王喆 黃海燕

[摘? ? 要]昆明供電局變電運(yùn)行一所利用保護(hù)信息管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)220 kV變電站新上保護(hù)裝置的遠(yuǎn)方修改定值工作，并在保護(hù)信息管理及保護(hù)動(dòng)態(tài)感知兩個(gè)系統(tǒng)召喚定值進(jìn)行一致性結(jié)果比對(duì)通過(guò)，在云南電網(wǎng)范圍內(nèi)率先實(shí)現(xiàn)常規(guī)變電站遠(yuǎn)方修改保護(hù)定值后的“雙確認(rèn)”，這是昆明供電局在省公司“云核對(duì)”技術(shù)上對(duì)常規(guī)變電站遠(yuǎn)方修改定值的創(chuàng)新和突破，為提升常規(guī)變電站繼電保護(hù)工作效率，筑牢電網(wǎng)安全第一道防線打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。核對(duì)是對(duì)電網(wǎng)管理保護(hù)工作的一次全面梳理與檢驗(yàn)，達(dá)到了“以核查保安全”的目的。

[關(guān)鍵詞]保護(hù);研究;探討

[中圖分類號(hào)]TM63 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]2095–6487（2021）07–0–02

Research and Discussion on Automatic Verification of Protection Value

Wang Zhe，Huang Hai-yan

[Abstract]The substation of Kunming Power Supply Bureau uses the protection information management system to modify the fixed value of 220 kV substation protection device， comparing the two system of protection information management and the protection dynamic perception， taking the lead in the system， improving the relay protection efficiency and building the first line of power grid safety. Verification is a comprehensive sorting and inspection of the power grid management and protection work， and achieves the purpose of "verification to ensure safety".

[Keywords]protection; research; discussion

1 壓板投退錯(cuò)誤風(fēng)險(xiǎn)分析

第一類，與選擇保護(hù)啟動(dòng)判別相量相關(guān)或者與選擇定值相關(guān)的壓板，一但投退錯(cuò)誤，將會(huì)在很短時(shí)間內(nèi)（十幾分鐘到幾個(gè)小時(shí)）以非常大的概率發(fā)生誤動(dòng)。代表事件如2003年，某公司220 kVXX變，2號(hào)主變由2025開(kāi)關(guān)代2002開(kāi)關(guān)時(shí)，沒(méi)有正確投退壓板將主變差動(dòng)保護(hù)的判斷電流CT由2002CT切換到主變220 kV側(cè)套管CT，4個(gè)小時(shí)后因?yàn)樨?fù)荷電流變化而導(dǎo)致主變差動(dòng)誤動(dòng)作。

第二類，各種保護(hù)功能壓板及其跳閘出口壓板，因?yàn)榇蟛糠值墓δ芎统隹谡６际窃谕度霠顟B(tài)，投退錯(cuò)誤的，將會(huì)在很長(zhǎng)時(shí)間段里（十幾日甚至幾個(gè)月）以很大概率發(fā)生拒動(dòng)導(dǎo)致后備動(dòng)作，如果是遠(yuǎn)后備則擴(kuò)大事故范圍。例如某供電公司發(fā)生的事故，其主變跳開(kāi)關(guān)的出口壓板未投入，超過(guò)一個(gè)月一直未排雷發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致真發(fā)生故障發(fā)跳閘時(shí)拒動(dòng)，然后后備動(dòng)作，擴(kuò)大事故范圍。

第一類壓板事故非常少，但是確實(shí)還是有一些，比如低頻低壓減載屛有定值選擇壓板。主要應(yīng)該要考慮第二類壓板事故。第二類壓板的投退錯(cuò)誤后的糾錯(cuò)容錯(cuò)時(shí)間非常長(zhǎng)，如果只是在月度檢查的時(shí)候靠人力為主的傳統(tǒng)方式，依靠人的責(zé)任心和經(jīng)驗(yàn)很難發(fā)現(xiàn)壓板投退錯(cuò)誤的情況?；趫D像識(shí)別的二次壓板核對(duì)技術(shù)算是一種探索。另外，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)壓板狀態(tài)在線自動(dòng)核對(duì)，是一種較好的發(fā)展方向。

