火電廠(chǎng)嵌入式繼電保護(hù)故障信息管理系統(tǒng)研究

武永生，賈 楠

（中電神頭發(fā)電有限責(zé)任公司，山西朔州036011）

火電廠(chǎng)的運(yùn)行對(duì)繼電保護(hù)系統(tǒng)十分依賴(lài)，這是火電廠(chǎng)安全、順暢運(yùn)行的重要技術(shù)支撐。繼電保護(hù)故障信息管理系統(tǒng)中的功能模型和數(shù)據(jù)共享，是電網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)能夠快速、準(zhǔn)確的定位并安全控制的保障。另外，在運(yùn)行中，火電廠(chǎng)的機(jī)電設(shè)備常會(huì)出現(xiàn)非正常的停運(yùn)、誤運(yùn)情況，對(duì)此方面的維護(hù)需要大量的人力，通過(guò)信息管理系統(tǒng)的建立，能夠在可視化的條件下對(duì)機(jī)電設(shè)備運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集，通過(guò)計(jì)算機(jī)計(jì)算，將準(zhǔn)確數(shù)據(jù)反饋給工作人員，減少工作人員的工作量，預(yù)防和保護(hù)電網(wǎng)系統(tǒng)中事故的能力也較強(qiáng)。

1 繼電保護(hù)故障信息管理系統(tǒng)建設(shè)的必要性

以往的火電廠(chǎng)繼電保護(hù)故障信息管理系統(tǒng)包括：（1）線(xiàn)路繼電保護(hù)信息系統(tǒng)；（2）發(fā)電廠(chǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)；（3）機(jī)組廠(chǎng)用電管理系統(tǒng)。三種保護(hù)系統(tǒng)均是單獨(dú)運(yùn)行，無(wú)法形成一個(gè)統(tǒng)一的共享通信平臺(tái)，使數(shù)據(jù)信息資源大量浪費(fèi)，并且主要信息也無(wú)法傳達(dá)［1］。

1.1 線(xiàn)路側(cè)繼電保護(hù)信息子站

電網(wǎng)的調(diào)度需要實(shí)現(xiàn)智能化、自動(dòng)化，電廠(chǎng)中的線(xiàn)路側(cè)繼電保護(hù)信息系統(tǒng)便是為此而設(shè)置。在電網(wǎng)調(diào)度智能化、自動(dòng)化的統(tǒng)一條件下，使用220 k V的線(xiàn)路保護(hù)、故障錄波器等裝置對(duì)設(shè)備數(shù)據(jù)信息進(jìn)行保護(hù)，采集的繼電保護(hù)數(shù)據(jù)通過(guò)web服務(wù)器上傳到電網(wǎng)系統(tǒng)調(diào)度控制主站內(nèi)。

1.2 升壓站自動(dòng)化系統(tǒng)

升壓站自動(dòng)化系統(tǒng)建立在變電站的自動(dòng)化系統(tǒng)基礎(chǔ)上，火電廠(chǎng)原有設(shè)備中的綜合自動(dòng)化信息管理系統(tǒng)對(duì)升壓站內(nèi)設(shè)備的運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)控、操作和保護(hù)。此功能的建立完全自動(dòng)化，變電站工程師在主站內(nèi)便可以對(duì)繼電保護(hù)裝置進(jìn)行操作，在此系統(tǒng)中接入升壓站監(jiān)控對(duì)象進(jìn)行監(jiān)控，能夠管理和監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)信息［2］。

1.3 機(jī)組廠(chǎng)用電監(jiān)控管理系統(tǒng)

此管理系統(tǒng)是針對(duì)火電廠(chǎng)內(nèi)部廠(chǎng)用電設(shè)備進(jìn)行的管理系統(tǒng)，對(duì)設(shè)備的參數(shù)、運(yùn)行等數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，將信息通過(guò)該系統(tǒng)上傳至主站，工程師在主站內(nèi)便可對(duì)電氣設(shè)備裝置進(jìn)行保護(hù)和監(jiān)控，并且此系統(tǒng)對(duì)得到的監(jiān)控信息具有集成管理功能，但是其單獨(dú)運(yùn)行，不能與其他系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。

