電網(wǎng)繼電保護(hù)及故障信息管理系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

于立強(qiáng)

承德供電公司，河北承德 067000

1 電網(wǎng)繼電保護(hù)的管理現(xiàn)狀和亟待解決的問(wèn)題分析

現(xiàn)階段，在我國(guó)大部分電網(wǎng)當(dāng)中，雖然都有一定數(shù)量的繼電保護(hù)裝置投入到運(yùn)行中，但由于一些因素的影響，使得這些裝置都過(guò)于重視保護(hù)功能本身，卻忽視了數(shù)據(jù)信息共享以及分析等方面的問(wèn)題。就常規(guī)的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)而言，一旦電網(wǎng)出現(xiàn)故障，無(wú)法及時(shí)將保護(hù)動(dòng)作的具體情況和相關(guān)的故障信息及時(shí)反饋給電力調(diào)度中心，而調(diào)度中心的工作人員一般只能憑借現(xiàn)場(chǎng)操作人員的匯報(bào)對(duì)電網(wǎng)故障進(jìn)行處理，導(dǎo)致這一問(wèn)題的主要是原因是自動(dòng)化和智能化的程度相對(duì)較低。目前，系統(tǒng)亟待解決的問(wèn)題主要有以下兩個(gè)方面：一方面是將變電站內(nèi)的微機(jī)保護(hù)、故障錄波以及自動(dòng)裝置等輸出的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分類和集中處理，以此來(lái)滿足電力調(diào)度中心對(duì)電網(wǎng)正常運(yùn)行和故障時(shí)的信息需求；另一方面是在電力調(diào)度中心側(cè)，應(yīng)具備以下功能：故障計(jì)算與測(cè)距、保護(hù)設(shè)備管理、整定計(jì)算以及錄波數(shù)據(jù)分析等等，借此來(lái)實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)的運(yùn)行和管理自動(dòng)化及網(wǎng)絡(luò)化。想要解決以上這兩個(gè)方面的問(wèn)題，最佳途徑就是建立繼電保護(hù)及故障信息管理系統(tǒng)。

2 電網(wǎng)繼電保護(hù)及故障信息管理系統(tǒng)的組成及其主要功能

2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)主要由以下兩部分構(gòu)成，分別為調(diào)度端主系統(tǒng)和廠站端子系統(tǒng)。其中調(diào)度端主系統(tǒng)與電力調(diào)度中心的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)相連接，一般位于不同區(qū)域內(nèi)的系統(tǒng)分屬于不同的通信網(wǎng)絡(luò)；而廠站端子系統(tǒng)則是借助網(wǎng)絡(luò)或載波與調(diào)度端主系統(tǒng)進(jìn)行連接，一個(gè)子系統(tǒng)能夠與多個(gè)主站系統(tǒng)進(jìn)行連接。子系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)信息采集，并將這些數(shù)據(jù)傳送給與之相連的主系統(tǒng)當(dāng)中，作為數(shù)據(jù)信息集中存儲(chǔ)的主系統(tǒng)，可通過(guò)數(shù)據(jù)服務(wù)向其它一些調(diào)度端提供相關(guān)的數(shù)據(jù)。通常情況下，廠站端的數(shù)據(jù)主要分布在調(diào)度主系統(tǒng)當(dāng)中，主系統(tǒng)可借助網(wǎng)絡(luò)資源服務(wù)對(duì)分布于各處的廠站端數(shù)據(jù)進(jìn)行訪問(wèn)。由于兩個(gè)調(diào)度端主系統(tǒng)間都會(huì)存在一條以上的路徑，為此，當(dāng)其中某一條路徑出現(xiàn)問(wèn)題中斷時(shí)，系統(tǒng)便可以利用其他路徑對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行訪問(wèn)。

2.2 主要功能

1）子站系統(tǒng)的功能。子站具體是指為變電站繼電保護(hù)、故障錄波以及安全自動(dòng)等裝置的信息進(jìn)行接入與集成，并向不同主站提供這些信息的子系統(tǒng)。其主要包括以下功能：規(guī)約轉(zhuǎn)換、信息收集、信息智能過(guò)濾、信息訂購(gòu)與發(fā)布、多主站通信、系統(tǒng)自檢、GPS對(duì)時(shí)、微機(jī)裝置信息采集、用戶管理等等；

2）主站系統(tǒng)。其主要任務(wù)是在子站系統(tǒng)上傳信息后進(jìn)行相應(yīng)的故障告警、分析、處理和歸檔統(tǒng)計(jì)，它的功能是由多個(gè)子系統(tǒng)來(lái)予以實(shí)現(xiàn)的，具體包括主站數(shù)據(jù)庫(kù)、圖形管理、故障與統(tǒng)計(jì)分析、運(yùn)行監(jiān)測(cè)以及網(wǎng)絡(luò)管理等等。該系統(tǒng)具有以下功能：事件報(bào)警、人機(jī)界面、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)調(diào)用、數(shù)據(jù)庫(kù)管理、Web發(fā)布、用戶權(quán)限日志管理、基本網(wǎng)管功能、波形分析、功能列表、故障測(cè)距、繼電器特性分析、專家系統(tǒng)等等。

