關于電力系統繼電保護的故障信息系統研究

張露陽

(西華大學 610039)

關于電力系統繼電保護的故障信息系統研究

張露陽

(西華大學 610039)

電力系統的自動化和信息化水平越來越高，不過防范電力系統事故以及阻止事故的蔓延一直是一個重大而難以解決的課題。本文討論了研發電網繼電保護故障信息系統的必要性，分析了電力系統繼電保護故障信息系統的結構和功能，并介紹了電網繼電保護故障信息系統的應用。

電力系統 繼電保護 故障信息系統

一、研發電網繼電保護故障信息系統的必要性

現在的電網結構錯綜復雜，各地域聯網、全國聯網，配電網變電站綜合自動化技術迅速發展，各種生產調度的數據信息都可以實現完全自動化，調度系統、遠動通信相結合可以使得變電站“無人值守”。然而，多數自動化系統側重于記錄監控信息，對于繼電保護設備的“故障”相關信息通常需要在保護工程師站進行監測。部分系統可以進行定值修改和故障信息查詢，不過功能不夠完善，不能實現自動化管理，與故障相關的信息不能及時用于事故的分析排除。隨著自動化系統的逐步增多，電網發生故障時，如果只有SCADA系統的保護信息和開關變位信息，調度人員就無法及時準確地判斷故障，也不能正確應對，特別是出現大面積復雜故障時，有可能使電網故障進一步擴大，甚至發生大面積停電。所以，怎樣在系統出現故障時，及時準確地將故障相關信息傳送給調度人員，以便其排除故障，恢復系統，并且也可以為繼電保護人員提供有效的繼電保護設備動作分析工具，就亟需設計一個繼電保護故障信息系統解決此類問題，故障信息系統需要具有繼電保護、故障錄波、信息采集、分析、管理等相關功能。故障信息系統的設計使用，在技術和管理方面都將對電網起到重要作用。

二、電力系統繼電保護故障信息系統的建構分析

故障信息系統是按照分層分布的結構模式，利用計算機技術、網絡技術和通信技術設計建立的綜合信息系統。故障信息系統基于TCP/IP協議，應用于不同電網，通過IEC60870-5-103規約實現數據的傳輸，其組成結構是由調度端主站、廠站端子站及電力系統的通訊網絡三部分構成。調度端(主站)完成數據的采集和監控，并可進行故障信息處理、分析；廠站端(子站)用于站內二次裝置的接入和數據轉發。在廠站端，系統實現站內裝置的接入和管理，數據采集，傳送到調度端，將信息進行分析處理，并以此為基礎實現其他高級應用功能。

1．設計原則

故障信息系統主要用于采集子站裝置的定值、正常狀態數據、告警時的數據、故障相關信息。設計可靠的故障信息系統，需要滿足一定的要求，需要遵循一定的原則。（1）故障信息系統收集的數據信息需要及時準確地傳輸到主站，并能反應故障情況，可用于處理分析故障。（2）故障信息系統能夠實時監控繼電保護設備和故障錄波器，及時發現系統處于異常運行狀態，也能夠保存繼電保護定值、保護投退等信息，以便于實時監控電網和錄波器的運行狀況，減少繼保設備的異常運行時間，為實現自動化管理打下了堅實的基礎。

2．架構分析

繼電保護故障信息系統按照物理層次分為設備層、子站層和主站層。設備層在發電廠里面，含有微機保護、故障錄波器和CPS等設備。子站層用于管理和檢測所在變電站設備，實現子站裝置的數據采集處理功能，并進行簡單的分析，然后上傳。主站層在調度單位，對下一級變電站的數據進行分析處理，并發布各項指令。從整體上考慮，故障信息系統的主站應該設置在省調，分站設置在地調，子站設置在變電站、發電廠，并以電力通訊網相連。子站可分為集中式和分布式的網絡結構，單一子站的故障不應破壞整個系統的平衡。

3．功能模塊

繼電保護故障信息系統的硬件包括數據服務器、Web服務器、通信服務器以及工程師工作站等構成信息主站的部分，以及變電站二次設備、全球衛星定位系統（GPS）、管理機、串口轉換器等構成信息子站的部分。信息主站的模塊包括設備控制模塊、通信模塊、故障信息分析模塊、故障信息管理模塊，信息子站的軟件模塊包括主程序模塊、人機交互模塊。常用的功能包括通信管理功能、保護管理功能、故障報告整理功能、錄波管理功能、故障報告整理功能、圖形及系統監控功能、告警管理功能、GPS對時功能、數據庫管理功能以及歷史記錄、查詢和報表等。

三、電網繼電保護故障信息系統的應用分析

某電網公司按照“分級調度，各負其責，協調配合，共同維護”的方針，故障信息系統采取主站省調監控、分站地調監控、子站廠站監控的結構層次。地調保護分站也可以稱之為主站，所以故障信息系統可分為主站、子站兩部分，子站的系統結構可以分為集中式和分布式，其中集中式主要用于小型變電站，分布式用于大型廠站端，子站利用電力數據網絡上傳所需的信息給主站。

該電網故障信息系統成功實現如下功能：（1）地理信息與圖形監控功能。能夠實現公司電網的圖形化管理，根據GPS顯示公司電網220及以上的廠站地理分布，通過圖形的形式顯示一次側、二次側設備的運行狀況。圖形界面含有：告警信息、接線圖、主站子站的通信狀態圖等等，用戶能夠進行定值的查詢等功能。（2）實時分析。能夠實時分析處理獲取到的各方面信息，告知并提醒用戶；用戶自定義窗口的相關屬性；用戶可查詢各地的實時保護設備的相關信息以及其他想得到的信息。（3）分析查詢故障信息。具有智能故障分析和故障簡報查詢功能，通過收集故障線路兩側繼電保護裝置動作信息，形成事件，手機錄波器裝置錄波信息，將上傳較全且動作正確的事件自動歸檔，保護動作信息及錄波裝置信息不全的為未確認歸檔，等待用戶人工分析，并確認歸檔，歸檔的數據單獨保存，只有手動操作才能刪除，避免數據庫因存放時間過長由系統刪除。

結語

構建和應用故障信息系統，為準確分析、及時處理電力系統故障提供了重要的手段和依據，也為以后對繼電保護動作行為進行智能化分析和仿真打下了基礎。故障信息系統設計規模將會逐步增大，隨著使用經驗的積累，新技術的發現和進步，故障信息系統會逐步得到完善，更有利提升調度單位的故障處理能力，提高繼電保護工作的自動化水平，為電力系統的安全可靠運行做出貢獻。

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1007-6344（2015）03-0011-01