1.4 現(xiàn)有系統(tǒng)存在的問(wèn)題

目前火電廠(chǎng)繼電保護(hù)故障信息管理系統(tǒng)存在以下問(wèn)題：（1）信息采集數(shù)量不夠，三個(gè)管理系統(tǒng)針對(duì)的管理對(duì)象不同，采集的信息也不同，但是數(shù)據(jù)信息的采集還不夠全面；（2）規(guī)模不完善，原有的管理系統(tǒng)中三個(gè)單獨(dú)的管理系統(tǒng)無(wú)法組成一個(gè)完善的系統(tǒng)，規(guī)模較?。唬?）功能結(jié)構(gòu)側(cè)重點(diǎn)不同，三個(gè)獨(dú)立的管理系統(tǒng)針對(duì)不同的保護(hù)故障信息進(jìn)行監(jiān)控、保護(hù)及數(shù)據(jù)管理，所采集的信息相融性不強(qiáng)，無(wú)法為工作人員的調(diào)度決策提供幫助；（4）系統(tǒng)運(yùn)行較為獨(dú)立，三個(gè)管理系統(tǒng)的運(yùn)行均是單獨(dú)運(yùn)行，其保護(hù)故障功能機(jī)錄波數(shù)據(jù)存儲(chǔ)較為分散。

上述4點(diǎn)是目前較為突出的問(wèn)題，可以看出若無(wú)系統(tǒng)的繼電保護(hù)故障信息管理技術(shù)平臺(tái)，盡管監(jiān)控得到的數(shù)據(jù)十分完善，但信息無(wú)法共享，資源無(wú)法流通，這使得火電廠(chǎng)繼電保護(hù)工作無(wú)法完全展開(kāi)，并且對(duì)數(shù)據(jù)的分析、挖掘也不全面。例如，實(shí)時(shí)故障預(yù)警、調(diào)度決策的輔助能力均較差。所以，建設(shè)新型火電廠(chǎng)繼電保護(hù)故障信息管理系統(tǒng)十分必要［3］。

2 火電廠(chǎng)新型繼電保護(hù)故障信息管理系統(tǒng)

在以往火電廠(chǎng)繼電保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行的基礎(chǔ)上，建立智能調(diào)度繼電保護(hù)故障信息管理系統(tǒng)，建設(shè)一個(gè)信息管理的集成平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)站與站之間的有效共享、實(shí)時(shí)傳輸［6］。首先建設(shè)繼電保護(hù)故障信息管理系統(tǒng)的共享平臺(tái)，以主站、子站、采集站三站合一的方式進(jìn)行建設(shè)。假設(shè)全廠(chǎng)繼電保護(hù)故障信息管理系統(tǒng)包括：下屬6個(gè)子站、2個(gè)數(shù)據(jù)服務(wù)器、一個(gè)通信服務(wù)器、一個(gè)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、一個(gè)web服務(wù)器和一個(gè)電力系統(tǒng)正向隔離裝置。此平臺(tái)能實(shí)現(xiàn)在工作站中進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，并通過(guò)打印機(jī)和網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)傳輸至全廠(chǎng)數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)中，這樣的設(shè)計(jì)其作用與優(yōu)點(diǎn)為：

（1）主站的作用及優(yōu)點(diǎn)

繼電保護(hù)故障信息管理系統(tǒng)的主站由通信服務(wù)器、數(shù)據(jù)服務(wù)器、WEB服務(wù)器、全場(chǎng)信息管理系統(tǒng)、全場(chǎng)監(jiān)控信息系統(tǒng)、工作站、電力系統(tǒng)隔離裝置、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)等部分組成。主站負(fù)責(zé)對(duì)子站上傳的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和分析，它擁有一個(gè)龐大的歷史信息數(shù)據(jù)庫(kù)，根據(jù)實(shí)際運(yùn)行功能提供監(jiān)查、運(yùn)算分析、調(diào)控決策及制定檢修計(jì)劃。這些信息是主站運(yùn)行的主要數(shù)據(jù)，為高層管理用戶(hù)提供豐富的數(shù)據(jù)信息，并與其他站、系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)庫(kù)相連，達(dá)成數(shù)據(jù)共享。火電廠(chǎng)中的web服務(wù)器在原管理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)上能夠?yàn)g覽、查閱部分?jǐn)?shù)據(jù)，并在權(quán)限設(shè)置下，通過(guò)監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)布數(shù)據(jù)信息。全場(chǎng)由一個(gè)主站控制，其包括網(wǎng)絡(luò)、站點(diǎn)、服務(wù)器等均在同一網(wǎng)段內(nèi)，將火電廠(chǎng)的GPS數(shù)據(jù)信息與主站中收集到的信息進(jìn)行校對(duì)，數(shù)據(jù)的可靠性提高。

火電廠(chǎng)監(jiān)控、保護(hù)的對(duì)象多，繼電保護(hù)系統(tǒng)中的子站可以通過(guò)主站中的網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)傳輸數(shù)據(jù)，達(dá)到共享。機(jī)組中繼電保護(hù)設(shè)備的種類(lèi)也較多，可以通過(guò)GPS數(shù)據(jù)與主站系統(tǒng)中數(shù)據(jù)設(shè)置同步，達(dá)成共享。

