cè)流程

圖3中，MQ、NQ為兩側(cè)起訊脈沖，F(xiàn)/0為起訊前清零復(fù)歸脈沖，F(xiàn)/MQ為M側(cè)起訊后的復(fù)歸脈沖，F(xiàn)/NQ為N側(cè)起訊后的復(fù)歸脈沖。

3　通道異常智能識(shí)別設(shè)計(jì)

通道異常智能識(shí)別系統(tǒng)分析變電站側(cè)上報(bào)的載波保護(hù)通道自檢結(jié)果，檢出異常通道，方便監(jiān)控人員查看。

3.1通道識(shí)別結(jié)果

高頻通道信號(hào)識(shí)別結(jié)果分為通道正常、通道異常和通道拒動(dòng)3類。

通道正常、通道異常、通道拒動(dòng)3類結(jié)果判據(jù)設(shè)定條件如下。

1）通道正常

通道正常時(shí)有以下信號(hào)：“收發(fā)信機(jī)裝置動(dòng)作/恢復(fù)”、“保護(hù)收訊動(dòng)作/恢復(fù)”。由于保護(hù)裝置和收發(fā)信機(jī)類型不同，可能發(fā)一種，也可能發(fā)兩種。一種信號(hào)只有動(dòng)作、恢復(fù)各1次才算正常。僅有動(dòng)作信號(hào)不能作為通道正常的判據(jù)，因?yàn)榭赡墁F(xiàn)場(chǎng)收發(fā)信機(jī)有動(dòng)作和異常信號(hào)，動(dòng)作信號(hào)上送主站，異常信號(hào)丟失主站未收到，這種情況下如果只判動(dòng)作，不判動(dòng)作恢復(fù)，將會(huì)誤判通道正常。

2）通道異常

通道異常信號(hào)大致有以下幾類：“收發(fā)信機(jī)異?！?、“保護(hù)裝置閉鎖/異常/直流消失”、“保護(hù)縱聯(lián)通道告警”、“3DB告警”、“保護(hù)通道故障”等，信號(hào)描述不一，視收發(fā)信機(jī)裝置和保護(hù)裝置類型不同而不同?！巴ǖ喇惓！迸袚?jù)設(shè)定需要滿足只要有異常信號(hào)上送均判定為通道異常，與是否收到收發(fā)信機(jī)動(dòng)作信號(hào)與否無(wú)關(guān)。因?yàn)橛锌赡墁F(xiàn)場(chǎng)收發(fā)信機(jī)有動(dòng)作和異常信號(hào)，動(dòng)作信號(hào)因各種原因未上送主站，異常信號(hào)主站收到，異常信號(hào)自動(dòng)復(fù)歸并且不能保持，這種情況下沒(méi)有收發(fā)信機(jī)動(dòng)作信號(hào)，卻有收發(fā)信機(jī)異常動(dòng)作并且恢復(fù)的信號(hào)。

3）通道拒動(dòng)

監(jiān)視現(xiàn)場(chǎng)安裝的載波保護(hù)通道自動(dòng)檢測(cè)裝置的動(dòng)作情況。如上文所述，現(xiàn)場(chǎng)安裝的定時(shí)檢測(cè)規(guī)則可設(shè)定如下：線路首段開關(guān)通道測(cè)試時(shí)間設(shè)為上午10∶10，末段站側(cè)開關(guān)通道測(cè)試時(shí)間設(shè)為上午10∶20，旁路開關(guān)通道測(cè)試設(shè)為上午10∶40。定時(shí)檢測(cè)時(shí)間段內(nèi)收不到載波保護(hù)通道自動(dòng)檢測(cè)裝置的收發(fā)信機(jī)裝置動(dòng)作信息，判為通道故障拒動(dòng)。

3.2功能界面設(shè)計(jì)

總界面如圖4所示，設(shè)計(jì)三個(gè)功能頁(yè)面，分為“載波自測(cè)裝置數(shù)據(jù)采集”、“載波自測(cè)數(shù)據(jù)分析”、“載波自測(cè)結(jié)果顯示”，默認(rèn)頁(yè)面為載波自測(cè)裝置數(shù)據(jù)采集界面。

數(shù)據(jù)采集功能界面如圖5所示，“界面1”為廠站選擇，可勾選指定的單個(gè)、多個(gè)或全部裝有載波自測(cè)裝置的變電站?！敖缑?”為關(guān)鍵字檢索界面，用戶可輸入間隔名稱或開關(guān)編號(hào)搜索需的載波自測(cè)裝置的數(shù)據(jù)信息?！敖缑?”為時(shí)間檢索界面，用戶可根據(jù)時(shí)間段配合“界面1”、“界面1”內(nèi)容檢索指定時(shí)間段內(nèi)載波自測(cè)裝置的數(shù)據(jù)信息。

