发电机保护自动校验系统在发电厂的应用

０ 引言

电力系统继电保护等二次设备在电网稳定运行中起着举足轻重的作用，但保护装置自身可能存在一定缺陷，随着运行时间的增加，潜在问题逐一显现。继电保护定期校验是发现和处理各种潜在缺陷的重要手段［１］。发电机继电保护装置（以下简称发电机保护装置）是一种在电力系统中发电机发生故障或不正常运行时，动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动化装置。根据 ＤＬ／Ｔ９９５—２０１６《继电保护和电网安全自动装置检验规程》的 要 求，需 对 发 电 机 保护装置进行定期校验。保护设备定期校验的主要目的是发现并处理隐性缺陷［２］。按照常规的校验模式，维护人员使用继电保护测试仪（以下简称继保测试仪），根据不同的保护类型，手动接线，通入电压电流，查看保护动作情况，记录校验 数 据， 整 理 校 验 报 告。 整个过程完全为手动操作，对维护人员的技术水平要求较高。在校验过程中还可能存在人因失误，比如误操作导致人为加入过大的电压或电流而损坏被校设备。与此同时，对于有多台同一个型号装置的情况，需换相重复操作多次，增加了维护人员的工作量。为提高工作效率，本文介绍一套发电机保护自动校验系统，以实现发电机保护的自动校验。

１ 技术思路

某电厂现有继保测试仪为广州昂立公司生产的 ＡＤ６６１型三相继保测试仪。发电机保护装置为南京南瑞继保公司生产的 ＲＣＳ－９８５Ｇ型发电机继电保护设备。通过在定制的工控机上安装专用计算机软件，实现与上述继保测试仪和发电机保护装置的通信，控制继保测试仪给发电机保护装置加量，可远程读取并更改保护装置的定值。将原保护功能校验过程转变为逐个保护软件脚本，维护人员通过人机界面控制脚本的执行，实现连续、自动校验保护功能。技术思路如图１所示。

２ 系统构成

该发电机保护自动校验系统分为硬件和软件两部分。

如图２所示，硬件部分为定制的高性能 Ｗｉｎｄｏｗｓ平台工控机。该工控机为全金属封闭式标准机箱，抗干扰性强，具备 ＲＪ４５和 ＶＧＡ 接口，能接入通用鼠标和键盘，其外形结构如图３所 示。 软件部分主要分为界面和算法两大类程序。界面类程序采用 ＱＴ４．５软 件开 发，算 法 类 程 序 采 用

Ｐｙｔｈｏｎ２．７开发。界面程序通过调用具有算法功能的动态链接库，即 ＤＬＬ文件，来实现软件部分的功能。

３ 系统原理

３．１ 工控机对继保测试仪的控制

继保测试仪是保护功能校验过程中的重要部分，发电机保护自动校验系统开发了控制继保测试仪加量的通信模块。该模块可控制测试仪输出特定的模拟量，以实现对不同保护功能的校验。加量方式包括常规加量、递变加量、状态序列加量、谐波加量。工控机对继保测试仪的控制流程如图４所示。

（１）常规加量 方 式：继保测试仪输出固定幅值、相 角和频率的交流电压电流。

（２）递变加量 方 式：继保测试仪输出一个初始的交流电压电流值后，按设定的变化通道、通道变化步长、每步变化时间间隔等参数来改变输出值的大小。

（３）状态序列 方 式：继保测试仪有几个输出状态，设定每个状态输出的值，按时间序列切换不同的输出状态。

（４）谐波加量 方 式：继保测试仪按设定的基波和各次谐波值输出交流电压电流。

３．２ 工控机对发电机保护装置的控制

为实现自动校验，必须可远程读取和更改保护装置的定值。发电机保护装置采用串口、串口１０３规约与上位机进行通信。由于串口１０３规约的通信机制会导致通信过程过于 冗 长，因 此 采 用 ＤＢＧ２０００的通信协议与保护装置 进行通信。此协议的优点是通信效率高、读写定值时间短。工控机按设定的串口号和波特率与发电机保护装置建立连接，进行必要的初始化。当检测到读定值命令时，工控机下发读定值命令给发电机保护装置，根据返回的数据检索需要读取的定值，并返回定值数据。当检测到写定值命令时，工控机先找出待写入定值的地址，然后下发写命令，根据返回的数据判断写定值操作是否成功。工控机对发电机保护装置的控制过程如图５所示。

４ 实际效果

该系统经某电厂大修实际应用，达到了预期效果，具体优点如下。

（１）有效解决了人员技能因素对校验工作的制约影响。使用自动校验系统后，对维护人员的技术门槛要求降低，不再要求维护人员具备继电保护专业知识，只需根据自动校验系统图形界面的提示校线接线即可。

（２）有效解决了工作时间对校验工作的制约影响。使用自动校验装置后，即使大修时校验工作被安排在半夜，也不会对维护人员精神状态产生较大影响。

（３）有效提高了工作 效 率，建立了标准化流程，防 止出现漏校、误校 的 情 况。操作人员仅需根据软件界面提示进行接线，可对校验进度和顺序进行适应性调整，监护人员则使用维护规程在旁进行监护，*大限度降低人在校验过程中 的 干 涉 程 度，减 少 人 因 失 误。使 用 自 动 校验系统后，发电机保护校验时间从３天 降 至０．５天，效果明显。

（４）有效保证了试验报告的客观、规 范、完 整 性。每次自动校验完成后，维护人员可根据需要，直接生成校验报告，免去整理报告带来的繁锁，且校验的原始数据存储在软件加密文件中，保证了原始数据的真实性。

５ 结语

本文介绍了通过使用计算软件编程技术，将现有继保测试仪与发电机保护装置进行互联互通，执行预置的软件脚本，达到发电机保护自动校验的目的。该系统将人工操作转变为自动化控制，降低了维护人员的技术门槛，节约了时间，减少了人因失误，解决了外委该项工作对电厂造成的经 济 负 担， 同时也是对常规维护方式的一种**突破。