2 核對(duì)技術(shù)創(chuàng)新探究

繼電保護(hù)裝置和安全自動(dòng)裝置是電網(wǎng)安全的重要防線，是構(gòu)建大電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行立體防御體系的關(guān)鍵設(shè)備，具有數(shù)量基數(shù)大、原理復(fù)雜、技術(shù)環(huán)節(jié)多、管理鏈條長(zhǎng)的特點(diǎn)。例如，繼電保護(hù)定值執(zhí)行分為計(jì)算、發(fā)布、執(zhí)行三個(gè)環(huán)節(jié)。在傳統(tǒng)工作方式下，繼電保護(hù)人員打印定值清單后，到變電站現(xiàn)場(chǎng)逐條輸入、核對(duì)并歸檔。整個(gè)過(guò)程比較煩瑣，要消耗大量的時(shí)間和人力。目前，在繼電保護(hù)班組的日常工作中，修改定值工作占全部工作量的30%～50%，且很難保證定值執(zhí)行準(zhǔn)確率達(dá)到100%。

隨著社會(huì)的發(fā)展，人們更加注重電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全問(wèn)題，繼電保護(hù)裝置非常重要，在電力系統(tǒng)中發(fā)揮著重要的作用。無(wú)論是國(guó)內(nèi)還是國(guó)際上的一些實(shí)際事件證明，一般的，如果發(fā)生停電的范圍較大，且是大型設(shè)備引起的故障，其中重要的原因就是繼電保護(hù)裝置設(shè)置不合理，沒(méi)能達(dá)到相關(guān)的要求。在實(shí)際的操作運(yùn)行中，繼電保護(hù)裝置的定值和各項(xiàng)性能指標(biāo)是在其不運(yùn)行的狀態(tài)下獲得的最大值與最小值，一般在運(yùn)行中不進(jìn)行調(diào)整?？墒?，在系統(tǒng)實(shí)際的運(yùn)行過(guò)程中，系統(tǒng)的運(yùn)作不斷發(fā)生變化，特別是在比較特殊的運(yùn)作情況下，系統(tǒng)中設(shè)定的一些固定的標(biāo)準(zhǔn)與數(shù)據(jù)有可能不夠靈敏，同時(shí)也不符合當(dāng)時(shí)的運(yùn)行狀況，這樣就有可能增加發(fā)生安全隱患的可能。數(shù)據(jù)或者標(biāo)準(zhǔn)如果不能及時(shí)調(diào)整或者變化，就有可能發(fā)生更大規(guī)模的停電事故。所以，要真正保證電力系統(tǒng)安全有序的運(yùn)行，引進(jìn)與采用了在線校核的方式與程序。所謂的在線校核就是指以實(shí)際的運(yùn)行數(shù)據(jù)與依據(jù)，對(duì)實(shí)時(shí)的運(yùn)行狀況進(jìn)行針對(duì)性的保護(hù)性能的核準(zhǔn)，從而能夠保證系統(tǒng)運(yùn)行的安全性。隨著人們生活質(zhì)量的提高，人們對(duì)電力電網(wǎng)的質(zhì)量要求也越來(lái)越高，在電力工程中已經(jīng)建設(shè)了電網(wǎng)專有的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)和電網(wǎng)自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，系統(tǒng)能夠?qū)﹄娋W(wǎng)實(shí)際的運(yùn)行數(shù)據(jù)與信息進(jìn)行比較詳細(xì)的記錄與采集，從而為在線校核準(zhǔn)備了數(shù)據(jù)依據(jù)。并且，當(dāng)前計(jì)算機(jī)技術(shù)水平不斷提高，硬件也日益發(fā)展，這就使軟件開(kāi)發(fā)變得快捷且便利。在上述這樣的環(huán)境下，給在線校核提供了可靠的依據(jù)與前提，并保證了外部條件的充足。

實(shí)現(xiàn)圖像識(shí)別節(jié)點(diǎn)接口開(kāi)發(fā)調(diào)試及聯(lián)合調(diào)試。保護(hù)壓板識(shí)別核對(duì)APP制作基于深度學(xué)習(xí)的大數(shù)據(jù)圖像識(shí)別、機(jī)器視覺(jué)應(yīng)用、視覺(jué)檢測(cè)質(zhì)量管理、圖形圖像處理等應(yīng)用領(lǐng)域的研究和開(kāi)發(fā)，為工業(yè)裝備裝上“大腦”和“眼睛”。

