基于继电保护故障信息系统的智能调度优化研究

2014-04-16李志清

机电信息 2014年33期

关键词：录波子站主站

李志清

(国网福建省电力有限公司厦门供电公司，福建厦门 361004）

基于继电保护故障信息系统的智能调度优化研究

李志清

(国网福建省电力有限公司厦门供电公司，福建厦门 361004）

优化改造继电保护故障信息系统对于满足智能调度的业务需求有着至关重要的作用，现从系统结构、故障诊断、信息格式和通信规约等方面较为详细地探讨了优化改造方案。实际运行表明，系统整体运行水平得到了有效提升。

继电保护；故障信息系统；智能调度；优化；改造

0 引言

为了满足我国经济社会高速发展的电能需求，国家电网公司开始推进智能坚强电网的建设。其中，基于继电保护系统的智能调度优化是建设智能坚强电网的重要工作之一。我国过去所使用的继电保护故障信息系统，主要通过通信技术、网络技术和计算机技术来实现变电站故障信息和运行信息的实时收集，为电网故障信息及继电保护信息的分析和处理提供所需的数据支撑。综合分析所获得的数据，便于企业调度管理部门及时、准确地掌握故障情况，开展故障定位和事故分析工作，但该系统存在着报文混乱、上报信息不完整等许多亟待改进的地方。

基于基本数据集和系统整体架构，笔者较为深入地研究了其存在的主要问题，设计了全新的、基于分布式体系结构的、组件化和面向对象的系统平台，实现了对等系统的互联互通和即插即用等，拥有定值整定、运行状态监视和二次设备管理等相关功能，并能综合分析二次设备所记录的故障信息和异常信息。

1 系统整体架构

基于现有系统所拥有的运行经验，为满足智能调度的业务需求，对原有故障信息系统进行完善、改造和优化。首先，重新优化设计了继电保护故障信息系统的架构。通过多通道、多路径进行信息采集，基于多套辅助系统来收集和获取与继电保护相关的数据信息，以便为日后的故障诊断分析提供可靠、实时和智能的数据。结合企业所在区域的实际情况，主要采取如下典型应用模式来进行继电保护故障信息系统的优化和改造:

1.1 智能变电站

基于网络技术，智能变电站把保护信息上传到站控层，实现故障录波、保护装置、开关变位动作信息等数据的集成收集，能够提供故障信息综合决策分析的功能。站控层和站内保护装置均基于IEC61850标准，调度端平台D5000采用M编码和TCP协议进行通信。

录波主站和故障录波器通信采取的是IEC61850标准，录波主站接入调度端平台D5000时，采取的是国网103规约，站控层和站内故障录波器通信采取的是IEC61850标准，从而提供故障定位和分析功能。

1.2 基于IEC61850标准保护通信的主站

模式为监控、保护分别组网。站内保护装置和保护信息子站之间的通信采用的是IEC61850标准，在优化改造保护信息子站之后，实现测距信息和保护信息的传送，调度端平台D5000采用M编码和TCP协议进行通信。

1.3 常规变电站

录波主站和故障录波器仍沿用过去采用的通信方式。其中，故障录波器采用的是单独组网的方式，基于国网103规约，实现调度录波主站接入平台D5000，从而提供故障分析和定位功能。

2 现状分析

2.1 通信现状分析

现阶段，在大规模应用故障录波器和继电保护联网技术之后，表现出愈发突出的接口规范化问题。因为故障录波器数据文件格式和厂家保护规约的差异，增加了子站设备维护、信息接入工作的困难，子站主要基于不同电表的解释来进行信息的处理，使得主站转出、转入规约的设计工作较为复杂，且不便于调试。另外，通过子站共同转出继电保护信息和录波器数据，使得子站始终处于较低运行效率的工作状态下，在故障状态下，容易出现信息堵塞的情况，从而使得主站无法获得所需的数据。

在参阅大量相关学术文献，并结合实际情况的基础上，笔者认为继电保护和录波器独立组网分别接入主站是现阶段的最优选择，以便实现继电保护信息和录波器数据的分流，即使在故障情况下，也能够获得更多向主站上传故障信息的机会。

2.2 录波器数据的通信接入

信息量大是录波器数据的主要特点，为了方便记录和分析数据，各生产厂家都对文件储存方式进行了相应的定义。在录波器数据向主站发送过程中，厂家通常都会选择以TCP/IP协议为基础的私有文件传输协议，从而要求将通信转换模块设置在调度主站中，并采用COMTRADE暂态数据通用格式来储存录波器数据，达到录波数据共享及交互的目的。

2.3 继电保护数据的通信接入

现阶段，国内变电站主子站都存在着相应的103扩展规约，保护装置也主要采用了103规约来作为通信子站接入的标准，可以较为简便地传输开关动作信息、保护动作信号及其运行保护定值、保障报告和运行异常信号，能够按照用户的实际需求进行数据的设定，同时实现主站调用故障信息数据的相关功能。需要注意的是，该规约只能通过子站进行历史报告的检索，还无法实现基于保护装置来检索历史动作报告数据。对于子站来说，需对保护装置发送的保护时间信息进行采集和合并，并在完成归类后予以发送和储存。

3 故障信息整合

3.1 交互策略

为满足智能调度的技术要求，必须高度关注源端数据的维护和采集，实现故障信息采集、处理等环节工作的简化，以便有效增强网络的运行效率，重点针对主站对故障性质分析、故障定位、数据属性甄别等应用进行服务。通过系统子站架构的简化，大幅度增强系统运行效率。其中，源端数据的信息整合是工作的重点。

笔者建议采取文件形式来进行故障报告的储存和上报，以便从保护装置来进行故障信息的历史查询，并形成较为全面的区域事故报文。最为重要的是，不容易丢失故障信息。

在采用IEC61850标准进行继电保护设备接入的情况下，历史报告通过日志功能完成储存，从而实现子站设计的简化，并无须对保护动作信息进行特殊合成处理，实现了对保护装置内历史故障信息的直接提取功能。

3.2 基于HDR格式的故障报告

必须遵循XML 1.0规范来制定故障报告的书写格式，采取UTF-8编码，并储存和上报HDR子文件。故障报告由多种公共信息体和Setting Value、DigitalEvent、DigitalStatus、Faultinfo、Tripinfo、Deviceinfo等主要信息体构成。故障概括及动作过程能够通过报告内容予以清晰地显示和反映。

各信息体所表述的内容如下:(1）SettingValue为可选。实现故障情况下装置实际定值的部分记录。(2）DigitalEvent实现按动作时间对开关量进行排序，并完成返回时间和动作时间的记录；同时记录装置开入自检信号的变化事件等。(3）DigitalStatus完成故障状态之前装置开入自检信号的部分记录。(4）Faultinfo完成故障状态下故障距离、故障相、故障电压和故障电流的部分记录。(5）Tripinfo完成故障状态下保护动作的部分记录。(6）Deviceinfo完成记录装置信息的部分记录。