继电保护装置选配功能的设计与实现

继电保护装置选配功能的设计与实现

牛慧芳

国网山西省电力公司太原供电公司 山西省 太原市 030012

摘要：由于电力系统自身的复杂性和特殊性，不同地区用户对继电保护的需求也不相同。因此，在规范中提出了将非共性的保护功能定义为选配功能。在工程现场中会出现多个选配功能的组合，如果二次设备生产厂家依据每个变电站特殊需求，定制化的研发继电保护产品，需要将所有不同选配进行组合开发，同时需要对各种配置进行管理，严重增加了研发和配置工作量，同时很难实现现场的快速响应。为了有效地解决地区化差异带来的产品多样化和工作复杂度，依据国家电网的标准化设计规范中的选配功能划分，本文提出了一种基于选配功能的继电保护装置设计思路和实现方式。

关键词：电力系统;继电保护;硬件基础功能;必选软件功能

引言

由于各地地理环境和施工条件各有差异，不同地区对于继电保护装置的保护功能需求也不尽相同。基于国家电网公司提出相关的继电保护及辅助装置标准化设计规范，提出一种选配系统能够通过硬件基础功能、必选软件功能和可选软件功能的选择和配置，无需重复修改和验证代码即可实现继电保护装置的定制化选配。按照国网标准为硬件基础功能和可选软件功能分配了功能选配码，便于标识和选配。

1整体方案设计

1.1选配整体流程

(1)收集需求相近的继电保护装置的客户，根据国网设计规范，最大化开发一份继电保护装置资源配置文件。其中最大化的装置资源配置文件中包含全部的硬件基础功能、必选软件功能和可选软件功能。(2)根据国网设计规范，为硬件基础功能和可选软件功能分配选配码。(3)通过定制化选配系统，根据不同的客户需求对硬件基础功能、必选软件功能和可选软件功能进行选择和配置，从而无需重复修改和验证代码即可实现定制化选配继电保护装置的能力。

1.2功能划分

(1)硬件基础功能:硬件基础功能是指在继电保护装置研发和配置阶段需要的某种用途或类型的硬件，并将其信息最终持久化和体现在继电保护装置的资源配置文件当中。硬件基础功能选配码是根据国网标准为某种类型的硬件基础功能分配一个功能选配码，此选配码用于标识和代表硬件基础功能，例如2M双光纤通道的选配码为A、光纤通道和载波通道的选配码为F和接线方式的选配码为Z。继电保护装置的硬件基础功能通常是在出厂前初始配置在继电保护装置的资源配置文件当中，然后再根据现场和客户需求，通过本文提供的选配系统对功能选配码进行选配和定制，从而实现对硬件基础功能的选配和定制。(2)必选软件功能:必选软件功能是继电保护装置必须具备的一系列软件功能，是由装置功能用途、装置型号和装置所选硬件基础功能共同决定的，如纵联距离保护、纵联零序保护、零序过流保护和重合闸等。必选软件功能会在装置出厂前完成初始配置，此部分信息也将最终配置在继电保护装置的资源配置文件当中。如果由于客户需求引起硬件基础功能选配发生变化，同样会导致必选软件功能选配发生变化，此部分由系统根据硬件基础功能选配情况自动识别和处理，无需人为再次重复处理。(3)可选软件功能:可选软件功能是指根据不同客户需求进行选配和定制的一系列继电保护装置的软件功能，是由装置功能用途、装置型号和装置所选硬件基础功能共同决定的，如零序反时限过流保护、三相不一致保护、过电压及远方跳闸保护和3/2断路器接线等。可选软件功能选配码是根据国网标准为某种软件功能分配一个功能选配码，此选配码用于标识和代表可选软件功能。可选软件功能通常是在出厂前初始配置在继电保护装置的资源配置文件当中，然后再根据现场和客户需求，通过本文提供的选配系统对功能选配码进行选配和定制，从而实现对可选软件功能的选配和定制。选配操作完成后定值清单、参数定值、保护控制字、保护功能软压板和装置虚端子等应与所选功能一一对应。如果以上资源对应的功能选配码设置为隐藏，则在继电保护装置中将相关软件资源自动隐藏;如未分配功能选配码或者功能选配码对应未设置隐藏，对应软件资源则应该按顺序依次排列。