開(kāi)發(fā)的X光、可見(jiàn)光、紅外工業(yè)保護(hù)壓板識(shí)別核對(duì)APP系統(tǒng)，集成了圖像處理、大數(shù)據(jù)、特征提取、智能識(shí)別的專業(yè)算法，為工業(yè)智能視覺(jué)、無(wú)損檢測(cè)、工業(yè)探傷、結(jié)構(gòu)分析等應(yīng)用提供完整解決方案。實(shí)現(xiàn)復(fù)雜環(huán)境背景下，高識(shí)別率、高精度、高效率、全自動(dòng)圖像特征的檢測(cè)和識(shí)別。

在APP上只要用攝像頭掃一下變電設(shè)備條碼，變電設(shè)備相關(guān)信息和質(zhì)量抽檢結(jié)果就會(huì)在屏幕上顯示，并提示一些高檔變電設(shè)備的鑒別方法，現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收可以據(jù)此來(lái)甄別手中的變電設(shè)備真假。

電力系統(tǒng)中所具有的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涔δ軐?shí)際上就是指對(duì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的搜索功能。在很多應(yīng)用程序中，繼電保護(hù)的定值都是以網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)的導(dǎo)納矩陣為基礎(chǔ)的，所以對(duì)于繼電保護(hù)的定值在線整定首先要解決的問(wèn)題就是看其網(wǎng)絡(luò)的接線能否建立導(dǎo)納矩陣，但是這些矩陣不是單獨(dú)存在的，而是對(duì)于每一個(gè)矩陣的子系統(tǒng)都要進(jìn)行分別的計(jì)算，這就要對(duì)子系統(tǒng)進(jìn)行搜索，此時(shí)運(yùn)用了電力系統(tǒng)的中的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涔δ?。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渌南到y(tǒng)設(shè)備有很多種，其根本的任務(wù)就是對(duì)系統(tǒng)設(shè)備中的開(kāi)關(guān)、母線、發(fā)電機(jī)等進(jìn)行連通性的識(shí)別，對(duì)開(kāi)關(guān)信息的變化進(jìn)行在線處理。自動(dòng)劃分子系統(tǒng)的數(shù)量和計(jì)算用的結(jié)點(diǎn)數(shù)，以此形成新的網(wǎng)絡(luò)接線，為有關(guān)的應(yīng)用程序提供這種新網(wǎng)絡(luò)接線中的信息和數(shù)據(jù)。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渌哂械娜蝿?wù)就能發(fā)現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠軌蚩焖?、?zhǔn)確的對(duì)大量的繼電保護(hù)定值進(jìn)行復(fù)雜的邏輯運(yùn)算，同時(shí)還能提供在線潮流、短路電流的在線計(jì)算和在線狀態(tài)下定值的估計(jì)，對(duì)于繼電保護(hù)定值的在線整定具有很強(qiáng)的實(shí)用性。

