電網調度中的繼電保護及故障信息管理系統分析

摘要：隨著經濟的快速發展和科技的不斷進步，社會各行業對電力資源的需求量越來越大，我國的電力企業建設規模也越來越大。為有效地提高電網故障分析能力和繼電保護水平，提出了繼電保護及故障信息管理系統。文章重點介紹了繼電保護及故障信息管理系統的設計實現方案及其在電網中的實際應用。

關鍵詞：電網調度；繼電保護；電力故障；信息管理系統；電力資源；電力企業

中圖分類號：TM774 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）34-0113-02

隨著經濟的快速發展和科技的不斷進步，電力行業的自動化水平越來越高，各種新型的微機繼電保護裝置、故障處理裝置、自動化裝置等廣泛應用在電力系統中，這極大地提高了電力系統繼電保護能力、事故處理分析能力及電網運行管理水平。為保證控制終端能更加有效地對變電站的二次設備進行監控、管理，各種綜合自動化系統應運而生，這些自動化系統實現了二次設備運行管理的自動化、網絡化，能為管理人員提供更加及時、準確的事故報警信息，極大地提高了電網調度的繼電保護能力。近年來，越來越多的電力研究人員致力于建設更加科學、完善的繼電保護及故障信息管理系統，這種系統能在電網正常運行或者發生事故的情況下，及時采集、分析、處理各種智能裝置的運行信息，并利用這些信息為電網故障處理提供依據，為電網的正常運行提供保障。下面就繼電保護及故障信息管理系統的設計實現及在電網中的應用進行分析。

1 電力系統繼電保護的管理現狀

目前，繼電保護裝置的配置有很多，但大部分繼電保護裝置是用于保護功能，在數據共享和分析處理方面應用比較少，導致當電網系統發生故障后，沒有有效的技術手段進行保護動作情況、故障數據信息上報控制中心，需要變電運行的工作人員口頭上報數據信息，然后進行故障分析處理。為改善這種現狀，可以建立繼電保護及故障信息管理成系統，實現在不影響繼電保護裝置、故障處理裝置等設備正常運行的情況，形成條理化的報文，將電網運行狀況及故障數據信息傳遞給調度終端。繼電保護裝置和故障信息的實時聯網，匯總出來的數據信息對電網的深入研究有十分重要的作用。繼電保護及故障信息管理系統能幫助電力運行管理部門掌握繼電保護裝置的運行狀況和電力系統故障的演變情況，同時還能對故障的保護動作進行綜合分析，這極大地提高了故障分析能力和事故處理能力，為快速恢復電力系統的穩定運行提供了保障。在電力調度終端，還能利用該系統對保護裝置進行管理，對故障信息進行綜合分析、處理，實現繼電保護裝置的自動化、網絡化運行管理，繼電保護及故障信息管理系統為分析故障原因、查找故障點、繼電保護裝置動作行為分析等提供了重要的依據，為電網系統的穩定運行提供了保障。

2 繼電保護及故障信息管理系統的結構及功能

繼電保護及故障信息管理系統是由主站和多個子站系統組成的，其中子站系統主要負責對繼電保護裝置、安全自動裝置、故障處理裝置等進行監視、匯總，并將這些裝置的運行狀態、故障信息、動作保護等信息收集傳輸到主站系統中；主站系統主要負責將子站系統收集的數據信息分配到相應的功能模塊進行處理，并將這些信息提交到相應的高級應用模塊中。繼電保護及故障信息管理系統主要具有以下功能：對電網保護設備、錄波設備等進行監測、控制；對運行異常的設備進行監測；自動分析電網系統的故障，并準確、快速地找出故障區域和故障點；對繼電保護動作進行分析；實現繼電保護管理的網絡化、自動化、規范化、標準化。

3 繼電保護及故障信息管理系統的設計原則

根據繼電保護及故障信息管理系統的特點，在進行系統設計時，要遵循以下原則：標準化、規范化設計原則，在設計系統過程中要采用國際標準，從而與其他系統進行良好的接口，確保系統的開放性；分層分布式設計，系統的設計要以子站系統為中心，利用通信網絡將本地監控、主站系統、子站系統連接起來，為有利于新功能的擴展，軟件系統要采用模塊化結構。

