电网继电保护信息集中管理系统在海上石油平台的应用

电网继电保护信息集中管理系统在海上石油平台的应用

刘诗扬

中海石油（中国）有限公司天津分公司天津300452

摘要：电网继电保护信息集中管理系统针对海上石油平台继电保护装置可以实现继电保护装置数据、图形、表格、文件等的输入、查询、修改、删除、浏览，并且把电网继电保护管理工作之中存在的对象层次多、结构复杂、各层较详细的保护分工、一、二次设备参数和运行状态数据量繁多等进行集中分析和管理,大大提高了工作效率和数据使用的准确性，保证整个油田电网系统保护的安全和稳定性。

关键词：电网；继电保护器；集中管理；

1前言

近些年来，电力行业表现为迅速发展的状况，自动化与电力行业的紧密结合有利于提升自动化操控水平。对于电力体系中的配电柜而言，综合保护器应当能起到综合控制、调节以及保护的性能，从而构成了整个系统不可或缺的关键部分[1]。继电保护装置在电力系统中主要负责电力系统的安全可靠运行,当电力系统发生故障或危及其安全运行的事件时,继电保护装置能及时发出告警信号,或直接发出跳闸命令以终止事件用于快速切除故障,消除不正常状况的重要自动化技术和设备。并且继电保护装置还具备测量及电能质量监控、事件记录及故障录波、人机交流及显示通讯功能[2]。

继电保护工作作为电网工作中的一个重要组成部分,其工作责任大、技术性强、任务繁重。继电保护工作人员每天面对诸如电网结构、保护配置、设备投退、运行方式变化及故障情况等各种信息,对它们进行正确的分析、处理和统计,工作十分繁重,并且上下级局之间、局与各厂站之间存在着许多重复性数据录入及维护工作。所以开发继电保护信息管理系统已成为电网发展的一个必然要求,为在保证电力系统可靠供电和减少人工操作、提升电网运行管理效率等方面起到至关重要的作用[3]。

目前海上电网的继电保护装置均为分散独立的产品,其信息输出方式形式单一，主要靠工程师携带笔记本到现场进行定值读取，同时，对综合保护器定值的信息的保存、检、再利用等都相当困难。海上电网在发生严重故障或复杂故障的情况下，电力调度和电气工程师需要及时准确地了解故障情况，快速地判断故障发生的地点、性质及严重程度，科学地分析故障原因，并采取及时正确的措施缩小故障范围、避免事故扩大、减少故障损失，这些都要求建设一个技术先进、安全性高、可靠实用、开放性好、可扩展性强的继电保护信息集中管理系统，实现继电保护运行管理、故障分析、辅助决策等主要功能，并与现有的EMS/DMS系统等互联互通。

2技术简介

2.1电网继电保护信息集中管理系统组成

2.1.1系统硬件结构组成

电网继电保护信息集中管理系统硬件结构上主要分为主要由6个部分组成：

1)EMS/DMS/SCADA系统服务器，其遵循全网实时信息共享开发，按FTP协议定期发送EMS实时数据、电网模型数据、图形数据到网段映射服务器上，本系统为获取上述数据开发了相应的实时跟踪服务，对于有变化的数据自动实现相应更新。

2)第三方继电保护整定计算软件服务器，系统提供两种接口方式适应于第三方对外发布数据的格式：一种对方按标准电网运行数据交换规范提供电网模型、图形、保护定值按FPT协议发送数据，本系统提供对应的实时服务，完成接受相应的数据进行更新；另一种对方没有提供访问接口文件，开发专用接口程序可以直接从使用的数据库中获取相应的模型数据、图形数据、保护定值数据，完成接受的数据进行更新。

3)数据服务器1和2是互为备用，保存本系统数据到数据库中并提供访问数据服务功能，本系统选用oracle大型商业数据库作为存储系统所需的全部数据。

4)按任务均衡并行应用服务器，为访问客户端应用任务响应需要，提供并行算法快速将大任务进行均衡分解为多个小任务，有多个计算机或多个CUP分担完成，反馈客户端应用程序，提高运算速度满足任务实时性要求。