圖5中，“界面4”依功能界面變化而變化。當(dāng)選擇“載波自測(cè)裝置數(shù)據(jù)采集”功能時(shí)，顯示為滿足“界面1”、“界面2”、“界面3”條件的檢索歷史事項(xiàng)（包括報(bào)文信息和事件順序記錄SOE信息）。

圖4　總界面

圖5　數(shù)據(jù)采集

當(dāng)選擇為“載波自測(cè)數(shù)據(jù)分析”功能時(shí)，如圖6所示。“界面4”顯示滿足“界面1”、“界面2”、“界面3”條件的載波自測(cè)裝置的數(shù)據(jù)分析，包括：收發(fā)信機(jī)動(dòng)作動(dòng)作次數(shù)、收發(fā)信機(jī)動(dòng)作恢復(fù)次數(shù)、收發(fā)信機(jī)異常動(dòng)作次數(shù)、收發(fā)信機(jī)異?；謴?fù)次數(shù)、收發(fā)信機(jī)保護(hù)起動(dòng)動(dòng)作次數(shù)、載波通道自測(cè)裝置動(dòng)作次數(shù)、收發(fā)信機(jī)自測(cè)動(dòng)作正確率=（收發(fā)信機(jī)動(dòng)作動(dòng)作次數(shù)-收發(fā)信機(jī)保護(hù)起動(dòng)動(dòng)作次數(shù)）/收發(fā)信機(jī)動(dòng)作動(dòng)作次數(shù)。

圖6　數(shù)據(jù)分析

當(dāng)選擇“載波自測(cè)結(jié)果顯示”功能時(shí)，如圖7所示?！敖缑?”將分欄（正常、異常）顯示滿足“界面1”、“界面2”、“界面3”條件的載波自測(cè)裝置的測(cè)試結(jié)果。

圖7　通道狀態(tài)

3.3系統(tǒng)應(yīng)用

監(jiān)控人員在調(diào)度主站應(yīng)每天上午11∶00定時(shí)檢查所有閉鎖式高頻載波保護(hù)通道的自檢情況，并可按變電站、按間隔等檢查裝置自檢結(jié)果。通道異常、拒動(dòng)時(shí)，要分析保護(hù)是否按時(shí)起訊（例如10∶00 和10∶20各一次）、是否按時(shí)復(fù)歸（對(duì)應(yīng)起訊后沒(méi)有復(fù)歸）、是否頻繁起訊、是否有告警信號(hào)（不管是否已復(fù)歸），并要做為缺陷上報(bào)及時(shí)處理。

4　結(jié)論

目前多數(shù)地區(qū)由監(jiān)控人員通過(guò)遠(yuǎn)方起訊、遠(yuǎn)方復(fù)歸檢測(cè)方式來(lái)檢測(cè)載波保護(hù)通道。比較而言，實(shí)現(xiàn)載波保護(hù)通道自動(dòng)檢測(cè)后，工作效率提高了數(shù)倍，而且有效解決了收發(fā)信機(jī)頻繁起訊、長(zhǎng)時(shí)間起訊、收信繼電器長(zhǎng)期動(dòng)作等不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)的老大難問(wèn)題，有很好的應(yīng)用前景。

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賀菲（1977-），男，湖北宜昌人，本科，工程師，主要從事電力調(diào)度自動(dòng)化相關(guān)研究。

Implementation of Automaitic Detection System for Carrier Protection Channel

He Fei1Kou Hongyu1Tan Kai2Wang Fei2
(1. Yichang Power Supply Bureau, Yichang, Hubei443000; 2. Dongfang Electronics, Yantai, Shandong264000)

Abstract Carrier protection channel is required to carry out the channel test every day. The test relies on manual detection in the past, and manual detection cannot be carried out in unattended substations. Remote control may be an alnative, but it is very difficult to implement. In addtion, its reliability and safety is poor. Based on the construction of the carrier protection channel automatic detection system in a regional power network, this paper puts forward a carrier protection channel automatic detection method, which is based on the carrier protection channel automatic detection device and the carrier protection channel abnormality intelligent identification function. It is proved that the carrier protection channel automatic detection system can be widely used in power monitoring and control.

Keywords：high-frequency protection; carrier protection channel; automatic detection; intelligent identification

作者簡(jiǎn)介