中国南方电网有限责任公司超高压输电公司广州局 510405
摘要：电力系统的快速发展使得换流站出现大量的保护装置，继保运维人员在调试保护时需要频繁地修改定值，在对保护进行检修时，也需要对定值进行详细的校核等操作。但目前的继电保护装置屏幕非常小、操作键也只有上下左右等键，操作起来非常不方便，使得对定值修改和核对定值，工作量较大，且容易出错，影响换流站二次系统正常可靠运行。因此有必要研发一套换流站继电保护定值自动核对与修正系统。
关键词：定值核对；继电保护装置；打印接口
一、继电保护装置定值核对工作现状
在广东电网，定值执行管理工作分为几个环节，分别是调度整定计算环节、调度校对环节、现场执行环节、返回确认环节。目前，除了现场执行环节外，其余3个环节均已在线上信息管理系统中实现电子单、审核、确认等信息的流转，而在现场执行环节，仍然需要工作人员现场输入定值并进行定值核对、双方签名确认。
由于继电保护装置定值的数据正确与否将直接影响到电网系统运行方式，对电网安全稳定运行有着重要的意义，因此在定值管理中要求现场工作人员每年定期或者在运行定值发生变化时（执行定值时）对继电保护装置开展运行定值核对工作。目前，换流站定值核对工作都是采用人工核对方式，即继保人员现场打印保护装置定值清单，并与运行人员共同进行朗读、复诵并核对装置打印出来的保护定值清单与调度下发的整定定值单是否一致。经长期应用，该常规核对方式明显存在以下几点不足：
（1）定值核对工作需要使用外接针式打印机打印纸质定值清单，针式打印机打印速度慢，容易出现卡纸、无纸等问题，工作人员常需耗费时间用于检查打印机状态并使其具备打印条件，因此容易造成核对工作效率低下。
（2）定值核对过程为人工核对，所以存在人为错误的情况，一旦该情况发生，继电保护装置必将长期运行错误定值而无法被发现问题，极有可能造成继电保护装置误动或拒动，导致电网事故扩大。
（3）随着电网的不断发展、换流站数量的逐年攀升，继电保护装置日益增多，定值核对工作不可避免地面临着量大、繁琐、人力资源不足等问题，不符合精益化的要求。
二、继电保护定值执行过程中引起误整定情况的因素分析
1.电流互感器变比错误
1.1电流互感器当前变比与定值通知单给定变比不一致
多见于新投运的设备，调试阶段虽然进行了电流互感器的变比试验，但是投运时往往根据负荷情况以及与其他保护的配合情况进行变比选择，不一定和现场接线相符，需要在一次侧改变串联、并联接法或者在二次侧选择适当的抽头，也有的需要在一次侧和二次侧进行组合选择。
1.2支柱式电流互感器和套管式电流互感器变比不一致
主变压器零序过流、间隙零流、线路保护等二次电流可能取自支柱式电流互感器，也可能取自套管式电流互感器，当两者变比不一致时容易造成误整定。
2.保护定值数据执行错误
2.1保护定值中不用的项目未给定具体数值
定值计算人员在处理不用的保护功能时习惯使用“不用”、“退出”等字样代替具体的数值，现场定值执行的保护人员在不熟悉设备的情况下容易发生整定值过大或过小情况，造成保护误动。个别人员甚至错误地认为定值越大越不容易动作，例如将“距离保护阻抗定值”执行为装置允许的最大值，引起保护误动作。
2.2保护定值通知单和现场装置使用的定值单位不同
部分定值项采用某标准值的倍数表示，例如：主变压器差动保护的门槛定值使用高压侧额定电流的倍数表示，而定值通知单中使用绝对值表示，如果不注意两者问的区别就容易发生误整定，导致保护拒动或者误动。
3.同一设备的保护装置安装在不同的地点
（1）断路器三相位置不一致保护应采用断路器本体三相位置不一致保护装置，同时装有断路器辅助保护装置时，时间定值一般仍然和辅助保护定值通知单列在一起，容易导致现场整定人员只在辅助保护装置中进行更改，却遗忘对断路器本体的时间继电器进行校验，造成误整定。
（2）近年来新安装的主变压器，其闭锁调压及启动风冷功能往往靠取自套管电流互感器二次电流的独立电流继电器实现。若执行人员不明情况，将保护定值执行在了微机保护中，就不能起到闭锁调压和启动风冷的作用。
4.保护定值无效
（1）个别继电保护装置在进行整定时会自动退出所有保护，在定值执行完毕后需要手动投入。如果现场人员遗忘或者不熟悉设备就会造成设备无保护运行。
（2）低频低压减载装置定值应按阶梯原则整定14，：即下一轮定值≤上一轮定值，若无上一轮定值，则应整定为等同启动值，否则将造成不正确动作。同理，保护定值中分段的电流项、阻抗项也应按阶梯原则整定。例如湘能许继的某型号装置，定值更改完毕后，将其不用的低频一轮整定为45Hz，而在用的低频二轮整定为48．5Hz，再传动时发现如果低频一轮不动作则低频二轮也不动作，直至频率降至45Hz以下时，两轮才同时动作。
（3）各项定值数值如果超过保护装置生产厂家定值清单所要求的规定范围，定值将不能正确固化，进而引起保护的不正确动作。
5.控制字、跳闸矩阵执行错误
（1）保护定值中控制字不明确，定值计算人员在不清楚控制字功能的情况下整定为“现场给定”字样。执行人员往往将这部分忽略，保持出厂定值，导致保护功能投退异常。
（2）只给定控制字含义，没有给定具体整定值（置0或置1），由于保护装置生产厂家控制字含义各不相同，导致继电保护人员理解错误，造成误整定，特别是主变压器保护中有关方向指向的控制字，需要核实清楚。
（3）由4位16进制组成的控制字未给定具体值时，需要现场执行人员按照控制字含义计算具体定值，如果错位或顺序相反都会导致误整定。