傳統(tǒng)保護(hù)定值修改工作至少需要半天至一天的時(shí)間，工作過(guò)程枯燥、費(fèi)時(shí)費(fèi)力、出錯(cuò)幾率大，且難以保證執(zhí)行定值的準(zhǔn)確率。保護(hù)裝置本身均具備遠(yuǎn)方修改定值功能，且保護(hù)信息管理系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方修改定值同時(shí)召喚定值進(jìn)行一次定值核對(duì)功能，但云南電網(wǎng)范圍內(nèi)遲遲未找到另外一種確認(rèn)手段，無(wú)法滿足《安規(guī)》要求的遙控后的兩個(gè)指示同時(shí)發(fā)生相應(yīng)變化，這也成為困擾保護(hù)專業(yè)多年的技術(shù)難題。今年公司為解決常規(guī)站保護(hù)信息子站聯(lián)通率低的問(wèn)題，試點(diǎn)開(kāi)展了兩座變電站繼電保護(hù)動(dòng)態(tài)感知系統(tǒng)的安裝調(diào)試，此系統(tǒng)可將現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)裝置的打印報(bào)告通過(guò)采集裝置上送主站系統(tǒng)，在考慮到打印報(bào)告會(huì)包含現(xiàn)場(chǎng)裝置的定值清單后，昆明供電局主動(dòng)試點(diǎn)，確定此系統(tǒng)作為保護(hù)定值的另一種確認(rèn)手段進(jìn)行研發(fā)，通過(guò)對(duì)打印報(bào)告進(jìn)行解析即現(xiàn)了對(duì)現(xiàn)場(chǎng)裝置定值的再次確認(rèn)。有了確認(rèn)手段，后面攻克的難點(diǎn)就在于如何才能讓裝置在僅定值更改就可自動(dòng)打印，調(diào)控中心、運(yùn)檢部、變電檢修中心多次邀請(qǐng)電科院及保護(hù)廠家進(jìn)行研討，并在大楊站新上南瑞繼保一套保護(hù)裝置完成研發(fā)試點(diǎn)，最終實(shí)現(xiàn)了保護(hù)修改定值后的裝置自動(dòng)打印。

3 定值識(shí)別研制過(guò)程

物聯(lián)網(wǎng)（IoT，Internet of Things）是對(duì)互聯(lián)網(wǎng)的延伸和擴(kuò)展，通過(guò)將各種信息傳感設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合，形成一個(gè)巨大的實(shí)體網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)跨越時(shí)間、空間、人、機(jī)、物的互聯(lián)互通。隨著物聯(lián)網(wǎng)在不同領(lǐng)域中的運(yùn)用逐漸成熟，物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)與人們的日常生活息息相關(guān)。新的物聯(lián)網(wǎng)模式可以優(yōu)化原有的流程，簡(jiǎn)化很多工作環(huán)節(jié)。

以日常家庭生活最常見(jiàn)的交電費(fèi)為例，在過(guò)去，交電費(fèi)這件事的效率是非常低的。電力公司需要定期派專人到每家每戶保護(hù)定值圖像識(shí)別的數(shù)據(jù)，核對(duì)歷史數(shù)據(jù)和使用數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)進(jìn)行整理后，每個(gè)住戶再按期進(jìn)行交費(fèi)。由于老電表建設(shè)分布在每家每戶，電力公司統(tǒng)一管理是一件難度巨大的事，而如果嘗試直接將老電表更換為更先進(jìn)的智慧電表，又是個(gè)耗費(fèi)財(cái)力的大工程。

外掛式設(shè)備能夠在老電表的基礎(chǔ)上，直接為老電表進(jìn)行功能升級(jí)，通過(guò)引入物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，“入戶難、成本高、效率低”等問(wèn)題，得到了優(yōu)化和改善。智能圖像識(shí)別保護(hù)定值圖像識(shí)別設(shè)備，保護(hù)定值圖像識(shí)別為某通訊企業(yè)研發(fā)設(shè)計(jì)了一款智能圖像識(shí)別保護(hù)定值圖像識(shí)別終端，該終端是一款“物聯(lián)感”十足的產(chǎn)品，采用外掛式集成結(jié)構(gòu)，無(wú)需更換電表，直接在原有電表的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)“云-管-端”，實(shí)現(xiàn)電表和工作人員之間的遠(yuǎn)程操作，優(yōu)化電務(wù)管理工作。

應(yīng)用層的設(shè)備是物聯(lián)網(wǎng)中重要的一環(huán)。，智能保護(hù)定值圖像識(shí)別產(chǎn)品保護(hù)定值圖像識(shí)別在正式開(kāi)展該款產(chǎn)品的設(shè)計(jì)工作之前，對(duì)智能保護(hù)定值圖像識(shí)別解決方案進(jìn)行了詳盡的研究。通過(guò)設(shè)計(jì)工作，需要解決以下4個(gè)難點(diǎn)：尺寸與電表兼容，外觀契合且不應(yīng)過(guò)于笨重;應(yīng)對(duì)不同安裝環(huán)境，有多種安裝方式;具備極佳的防水、防塵能力，可適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境;能長(zhǎng)時(shí)間緊密的附著在電表上，無(wú)設(shè)備掉落的風(fēng)險(xiǎn)。