3 電網(wǎng)繼電保護(hù)及故障信息管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

本系統(tǒng)由主站系統(tǒng)和子站系統(tǒng)兩個(gè)部分構(gòu)成，下面分別對(duì)這兩個(gè)部分的設(shè)計(jì)進(jìn)行介紹。

3.1 主站系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1）系統(tǒng)安全。這是主站系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮的重要環(huán)節(jié)之一。通常情況下，為了滿足使用需要，主站都會(huì)對(duì)外開放，這樣一來(lái)便會(huì)引起一系列安全性問(wèn)題，為此，必須在設(shè)計(jì)過(guò)程中充分考慮系統(tǒng)的安全性，具體可采取如下措施：增設(shè)硬件防火墻，借此來(lái)與其它系統(tǒng)相隔離，并對(duì)一些非法信息和用戶進(jìn)行屏蔽；采用獨(dú)立的服務(wù)器進(jìn)行信息發(fā)布，這樣能夠有效地縮小故障波及范圍；

2）數(shù)據(jù)流控制。由于主站數(shù)據(jù)通常采用的都是一對(duì)多的方式，而數(shù)據(jù)流控制的得當(dāng)與否將直接影響系統(tǒng)的整體性能。基于通道和通信協(xié)議等因素，由子站傳輸過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)信息一般都需要經(jīng)過(guò)前置機(jī)處理后才會(huì)達(dá)到后臺(tái)機(jī)，若是數(shù)據(jù)包直傳輸?shù)胶笈_(tái)機(jī)網(wǎng)絡(luò)段上的話，則會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷增大。為此，當(dāng)連接的子站過(guò)多時(shí)，必須進(jìn)行數(shù)據(jù)流控制。如果從系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)這一角度上看，采取分網(wǎng)的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)流控制不失為一種可行且實(shí)用的方案。

3.2 子站系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在對(duì)子站系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，其核心是繼電保護(hù)裝置和故障錄波裝置等主要設(shè)備的接入方式。

1）繼電保護(hù)裝置的接入。具體的接入方式有以下幾種：其一，從管理機(jī)接入。可將全部的繼電保護(hù)裝置一并接入到管理機(jī)當(dāng)中，并由其提供兩個(gè)獨(dú)立的通信接口，分別與監(jiān)控和保護(hù)進(jìn)行通信連接。通常情況下，保護(hù)管理機(jī)采用的都是工業(yè)PC機(jī)，有時(shí)也會(huì)采用廠家提供的嵌入式系統(tǒng)，若是采用該接入方式，則所有的繼電保護(hù)裝置都由管理機(jī)進(jìn)行單獨(dú)管理，其最大的優(yōu)點(diǎn)是能夠與變電站的監(jiān)控系統(tǒng)相對(duì)對(duì)立，這樣一來(lái)便可以進(jìn)一步減少兩者之間的相互干擾，可顯著提高系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性。這種接入方式比較適用于新建的項(xiàng)目或是應(yīng)用RTU方式的變電站改造；其二，從監(jiān)控系統(tǒng)接入。可將全部繼電保護(hù)裝置和監(jiān)測(cè)控制裝置一并接入到一臺(tái)管理機(jī)上，并由其借助網(wǎng)絡(luò)或串口將數(shù)據(jù)信息傳輸給保護(hù)系統(tǒng)。這種接入方式的優(yōu)點(diǎn)是改動(dòng)小、前期投資成本少，適合應(yīng)用于運(yùn)行中的變電站系統(tǒng)改造。

2）故障錄波裝置的接入。常見(jiàn)的故障錄波裝置信息交互方式有兩種，一種是網(wǎng)絡(luò)，另一種是串口，這兩種方式的信息交互都能夠直接提交COMTRADE格式的波形文件，但是由于管理機(jī)無(wú)法對(duì)此類波形報(bào)文進(jìn)行轉(zhuǎn)換，而且還得考慮優(yōu)先轉(zhuǎn)發(fā)的問(wèn)題，故此，可采用以工程師站直接對(duì)故障錄波裝置進(jìn)行管理的方式。若是裝置僅能夠提供某一種特定的波形數(shù)據(jù)，則可由系統(tǒng)將其轉(zhuǎn)換為COMTRADE的合適。

[1]陳愛(ài)，林代攀，皮顯松，林虎，倪益民.貴州青巖500kV變電站電網(wǎng)繼電保護(hù)及故障信息管理系統(tǒng)[A].2010電力系統(tǒng)自動(dòng)化學(xué)術(shù)交流研討會(huì)論文集選編[C]，2010(6).

[2]袁宇波，丁俊健，陸于平.基于Internet/Intranet的電網(wǎng)繼電保護(hù)及故障信息管理系統(tǒng)[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2010(17).

[3]賈筱瑩，田力，陳忠偉，程延遠(yuǎn).繼電保護(hù)與故障信息管理系統(tǒng)在500kV電網(wǎng)區(qū)域控制模式下的應(yīng)用[J].南方電網(wǎng)技術(shù)，2008(2).

[4]農(nóng)志敏.繼電保護(hù)及故障信息管理系統(tǒng)的現(xiàn)狀及發(fā)展對(duì)策[J].中國(guó)科技財(cái)富，2010(20).