5)继电保护工作站为继电保护专工使用本系统的客户端，可以存在多个同时运行的工作站为多人服务，是使用本系统的客户界面，主要完成系统维护数据、单独故障计算、整定计算、整定方式定值性能校核计算、在线方式模式和在线研究模式定值校验计算等全部功能。

6)在线校验调度工作站为调度员使用本系统的客户端，可以存在多个同时运行的工作站为多人服务，主要在线监视当前运行方式下在线模式定值校验计算功能，启动在线方式有自动跟踪方式改变自动启动、手动启动两种方法。

2.1.2系统软件结构组成

电网继电保护信息集中管理系统软件结构主要采用三层结构的软件体系架构，组件化的软件设计，完全面向对象的设计与实现，使用ORACLE商业数据库作为数据访问平台，能够充分的表达用户需求，实现复杂的业务流程，同时，可以保证系统的可持续发展性和稳定性。

ORACLE数据库的特点：

1)ORACLE7.X以来引入了共享SQL和多线索服务器体系结构，减少了资源的占用，增强了ORACLE的能力；

2)提供了基于角色分工的安全保密管理。在数据库管理功能、完整性检查、安全性、一致性方便具有良好表现；

3)支持大量多媒体数据，如二进制图形、声音、动画以及多维数据结构等；

4)提供了新的分布式数据库能力。可通过网络较方便地读写远端数据库里的数据，并有对称复制的技术。

2.2电网继电保护信息集中管理系统功能

电网继电保护信息集中管理系统主要分为两大主要功能即数据管理与定值的在线校核功能。

2.2.1电网继电保护信息集中管理功能

继电保护作为海上电网的第一道防线，除在故障时按照定值快速切除故障点等基本功能以外，也可以进行部分的故障录波功能，因此，继电保护信息集中管理系统针对如何有效的管理继电保护的定值和充分发挥继电保护功能，对继电保护进行全面管理，继电保护信息集中管理主要提供继电保护运行监视、保护定值全景展示、继电保护定值评估、保护定值级差分析、保护定值查询、保护定值单查询、保护校验记录查询等七个主要功能。

2.2.2电网继电保护定值在线校核功能

在线校核是获取电力系统实时数据，对当前系统中各种继电保护定值的性能进行在线校验过程[4]。电网继电保护定值在线校核系统开发主要功能：能够读取当前保护定值，使用灵活断面数据切换方式，对当前实际运行方式、整定选定的运行方式。

1)进行保护定值选择性保护范围精确计算（使用感受法快速计算各种定值及配合定值对应保护延伸范围）；

2)进行横向时序保护动作时间配合校验（对保护安装处各原理由低时序到高时序配合关系正确性校验）；

3)进行线路与线路及主变、主变与线路存在纵向配合关系的保护动作时间配合校验；

4)进行包括启动项在内的全部保护项，按照动作轨迹进行近后备、反方向、远后备自适应灵敏度校验；

5)进行按电压等级、设备类型、保护原理、保护时序系统要求的速动性指标，校验测量保护的速动性；

6)进行按被保护设备可能故障点，校验是否存在死区、有哪些保护能够动作其灵敏度如何、动作时限如何，并使用动作保护时序图的方式展现动作保护时序关系；

7)进行指定保护项定值，使用图形化展开扫描保护延伸设备，计算保护定值在各种故障类型下精确保护范围，直观看到保护选择性的保护延伸范围；

8)进行综合选定设备或全网设备，按照被保护设备配置保护整定规则满足保护边界、保护选择、保护灵敏度生成故障点集，再转换为仿真故障点集，校验保护的选择性、灵敏性、时序配合是否存在问题；解决了在整定审核环节，验证整定方案是否合理和纠正了误整定的错误，同时通过与EMS实现接口，解决了在线电网运行方式下校验整定值的保护范围、选择性、灵敏性和保护配合时序存在的问题，起到当前运行方式下保护定值不合理预警功效；

