电网继电保护及故障信息管理系统的实现

于立强

承德供电公司，河北承德 067000

1 电网继电保护的管理现状和亟待解决的问题分析

现阶段，在我国大部分电网当中，虽然都有一定数量的继电保护装置投入到运行中，但由于一些因素的影响，使得这些装置都过于重视保护功能本身，却忽视了数据信息共享以及分析等方面的问题。就常规的变电站自动化系统而言，一旦电网出现故障，无法及时将保护动作的具体情况和相关的故障信息及时反馈给电力调度中心，而调度中心的工作人员一般只能凭借现场操作人员的汇报对电网故障进行处理，导致这一问题的主要是原因是自动化和智能化的程度相对较低。目前，系统亟待解决的问题主要有以下两个方面：一方面是将变电站内的微机保护、故障录波以及自动装置等输出的数据信息进行分类和集中处理，以此来满足电力调度中心对电网正常运行和故障时的信息需求；另一方面是在电力调度中心侧，应具备以下功能：故障计算与测距、保护设备管理、整定计算以及录波数据分析等等，借此来实现继电保护的运行和管理自动化及网络化。想要解决以上这两个方面的问题，最佳途径就是建立继电保护及故障信息管理系统。

2 电网继电保护及故障信息管理系统的组成及其主要功能

2.1 系统结构

系统主要由以下两部分构成，分别为调度端主系统和厂站端子系统。其中调度端主系统与电力调度中心的数据网络相连接，一般位于不同区域内的系统分属于不同的通信网络；而厂站端子系统则是借助网络或载波与调度端主系统进行连接，一个子系统能够与多个主站系统进行连接。子系统主要负责数据信息采集，并将这些数据传送给与之相连的主系统当中，作为数据信息集中存储的主系统，可通过数据服务向其它一些调度端提供相关的数据。通常情况下，厂站端的数据主要分布在调度主系统当中，主系统可借助网络资源服务对分布于各处的厂站端数据进行访问。由于两个调度端主系统间都会存在一条以上的路径，为此，当其中某一条路径出现问题中断时，系统便可以利用其他路径对数据进行访问。

2.2 主要功能

1）子站系统的功能。子站具体是指为变电站继电保护、故障录波以及安全自动等装置的信息进行接入与集成，并向不同主站提供这些信息的子系统。其主要包括以下功能：规约转换、信息收集、信息智能过滤、信息订购与发布、多主站通信、系统自检、GPS对时、微机装置信息采集、用户管理等等；

2）主站系统。其主要任务是在子站系统上传信息后进行相应的故障告警、分析、处理和归档统计，它的功能是由多个子系统来予以实现的，具体包括主站数据库、图形管理、故障与统计分析、运行监测以及网络管理等等。该系统具有以下功能：事件报警、人机界面、远程数据调用、数据库管理、Web发布、用户权限日志管理、基本网管功能、波形分析、功能列表、故障测距、继电器特性分析、专家系统等等。

3 电网继电保护及故障信息管理系统的设计与实现

本系统由主站系统和子站系统两个部分构成，下面分别对这两个部分的设计进行介绍。

3.1 主站系统设计

1）系统安全。这是主站系统在设计时必须考虑的重要环节之一。通常情况下，为了满足使用需要，主站都会对外开放，这样一来便会引起一系列安全性问题，为此，必须在设计过程中充分考虑系统的安全性，具体可采取如下措施：增设硬件防火墙，借此来与其它系统相隔离，并对一些非法信息和用户进行屏蔽；采用独立的服务器进行信息发布，这样能够有效地缩小故障波及范围；

2）数据流控制。由于主站数据通常采用的都是一对多的方式，而数据流控制的得当与否将直接影响系统的整体性能。基于通道和通信协议等因素，由子站传输过来的数据信息一般都需要经过前置机处理后才会达到后台机，若是数据包直传输到后台机网络段上的话，则会导致网络负荷增大。为此，当连接的子站过多时，必须进行数据流控制。如果从系统的整体结构这一角度上看，采取分网的方式来实现数据流控制不失为一种可行且实用的方案。

3.2 子站系统设计

在对子站系统进行设计时，其核心是继电保护装置和故障录波装置等主要设备的接入方式。

1）继电保护装置的接入。具体的接入方式有以下几种：其一，从管理机接入。可将全部的继电保护装置一并接入到管理机当中，并由其提供两个独立的通信接口，分别与监控和保护进行通信连接。通常情况下，保护管理机采用的都是工业PC机，有时也会采用厂家提供的嵌入式系统，若是采用该接入方式，则所有的继电保护装置都由管理机进行单独管理，其最大的优点是能够与变电站的监控系统相对对立，这样一来便可以进一步减少两者之间的相互干扰，可显著提高系统的运行可靠性。这种接入方式比较适用于新建的项目或是应用RTU方式的变电站改造；其二，从监控系统接入。可将全部继电保护装置和监测控制装置一并接入到一台管理机上，并由其借助网络或串口将数据信息传输给保护系统。这种接入方式的优点是改动小、前期投资成本少，适合应用于运行中的变电站系统改造。

2）故障录波装置的接入。常见的故障录波装置信息交互方式有两种，一种是网络，另一种是串口，这两种方式的信息交互都能够直接提交COMTRADE格式的波形文件，但是由于管理机无法对此类波形报文进行转换，而且还得考虑优先转发的问题，故此，可采用以工程师站直接对故障录波装置进行管理的方式。若是装置仅能够提供某一种特定的波形数据，则可由系统将其转换为COMTRADE的合适。

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