3.1 外觀、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

帶著明確的設(shè)計(jì)目標(biāo)，外觀設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)先后展開(kāi)了三輪設(shè)計(jì)方案推導(dǎo)工作，最終確定的方案以簡(jiǎn)潔、可實(shí)現(xiàn)為基調(diào)，外觀簡(jiǎn)潔大方。固定夾部分采用弧線設(shè)計(jì)，合理增加了架子與電表的接觸面積，使固定的摩擦力更大。電池蓋可拆卸，用一顆螺絲固定，方便拆卸、安裝。

3.2 硬件研發(fā)

硬件系統(tǒng)中包含了多個(gè)模塊，保護(hù)定值圖像識(shí)別硬件研發(fā)團(tuán)隊(duì)根據(jù)產(chǎn)品已確定的功能需求及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，依次對(duì)各個(gè)硬件模塊展開(kāi)設(shè)計(jì)工作。

電源模塊，考慮到電量耗盡風(fēng)險(xiǎn)因素，綜合充電及電池供電方式。保證在每天拍一張圖片的情況下，能夠支持機(jī)器使用3～5年，并帶有低電量自動(dòng)上報(bào)功能。

通訊模塊，根據(jù)應(yīng)用需求設(shè)計(jì)了中國(guó)移動(dòng)NB-IoT、中國(guó)電信NB-IoT、GPRS三種通信選型，并可做到靈活更換，保證任何環(huán)境下數(shù)據(jù)可傳輸，每照片傳輸時(shí)長(zhǎng)小于150s。

鏡頭模塊，鏡頭能保證使用信息的上傳，因此清晰度十分重要。選取合適的鏡頭，搭配補(bǔ)光方案。

防盜模塊，增加防盜感應(yīng)，保證機(jī)器的安全性。

組裝方式及材料選型，采用后裝模式，掛于電表外側(cè)，采用卡接方式。選擇合適的機(jī)器外殼材料，保證阻燃性，適應(yīng)溫度變化，同時(shí)能夠防靜電防電磁干擾。

3.3 軟件功能實(shí)現(xiàn)

前期調(diào)研及硬件設(shè)計(jì)工作階段解決了產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)的問(wèn)題，接下來(lái)就是與產(chǎn)品相匹配的軟件開(kāi)發(fā)工作。嵌入式軟件的開(kāi)發(fā)需要與產(chǎn)品屬性及功能完美適配，與產(chǎn)品功能的實(shí)現(xiàn)息息相關(guān)。此次軟件開(kāi)發(fā)工作規(guī)劃了五大功能，包含保護(hù)定值圖像識(shí)別規(guī)則、紅外通訊、設(shè)備監(jiān)控，數(shù)據(jù)管理等功能，可以更好地輔助硬件實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品功能。

通過(guò)本次研發(fā)，保護(hù)定值圖像識(shí)別最終為變電工作人員交付了成熟的產(chǎn)品，該產(chǎn)品可以作為智慧電力管理過(guò)程中的有力助手，用新技術(shù)和新形式為傳統(tǒng)的電力管理工作賦能。

4 結(jié)語(yǔ)

保護(hù)定值的“雙確認(rèn)”解決了傳統(tǒng)繼電保護(hù)作業(yè)的技術(shù)難題，錦上添花的是還通過(guò)調(diào)控云系統(tǒng)的保護(hù)定值校核模塊，對(duì)兩個(gè)系統(tǒng)的定值數(shù)據(jù)進(jìn)行同步解析，實(shí)現(xiàn)了“云端自動(dòng)校核”。“雙確認(rèn)”+“云校核”的工作模式應(yīng)用后，大幅提高了電網(wǎng)繼電保護(hù)裝置修改定值的工作效率及工作質(zhì)量，同時(shí)定值安全性也得到了重要保障。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉高明.保護(hù)定值在線校核系統(tǒng)快速算法的研究[D].北京：華北電力大學(xué)，2014.

[2] 宋東明，吳鵬，呂俊紅，等.保護(hù)定值自動(dòng)輸入和核對(duì)技術(shù)探究[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2020（20）：56.