（4）定值通知单中如果没有给出具体的跳闸矩阵整定值，而是仅仅给定了需要跳闸的断路器编号，就需要在调试过程中进行传动试验以便正确整定，否则会造成误整定。
三、一种智能定值核对打印装置的研发与应用
1.保护定值自动核对系统的简要说明
图1是保护定值自动核对系统结构简图。首先，在保护装置处，通过面板操作打印定值功能可获取当前运行定值打印数据，打印数据通过串口转换输入至核对终端。其次，从广东电网生产管理系统中的定值执行模块可以收集当前换流站全部保护装置的正式整定定值单，并在核对终端中形成待校验的电子化定值单库。核对终端通过文本（定值名称+数值）比较运行定值与整定定值是否一致。
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图 1 保护定值自动核对系统结构简图
2.保护装置运行定值的获取
2.1保护装置定值打印功能
目前，换流站继电保护装置都含有定值查看及打印的功能。为了实现定值打印功能，一般每台保护装置都会配备一台打印机，打印机的连接方式分为并口（CN36）和串口（RS232）。目前，绝大多数保护装置都是采取串口（RS232）连接方式，打印数据采用针式打印机控制语言的通用协议ESC/POS指令集，汉字部分采用GB_2312字符集汉字编码标准。当人员在保护装置操作面板上选择定值打印时，继电保护装置将打印数据以固定波特率（一般为4800bps、9600bps、14400bps）通过串口将内容发送至打印机处，打印机随后对接收的数据进行解码。
2.2运行定值传输的硬件通道
继电保护装置与打印机之间通过串口线进行硬件连接，其打印机接口类型一般为DB25孔。当需进行运行定值传输时，通过采用一条RS-232串口转USB传输线，其一端接口类型为DB25，另一端接口类型为USB，由此可实现保护定值核对终端与保护装置的连接，构成运行定值传输的数据通道。该USB串口为虚拟串口，与DB25串口不同，其在核对终端中并非常开串口。
2.3运行定值获取的实现
在核对终端上通过软件打开USB虚拟串口，然后工作人员在保护装置上操作定值打印功能，可将保护装置的运行定值传输至核对终端，接收并存储为一个TXT文件。因为保护装置传输的打印数据是采用针式打印机控制语言的通用协议ESC/POS指令集，汉字部分采用GB_2312字符集汉字编码标准，核对终端对打印数据进行解码，只保留GBK编码字符集部分，所以TXT文件内容与打印机输出内容完全一致。核对终端进行保护定值核对时将自动调取该TXT文件的内容，将其与整定定值比较，以实现保护定值核对。
3.保护装置整定定值的获取
在广东电网安全生产信息系统中，设有专门的定值执行管理模块。当调度将整定定值下发时，工作人员可在该模块下载整定定值单。一般来说，所有运行的继电保护装置整定定值单都可在该模块中查询到，且整定定值单内定值名称与数值会严格按照规范进行命名和设定。因此，整定定值单可从定值执行管理模块中获得，整定定值单文件格式大多数为XLS，少数为PDF。
将获取的整定定值单文件存入核对终端的一个文件夹中，在开展核对工作时，核对终端将自动召唤该文件夹，并由人工选取被校核的整定定值单文件，由此实现保护装置整定定值的获取。
4.如何实现自动核对
4.1设置定值项模板
由于获取的运行定值文档与保护整定定值文档中信息较多，除了所需要的定值项及对应数值供以核对外，还含有变电站名称、线路名称、保护信号等多种“无关”信息，因此为了更好地匹配定值项、实现信息的准确抓取和核对，核对终端内需要设置定值项模板文件。
一般来说，不同保护型号的保护装置的定值项不相同。该模板内容由对应保护装置的保护定值项构成，且其定值命名方式应严格按照规范要求。一种保护型号的保护装置对应一个定值模板，只要是相同保护型号的保护装置，那么该定值模板便可通用。目前，换流站保护定值核对工作的常态化开展，可针对一个换流站内全部型号保护装置统一制作定值模板，形成变电站定值模板库，当出现保护装置动态变化时，亦可对定值模板库进行更新。
4.2通过定值项模板进行定值核对
完整的自动核对流程如下：保护装置定值核对终端首先导入相应的定值项模板文件，读取文件内容，以定值项名称作为“字典”的键名，然后导入调度下发的正式整定定值单文件，核对终端以模板的定值项名称来正则匹配对应的“字典”的值，形成完整的键-值“字典”，将其称为正式定值“字典”。接着核对终端打开对应的串口，接收保护装置发送的打印数据，通过解码处理，同样以模板的定值项名称正则匹配对应的“字典”的值，形成完整的键-值“字典”，将其称为保护装置定值“字典”。
数据接收完毕后，关闭串口，进行正式定值“字典”与保护装置定值“字典”的值对比，全部核对比较完毕将生成显示核对结果。当保护定值核对结果为不一致时，其运行定值与整定定值一栏的数值将会被标红，便于发现。
4.3增加定值核对报告
在广东电网，当工作人员完成定值核对后，会在打印出来的纸质定值单上签名确认，表示本次定值核对（执行）工作完成。保护装置自动核对终端增加了报告的功能，在定值核对报告中，包括核对人、时间、保护型号、定值单编号、正确率分析等项，用于快速对本次定值核对工作进行总结和记录。
结语
本系统解决了传统人工校核继电保护定值时存在的工作量和人为出错几率大等问题，减少运维人员的工作量，提高操作效率，大大降低人为操作的出错机率，极大程度提高换流站运维工作效率和技术管理水平。
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