9)校验结果上传到EMS系统，向海上调度人员直观的反映出保护定值校验结果。

2.3电网继电保护信息集中管理系统客户端的搭建

根据锦州9-3油田CEPD平台的综合保护器的种类和型号进行电网继电保护信息集中管理的系统网络搭建，其网络构架如下图：

网络搭建完成后，将各类型的综合保护器的地址进行的统一规划，并通过软件把定值配置到Modbus寄存器中的综合保护器进行配置，同时确保综合保护器串口九针链接完好。利用通讯测试仪对串口服务器连接的所有综合保护器进行通信测试，核对继保信息管理系统数据，对继电保护校核服务器安装及系统调试。

利用锦州9-3油田EMS系统客户端电脑拷贝客户端文件即可进入到客户端的上位机程序画面，对油田的继电保护信息进行集中管理。完成了对继电保护运行监视、保护定值全景展示、继电保护定值评估、继电保护定值查询和继电保护定值单及校验记录查询，把各个平台分散的继电保护统一起来做到分散控制、集中管理，实现对继电保护的自动化管理如图，辅助电力调度人员正确调度操作。

2.4电网继电保护信息集中管理系统排查出的问题

继电保护设备对保护电网安全运行尤为重要，而继电保护设备正确的整定值计算和设置是保证继电保护设备正确动作切除电网故障的关键[5]。平台电气人员通过电网继电保护信息集中管理系统的在线查询定值功能和在线校核功能发现问题如下：

1)中压盘柜VCB108/VCB109/VCB110的继电保护器P127装置过流1段和过流2段之间的定值设置反了，过流1段的定值为过流2段的定值；

2)中压盘柜VCB112的低压保护1段功能为未投入；

3)发电机出口继电保护器P343的负序过流保护与负序过热保护混淆，需要投入的为负序过热保护，但是却投入了负序过流保护。

通过电网继电保护信息集中管理系统的校核与查询，及时发现了电网定值设定的错误和不匹配的情况，可以第一时间对定值进行了修正。只有合理配置继电保护定值才能反应各种故障下的主保护和后被保护，正确的保护定值计算，才能实现继保的选择性、速动性、灵敏性、可靠性，同时确保海上电网的安全生产。

3结束语

继电保护装置的运行可靠性直接关系到整个电力系统的安全、有效运行[6]。海上电网继电保护信息集中管理系统获取电力系统实时数据，集成继电保护定值在线查看、在线校核、在线预警、故障分析等于一体的继电保护信息集中管理系统，实现了继电保护定值适应性的实时在线监视，改变了继电保护现有整定计算工作模式，杜绝定值整定事故隐患，提高了继电保护装置实际运行定值的正确性和安全性，防止运行方式变化而导致的继电保护不正确动作，增强了现场电气工程师、电力调度人员对继电保护实时运行状态信息的掌握，为电力调度系统提供决策支撑，提升了油田电力安全保护系统的可靠性。

参考文献

[1]王宝平.浅析配电柜综合保护器技术的改造与应用【J】.工业技术，2018(4):32.

[2]罗丽萍.浅谈高压防爆开关综合保护器的主要功能及保护原理【J】.科学传播，2010(17):41.

[3]刘全，熊红英，廖晓春.录波定值远程在线修改和校核系统的设计【J】.云南电力技术，2017（45）：48.

[4]吕静，魏华.电力系统继电保护中一种新型在线校核方法的研究【J】.电气应用，2006（25）：59.

[5]盛海华，赵纪元，奚洪磊.适应智能电网继电保护定值的在线管控方案【J】.电力系统自动化，2016(15):154.

[6]李杰.探讨继电保护装置的可靠性【J】.通讯世界，2016（1）：253.