1.3选配系统

本文提供的选配系统主要由如下5个模块组成，分别为:装置规约模块、硬件模块、软件模块、逻辑图模块和选配模块。装置规约模块主要用来描述继电保护装置硬件模块、软件模块和逻辑图模块等的语法和规范。通过规约将硬件模块、软件模块和逻辑图模块由抽象的概念换成可读、可写和可解析的文件内容。硬件模块主要是用于描述组成继电保护装置的硬件功能。这些硬件特征包括:模拟量输入、模拟量输出、开关量输入、开关量输出和面板信号灯等。软件模块主要用于描述继电保护装置的可选和必选软件功能。这些软件特征包括:保护定值、保护压板、事件与告警、装置录波通道、遥测、遥信和遥控等。逻辑图模块是由一系列保护逻辑图组成，每个逻辑图包含多个逻辑图元和算法图元，每个图元都包含一个周期扫描函数。扫描周期由开发人员设置，周期扫描函数在用户设置的采样周期中断到来时调用。算法图元的函数开放给开发人员编写，以实现复杂的保护逻辑，逻辑图元的函数则在平台中实现。选配模块主要根据不同的客户需求对最大化配置的硬件基础功能、必选软件功能和可选软件功能进行定制化选择和配置。

2保护功能选配

2.1必选保护功能选配

该功能选配包括以下四个步骤：①根据最大化的硬件基础功能和装置类型，开发最大化必选保护功能，覆盖该保护类型的所有必选保护功能。②通过本文提供的可视化选配系统，对硬件基础功能进行选配。③完成硬件基础功能选配后，系统根据硬件信息自动为必选保护功能进行选配，生成装置侧资源。④选配的保护功能的资源包括定值清单、控制字和保护软压板等对用户可见，选配的保护逻辑正常执行。未选配的保护功能对应的软件资源设置为隐藏，对用户不可见，未选配保护功能的保护逻辑不执行。

2.2可选保护功能选配

可选保护功能是由装置功能型号、硬件基础功能决定的需要现场选配的继电保护装置的保护功能，如线路保护中零序反时限过流保护功能和三相不一致保护功能等。该功能选配过程包括以下五个步骤：①根据最大化的硬件基础功能，开发的最大化可选保护功能。②通过本文提供的可视化选配系统，对硬件基础功能进行选配。③硬件基础功能选配完成后，系统根据硬件信息自动为必选保护功能进行选配。④根据现场需求，对可选保护功能进行选配。⑤选配的可选保护功能对应的软件资源包括定值清单、控制字和保护功能软压板等对用户可见，选配的保护功能的保护逻辑正常执行。未选配的可选保护功能对应的软件资源设置对用户不可见，保护逻辑不执行。

2.3硬件基础功能选配

(1)基于最大化继电保护装置资源配置文件，通过本文提供的可视化选配系统，解析和展示当前装置支持的所有硬件基础功能。(2)根据国网标准，为所有硬件基础功能配置对应的选配码。(3)根据现场或者客户定制需求对选配码进行选配，从而实现对硬件基础功能的选配。所有选配的硬件基础功能对应的硬件资源设置为正常显示，可以通过PC工具或者HMI界面正常显示和操作。所有未选配的硬件基础功能对应的硬件资源设置为隐藏，将无法通过PC工具或者HMI界面正常显示和操作。

结语

本文提出的继电保护装置选配系统已经在多个工程现场投入使用，并取得了良好的实践效果。

参考文献

［1］王旭宁，郭晓宁，陈玉峰，等．一种通用的可视化嵌入式应用开发平台的设计与实现［J］．电力系统保护与控制，2016，44(13):151-155．

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［3］薛　钟，董　贝，张　云，张　全，徐立中．继电保护选配功能的设计与实现［Ｊ］．电器与能效管理技术，２０１８，（５）：５１－５６．