一種繼電保護裝置動作信息遠程集中打印系統

張慶偉，錢俊鳳，王 彥，張薇薇，毛 強，婁方旭，韓勝國

(1.貴州電網有限責任公司貴陽供電局，貴州 貴陽 550001;2.貴州電網有限責任公司信息中心，貴州 貴陽 550001)

0 引言

根據繼電保護運維工作的相關要求，當繼電保護裝置保護發生動作之后，運維人員需要在2 h 內將保護動作信號、各保護的打印報告等報至調度繼電保護部門，以便最快地分析故障原因，第一時間對故障進行處置。所以當故障發生時，保護動作報告獲取的速率，就意味著故障分析處置的速率。然而目前保護裝置動作信息獲取的方式依然十分落后，還是依靠人工方式，到變電站利用紙質針孔打印機進行現場打印調取動作報文波形及現場運行定值，掃描后再傳遞給繼電保護管理部門。針孔打印機在打印過程中易出現色帶干澀、卡紙、內容缺失等情況，對保護報文調取及定值比對造成了較大的阻礙，整個過程費時費力效率低下。特別是無人值守變電站，來回車程及現場打印時間往往較長，已經不能滿足現實要求，急需一種能夠安全、快速地收集保護動作信息的技術手段。

1 問題分析

目前人工調取繼電保護動作報文波形存在的問題主要有兩大點：一是整個獲取時間較長，二是紙質打印波形的文件效果較差。對依靠人工方式調取繼電保護動作報文波形的總耗時進行了初步分析，以確定減少耗時的方法。

表1 為變電站繼電保護動作報文波形調取的總耗時的初步統計。從表1 可以看出調取動作報文波形時間主要消耗在往返車程、現場打印、定值核對以及掃描存檔上，整個耗時一般都超出2 h，不滿足調度相關要求，并且現場打印故障波形時，針孔打印機經常出現卡紙、色帶干澀、打印錯位、內容缺失等問題，不僅耽誤時間而且使得打印效果大打折扣。

表1 各變電站現場一次打印工作總耗時統計 min

2 解決思路

針對上述分析的問題，下面主要解決調取繼電保護故障波形獲取時間較長和紙質打印波形的文件效果較差兩大問題，解決整個問題的思路見圖1。

圖1 提出一種能夠自動打印、自動報送、自動核對的電子故障波形的技術方案，能夠解決目前人工調取波形費時費力、效果差的缺點，是最優的技術方案。但是由于定值核對時間平均只有15 min，對整個動作報文收集所用時間占比較少，且自動核對技術需要統一紙質定值單與打印定值單相關定值描述，定值提取需要采用圖像識別技術及比對技術，識別率還有待提高，故綜合考慮在此只解決自動打印、自動報送及電子化問題，對于核對定值仍然采用人工方式。下面按照這樣的解決思路來開發一套繼電保護動作信息遠程集中打印系統。

圖1 遠程打印系統技術思路

3 技術方案

3.1 打印數據獲取方案

要實現項目的預期目標首先要對保護的打印信息進行采集和存儲。采用與保護通信的方式可以調取任意的信息，但是存在安全隱患，而且各保護廠家的協議都不盡相同，對數據進行解析和傳輸也比較困難。所以最終選擇從保護的的打印口，利用保護的自動打印功能從保護中獲取打印數據。這樣得到的數據不僅完全和現場直接打印得到的數據一致，而且裝置只被動接受不與保護進行互動通信，更加安全可靠。

3.2 站內集中方案

保護裝置的打印口屬于串口不適合長距離的通信，如果直接使用串口通信的方式將站內所有的打印設備進行集中是不可行的。所以專門設計了采集裝置對采集的串口數據進行就地存儲并通過千兆以太網集中到站內集中打印服務器，將站內所有保護裝置的打印功能集中到集中打印服務器上，不僅速度快，而且安全可靠。

3.3 遠程傳輸方案

考慮網絡安全和建設成本等綜合因素，選擇通過站內原有的非實時網絡通道進行傳輸。只需要在站端和調度端各申請一個內網的IP 就可以通過內網將打印數據從站端傳輸到調度端。該方案不需要單獨搭建網絡，不僅降低了建設成本和時間，而且全程在內網中傳輸，有內網防火墻的防護，網絡安全得到了保障。

3.4 操作系統選擇

站內集中打印后臺和調度遠傳后臺均基于擁有我國獨立自主產權的定值Linux 系統開發和使用，安全穩定符合南網對內網電腦操作系統的相關規定。另外安裝了CentOS 桌面系統，操作簡單，方便運維人員快速上手使用。

4 總體結構

4.1 站內網絡結構

變電站繼電保護智能集中打印系統，包括打印信息采集裝置、網絡交換機和站內打印服務器。圖2 是動作信息遠程打印系統站內網絡結構。

圖2 遠程打印系統站內網絡結構

通過連接在每臺保護裝置打印口上的打印信息采集裝置，獲取保護裝置的打印數據(只收不發)，再通過交換機和預先布置的網線，將站內所有打印裝置的打印信息都集中到站內的集中打印服務器上，通過集中打印后臺進行查看和打印等操作。

4.2 遠傳網絡結構

采集裝置接收到打印數據之后，將數據上傳至站內的集中打印服務器進行編號管理和數據存儲。調度端安裝的遠傳后臺通過內網Ⅱ段的非實時通道與站內集中打印服務器進行通信，在后臺通過操作指令進行數據的遠程調取和遠程管理。網絡傳輸通過內網防火墻，無網絡安全隱患。

5 實施效果

該系統通過對變電站內繼電保護裝置配套的打印設備進行改造，改變站內目前打印設備老舊、打印工作模式落后帶來的各種問題。在站內實現集中打印、智能打印，在調度端機房也能遠程調取保護裝置的打印數據，從而能更快的分析故障原因，第一時間對故障進行處置，大大提高事故處理的工作效率，減少人力物力資源的投入。

打印系統界面設計合理，涵蓋的打印項目完整、分類清晰、操作簡單方便，打印出的文件內容清晰完整，和傳統打印機相比完全不會出現內容缺失、字跡模糊、打印錯位、打印卡紙等等極其影響現場人員工作效率的問題，而且大大節省了交通、人工、設備和時間成本。應用該系統后的工作效率比改造前提升了74 %左右，工作成本降低了80 %左右，達到了設計的預期目標，取得了良好的使用效果。

6 結論

針對目前變電站繼電保護動作信息報文調取存在的費時費力、效果差問題，對調取報文耗時長以及針孔打印機存在的問題做了詳細分析，提出了利用保護裝置打印機串口線實現遠程、自動、電子化打印的方案。該技術方案的實施后，繼電保護裝置動作后動作信息遠程集中打印系統大大節省了調取報文所花費的時間，并且電子化的動作信息報文相對于紙質打印掃描件顯示效果大大提升。該方案總體上解決了目前調取報文時間長、效果差的問題，為繼電保護動作信息調取提供了一種高效、便捷的技術嘗試。