繼電保護裝置環(huán)境管理系統(tǒng)

馮海榮，許永鋒，高向飛，畢鵬飛，陳 凱

（國網(wǎng)延安供電公司，陜西 延安 716000）

1 設計原則

我國電網(wǎng)企業(yè)數(shù)量比較多，在修建過程中年代差的比較大，所以傳統(tǒng)繼電保護方式比較復雜。以現(xiàn)實各廠家保護裝置應用總結(jié)進行分析，現(xiàn)有保護裝置計算方法不固定，所以要創(chuàng)建相應新系統(tǒng)，保證各廠家保護裝置協(xié)調(diào)與統(tǒng)一。所以在管理系統(tǒng)設計過程中，不僅要實現(xiàn)可視化、多視角的簡單人性化系統(tǒng)，還要融合各原有系統(tǒng)，實現(xiàn)保護數(shù)值與參數(shù)統(tǒng)一要求與分析。通過整體分析，因為經(jīng)濟在不斷的發(fā)展，部分系統(tǒng)并不先進，所以對繼電保護系統(tǒng)來說要求具備功能、穩(wěn)定可增強的需求。

2 設計框架

針對電網(wǎng)企業(yè)繼電保護特殊性與日常繼電保護人員工作習慣與流程，和電網(wǎng)企業(yè)各技術需求相互結(jié)合集成各模塊，設計電網(wǎng)企業(yè)繼電保護綜合分析管理系統(tǒng)框架，系統(tǒng)主要包括數(shù)據(jù)管理模塊、圖形模塊、技術文檔管理模塊、輸出模塊、核心計算模塊。系統(tǒng)使用C/S結(jié)構，基于主流面向?qū)ο缶幊趟枷雽Ω髂K層次關系進行明確，獨立封裝各功能模塊，代碼可移植性基于設計模式與編程技術保證系統(tǒng)運行、開發(fā)與維護效率，為系統(tǒng)后續(xù)升級開發(fā)預留拓展空間。系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境為VC++6.0，保證最佳兼容性，并且支持底層操作。利用Oracle數(shù)據(jù)庫、Microsoft Access客戶端，此為Office中小桌面數(shù)據(jù)庫平臺。

設備管理對本廠站基本信息進行保存，并且保存供電公司與電力系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。廠站維護管理能夠查詢廠站基礎數(shù)據(jù)與其他電力系統(tǒng)基礎數(shù)據(jù)，為了使用戶查找更加的方便。

3 系統(tǒng)設計

3.1 電氣故障分析

故障分析軟件為系統(tǒng)核心計算軟件，能夠?qū)崿F(xiàn)繼電保護整定計算、電力系統(tǒng)電氣部分故障校核、事故分析、繼電保護仿真等。基于電氣主接線圖便于定義運行方式與故障條件；對各電動機、負荷電流的電氣部分短路故障進行計算；能夠全面分析計算結(jié)果，便于得到電壓、電流的相分量、序分量和端口阻抗等信息；并且提供發(fā)電機故障端口轉(zhuǎn)移阻抗，對短路電流計算曲線進行查詢，對不同故障時間斷面短路電流進行計算。

3.2 熱管系統(tǒng)

本文所提出的繼電保護裝置環(huán)境管理方案是通過多維熱管技術實現(xiàn)物理散熱，利用風扇實現(xiàn)空氣流動，就能夠得到理想散熱效果。通過熱管提高傳統(tǒng)帕爾貼熱端散熱能力，實現(xiàn)二次降溫保護。熱管是通過相變原理的超強散熱材料，在熱管系統(tǒng)工作過程中無噪音、無動力、安全可靠，圖1為熱管導熱性能。帕爾貼制冷器的特征是面積小熱量大，因此普通的散熱器難以高效快速散熱、降低熱側(cè)溫度，因此在環(huán)境溫度較高的工況下，帕爾貼制冷效率降低。二維熱管可以實現(xiàn)點到面熱源的擴散，再利用一維翅片熱管將熱量散發(fā)到空氣中。熱管散熱器超強的散熱能力大幅提高帕爾貼制冷器效率及制冷能力，控制繼電保護裝置機柜內(nèi)部溫度，提高繼電保護裝置的可靠性。

圖1 熱管導熱性能

3.3 帕爾貼冷端冷凝水收集

帕爾貼制冷器的冷端冷卻換熱器增大帕爾貼冷端換熱面積，降低機柜內(nèi)部溫度的同時，可以將環(huán)境中的水氣冷凝成液，冷卻換熱器的下方有一個集水槽，用于收集冷凝水并引流至帕爾貼熱端。通常情況下冷凝水的冷量以及潛在的蒸發(fā)制冷量較難被利用，本項目中通過毛細作用可以將冷凝水逆重力泵送至帕爾貼熱端散熱器上，進一步提高系統(tǒng)冷量的利用效率。