4 繼電保護及故障信息管理系統子站的建立

4.1 子站系統的設計目標

子站系統的設計目標主要包括以下五點：

4.1.1 故障數據緩沖處理：在子站系統內部配置具有集成數據庫的應用的處理系統，使得子站系統具有故障數據緩沖處理能力，從而提高繼電保護及故障信息管理系統的可靠性。

4.1.2 故障信息預處理：子站系統能對相關故障信息進行過濾故障信息等預處理，這樣不僅能降低主站系統處理數據信息的壓力，還能提高系統處理信息的效率。

4.1.3 匯總、轉發數據信息：子站系統能將繼電保護裝置、故障處理裝置等二次設備和主站系統連接起來，能在節省通信資源的條件下，將各種數據信息匯總并轉發到主站系統。

4.1.4 遠程維護功能：在條件允許的情況下，子站系統能進行遠程維護，為無人看守的變電站子系統運行管理帶來極大的方便。

4.1.5 自檢及就地功能：子站系統能利用自檢功能產生自檢報告，同時將自檢報告轉發到主站系統中；用戶可以通過子站后臺、計算機、站內監控后臺等方式和子站系統的維護接口連接，對子站系統進行實時維護。

4.2 子站系統軟件系統設計

繼電保護及故障信息管理系統的子站系統軟件主要由端口處理線程、主處理進程、數據庫管理系統三部分構成。當子站系統啟動后，主處理進程能根據系統的配置，自動啟動端口處理線程，系統的通信端口會和端口處理線程對應起來，端口處理進程會根據自身的配置對相應的通信端口進行確認，并配置規約處理程序。主處理進程是子站軟件系統復位啟動時，最重要的入口程序之一，主要功能是根據系統配置自動啟動，對端口處理進程進行管理，實現端口處理進程、事件處理器、數據庫管理系統之間的異步通信，完成信息中轉。端口處理線程匯總的數據信息會轉發到數據庫系統中進行統一管理，從而實現故障信息的處理和共享，保證繼電保護及故障信息管理系統能高效、可靠地進行信息處理，子站數據庫系統配置有大容量的故障信息處理功能和數據存檔功能。endprint

5 繼電保護及故障信息管理系統主站系統的建立

繼電保護及故障信息管理系統的主站系統主要由數據管理子系統、主站數據庫、統計和故障分析子系統三部分組成，下面分別對這三部分進行分析：

5.1 數據管理子系統

數據管理子系統包括對主站運行進行監視及對圖像、網絡等進行管理，數據管理子系統主要由圖形處理系統和圖形運行系統兩個子模塊組成，圖形處理系統能通過界面的繪圖工具生成電氣主接線圖、電力系統區位分布圖；圖形運行系統能查看各主站接線圖顯示的故障點，并結合故障信息數據控制圖形系統的運行，數據管理子系統主要用于微機繼電保護動作情況，對故障過程進行重演及統計歷史故障信息。

5.2 主站數據庫

主站數據庫主要是對繼電保護的數據模型、版本應用模塊等進行統一管理，同時提供維護、生成、修改功能。主站數據庫由靜態數據庫、動態數據庫、歷史數據庫等幾個數據庫構成，其中靜態數據庫儲存的信息大多為固定的數據，動態數據庫多儲存動態變化的數據信息，歷史數據庫主要為了保護動態數據庫的運作效率，為主站系統的維護提供方便。

5.3 統計和故障分析子系統

統計和故障分析子系統主要包括故障錄波報文、故障測距報文等兩個模塊，故障錄波報文是以COMTRADE格式生成的，故障錄波信息數據分析是在故障錄波器生成的故障信息報文上進行，能對整個電力系統的故障信息進行分析，在故障狀態下，能實現故障信息實時分析、故障信息網頁生成、數據統計等功能，同時還能對主站系統進行日常繼電保護管理、定值校驗、保護整定計算、故障數據分析、故障距離測定等應用。

6 結語

繼電保護及故障信息管理系統將微機繼電保護、變電自動化、調度自動化等幾種技術融合在一起，能為調度終端提供更加完善、準確、可靠的繼電保護運行數據信息和故障信息，極大地提高了電力系統的繼電保護能力和故障處理能力，繼電保護及故障信息管理系統對電力系統的安全穩定運行有十分重要的意義。

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作者簡介：鄭毅（1990-），福建福州人，供職于國網新疆伊犁供電有限責任公司，研究方向：調度繼電保護和電網調度。endprint