（2）采集站的作用

采集站是火電廠(chǎng)繼電保護(hù)故障信息管理系統(tǒng)的終端數(shù)據(jù)采集單元，采集站分布于各個(gè)用電系統(tǒng)的配電室中，對(duì)常用負(fù)荷保護(hù)裝置進(jìn)行監(jiān)控、檢測(cè)，所采集的信息均在監(jiān)控、檢測(cè)范圍內(nèi)，并通過(guò)端口與其他采集站相連，在統(tǒng)一的信息平臺(tái)中進(jìn)行數(shù)據(jù)共享。

（3）分系統(tǒng)子站的作用

分系統(tǒng)子站中的數(shù)據(jù)來(lái)源于采集站，通過(guò)計(jì)算機(jī)管理采集到的測(cè)量、保護(hù)、控制、故障信息，與主站連接，將整理后的數(shù)據(jù)傳送至主站。采集站中的數(shù)據(jù)能夠滿(mǎn)足子站所需，包括保護(hù)信息、監(jiān)控信息、PLC控制器信息、故障錄波器信息等。

3 繼電保護(hù)故障信息管理系統(tǒng)應(yīng)用評(píng)價(jià)

火電廠(chǎng)繼電保護(hù)故障信息管理系統(tǒng)是對(duì)火電廠(chǎng)用電裝置、調(diào)度、信息、故障管理、監(jiān)控等信息的統(tǒng)一管理平臺(tái)，通過(guò)主站收集的采集站、子站的信息，對(duì)信息進(jìn)行儲(chǔ)存和分析，達(dá)到數(shù)據(jù)共享并應(yīng)用［8］。

新建設(shè)的繼電保護(hù)故障信息管理系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是具有人機(jī)界面，能夠?qū)崿F(xiàn)可視化操作，使電廠(chǎng)中一次電氣主接線(xiàn)路設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)直接顯示，能對(duì)保護(hù)故障信息管理系統(tǒng)的功能需求進(jìn)行設(shè)定。該集成化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化、系統(tǒng)化的管理系統(tǒng)，能對(duì)采集到的信息精準(zhǔn)的計(jì)算分析、歸納整理，對(duì)有效數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)。此系統(tǒng)的建立很大程度上減輕了繼電保護(hù)工作人員的實(shí)地勘察工作，取代了人力的抄表、運(yùn)算、分析等工作，采用計(jì)算機(jī)計(jì)算數(shù)據(jù)，避免了人工計(jì)算出現(xiàn)誤差，提高工作效率的同時(shí)，對(duì)故障信息也能實(shí)時(shí)監(jiān)控，在管理系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)可視化，為繼電保護(hù)人員的調(diào)度策略和檢修計(jì)劃提供準(zhǔn)確的參考依據(jù)［9］。

本文研究的火電廠(chǎng)嵌入式繼電保護(hù)故障信息管理系統(tǒng)還較為淺顯，應(yīng)該從多方面作深入性研究，例如，本文未涉及到的發(fā)電機(jī)、變壓器等主設(shè)備的診斷、監(jiān)控，在日后的研究中應(yīng)該結(jié)合工作人員的經(jīng)驗(yàn)建立更為完善的故障信息管理系統(tǒng)，將火電廠(chǎng)與電網(wǎng)繼電保護(hù)故障信息管理系統(tǒng)相結(jié)合，為火電廠(chǎng)的運(yùn)行實(shí)現(xiàn)智能診斷、準(zhǔn)確定位、科學(xué)分析。

4 結(jié) 論

綜上所述，火電廠(chǎng)嵌入式繼電保護(hù)故障信息管理系統(tǒng)的建設(shè)證明了火電廠(chǎng)的信息管理能力還需要進(jìn)一步提升，通過(guò)對(duì)以往電廠(chǎng)中的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的分析可以看出，在以往的管理系統(tǒng)中無(wú)法將數(shù)據(jù)達(dá)成共享，造成數(shù)據(jù)浪費(fèi)、運(yùn)行紊亂。而建立的新型系統(tǒng)化、智能化、集成化、網(wǎng)絡(luò)化的信息管理系統(tǒng)能夠更加準(zhǔn)確地處理數(shù)據(jù)，在達(dá)成數(shù)據(jù)共享的同時(shí)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、計(jì)算，為火電廠(chǎng)的運(yùn)行和操作提供精確的數(shù)據(jù)。

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