3.4 圖形平臺

圖形化環(huán)境為目前系統(tǒng)開發(fā)主要趨勢，本文系統(tǒng)在設計過程中使用圖形數(shù)據(jù)一體化技術，將電力系統(tǒng)電氣接線圖作為基本的運行界面，通過圖形元件引導進入到系統(tǒng)各模塊中。此設計思路主要是因為繼電保護分析都是根據(jù)電器接線圖實現(xiàn)計算客觀需求，并且因為圖形化管理能夠為軟件提供良好人機交互界面，實現(xiàn)信息、圖形的一體化管理。圖形平臺能夠?qū)崿F(xiàn)運行方式設置、電器接線圖繪制、故障計算等功能。整體軟件基于主流面向?qū)ο缶幊趟枷脒M行開發(fā)，模塊層次關系設計比較清晰，功能模塊獨立封裝，代碼具有較強的一致性，從編程技術到設計模式都對系統(tǒng)開發(fā)、維護與運行的效率進行保證，為軟件后續(xù)開發(fā)提供拓展空間。系統(tǒng)通過幾何圖形坐標信息自動構成拓撲，以圖元坐標信息，通過程序自動使用某算法得出網(wǎng)絡拓撲。此方法實現(xiàn)算法比較復雜，但是能夠保證其精準性與效率。

3.5 感應采集模塊

溫度感應器采用無線式傳感器，可磁吸、粘貼等方式安裝于設備表面，傳感器貼于設備表面后即可通過內(nèi)部線路采集溫度數(shù)據(jù)并傳輸至數(shù)據(jù)集中器中，此流程全程無線方式進行，無需工程走線，安裝靈活，表1為無線溫度傳感器的參數(shù)設置，表2為監(jiān)控參數(shù)設置。

表1 無線溫度傳感器的參數(shù)設置

表2 監(jiān)控參數(shù)設置

濕度感應器在散熱裝置中放置，能夠監(jiān)測柜內(nèi)和柜外的溫度；無限溫度監(jiān)測器利用430MHz無線接口對無線感應終端數(shù)據(jù)進行接收，并且在設備中存儲。利用485通信方式將數(shù)據(jù)發(fā)送到上層工控機設備中，圖2為無線溫度檢測器的工作模式。

3.6 智能終端設計

圖2 無線溫度檢測器的工作模式

智能恒溫恒濕裝置通過散熱均熱板、冷卻換熱器、熱管散熱器等構成，能夠?qū)駜?nèi)外溫濕度進行檢測，還能夠?qū)崿F(xiàn)強制制冷、熱管散熱等，對本地與遠程控制信號進行傳輸。在系統(tǒng)核心位置設置組態(tài)工控機，數(shù)據(jù)收發(fā)，命令控制等指令利用工控機中轉(zhuǎn)和處理。采用7804型工控機，該工控機預裝WinCE6.0系統(tǒng)，CPU采用S3C6410芯片，7寸液晶真彩觸摸屏。系統(tǒng)主要接口包括2個RS232串口、2個USB接口，1個TF卡插槽、8 路12位高精度AD接口，1路485接口?？刂葡到y(tǒng)通過串口通信接口對帕爾貼制冷機模塊和溫度采集模塊發(fā)送控制指令并接收溫度濕度信號，驅(qū)動測量軟件計算并判斷是否開啟帕爾貼制冷器，負責控制溫度濕度檢測以及顯示人機交互界面、記錄溫度濕度測量結(jié)果，并將檢測結(jié)果上傳至中控系統(tǒng)等。

3.7 通信模塊

系統(tǒng)前端設備連通后臺系統(tǒng)，通過數(shù)據(jù)網(wǎng)絡傳輸實現(xiàn)。系統(tǒng)以項目實際數(shù)據(jù)量傳輸，比如互聯(lián)網(wǎng)、GPRS網(wǎng)絡、專用網(wǎng)絡[1]，表3為通信模塊的參數(shù)設置表。

表3 通信模塊的參數(shù)設置表

4 結(jié)束語

日常繼電保護管理要求實現(xiàn)全面網(wǎng)絡化與計算機化，此應用和良好繼電保護綜合分析管理系統(tǒng)具有密切關系。使用B/S與C/S混合技術創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，以實際功能需求在圖形平臺實現(xiàn)各模塊的設計，利用此網(wǎng)絡軟件構成整體。