继电保护信息远传可靠性提升系统的设计与应用

黄乐++戎春园++姜健琳+宋亮

摘 要：系统针对电网继电保护故障信息处理系统（以下简称保信系统）主子站之间报文传输过程中出现的问题进行研究。为保证用户能直观观察到报文传输过程中出现的问题而能及时采取预防和纠正措施，系统提供图形化的报文动态展示界面，同时自动对传输过程中出现的各种异常进行识别、记录以及统计，并以图表的方式展示给用户。协助用户对保信系统的传输环节进行改进和预防。

关键词：保信系统；报文传输；可靠性

中图分类号：TM774 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）20-0143-04

1 前言

保信系统从投运以后，接入的各保信子站继电保护报文上传可能会出现数据失真问题，对上级机构根据保信信息进行电网监视、故障分析等高级应用功能造成影响，严重制约了上级机构依托继电保护报文开展业务的能力。针对此种情况，有必要对保护信息系统继电保护报文传输可靠性开展研究，按照变电站、设备生产厂家、故障原因等多种统计口径开展分析统计。

借助本系统统计出的通信问题以及问题趋势，用户可针对性的优化继电保护数据传输网络，确保在电网发生故障时，能够及时准确地获取继电保护报文信息，提高上级机构依托继电保护报文开展业务的能力；同时也实现了对不同生产厂家的保信子站运行情况进行量化评估，对进一步保障保护信息系统的安全可靠运行及提高自动化管理水平具有切实意义。

2 保信系统报文传输的特性分析

2.1 报文概述

保信系统主子站间报文可概括为两层。

链路层：保信系统基于TCP协议进行点对点的数据传输，主站作为连接的客户端，子站作为连接的服务器端。图1是保信系统的拓扑结构。

应用层：应用层是故障信息系统中主站与子站之间数据通信的核心，主要是遵循《远动设备及系统 第5部分 传输规约 第103篇 继电保护设备信息接口配套标准》和《远动设备及系统 第5部分 传输规约 第104篇 使用标准传送文件的IEC 60870-5-101网络访向》。

2.2 传输特性

站间规约规范且统一：保信系统经过多年的运行，站间通信协议日趋规范和统一。使得单独根据报文进行统一的分析处理成为可能，并进而形成一套可推广应用的系统。目前站间通信规约日渐形成南网范围内以《南网103规约》，国网范围内以《国网103规约》为主的格局。

通信总线模式易于转发：保信系统的通信模式是总线方式，所有站间报文均以网络通信方式的汇聚到主站的通信总线上，这便可以使得其他系统在总线上做接口，在不影响保信系统功能的前提下，分发总线上的通信报文，并进行后续的分析应用等。如图2所示。

2.3 报文传输过程中存在的问题

传输过程不透明：站间报文传输是实时的，是按协议格式化后的字符流。而目前系统只侧重报文转成信息后的处理，很少对报文层做出处理，使得过程不透明，用户无法识别，只有保信系统的厂家的专业人员才能识别和判断。

问题反应不实时：在报文的传输过程中，保信系统对于传输层的问题无法实时反映到用户界面，像上送时标错误这种情况，保信系统也无法自动将其作为异常来展示，只能靠人工去事后识别。

缺乏对应的统计分析：最为关键一点是保信系统的侧重是信息的处理和应用，没有对信息传输层的问题进行统计和分析，也就无法对问题的解决提供有效分析和解决支撑。

3 系统设计

3.1 概述

继电保护远传报文可靠性提升系统应包括以下功能： 传输报文信息采集、变电站继电保护传输报文智能分析、子站配置标准化分析、继电保护远传后台图形化展示和统计。

3.2 系统结构（图3）

接口层：第一是与保信主站的消息总线接口，以组播的方式将总线上消息转发出来到本系统进行判断和分析。第二是与保信主站的数据库接口，读取保信主子站的基本配置信息，用以后续的统计和展示。

后台层：自动的报文判断和分析。针对各种类型报文解析识别和判断，分析出其中的异常，无需人工干预。

界面层：第一是可展示实时报文及对应解析内容展示，用户可以实时观察到当前总线的状态以及业务处理过程。第二是可展示各种分析出的异常结果，统计结果。第三是可展示出连续时间坐标下的趋势结果。

4 数据统计

链路类数据统计：针对所有报文中的链路消息进行解析，识别其中的异常和错误。如：识别主子站之间TCP/IP的链路错误、主子站之间的规约错误。将识别出的异常和错误做成用户可识别告警，推送给界面展示并存储。如图4所示。

参数召唤类数据统计：针对参数的召唤和结果报文进行解析，识别出设备信息，召唤类型，结果回复情况等。计算召唤结果总帧数，总耗时。分析失败的原因，记录召唤过程中出现的异常。将识别出的异常和错误做成用户可识别告警，推送给界面展示并存储。如图5所示。

文件召唤类数据统计：针对录波文件的召唤和结果报文进行解析，识别出设备信息，召唤文件名，结果回复情况等。计算召唤结果总帧数，总耗时。分析失败的原因，记录召唤过程中出现的异常。将识别出的异常和错误做成用户可识别告警，推送给界面展示并存储。如图6所示。

自动上送类数据统计：针对子站主動上送给主站的报文进行解析，识别其中的异常和错误。如：类型错误、时钟错误等。识别信息点上送频率，甄别频繁上送信息。将识别出的异常和错误做成用户可识别告警，推送给界面展示并存储。如图7所示。

模型标准化比对：针对子站初始化过程报文进行解析。对比初始化数据和标准模型数据，识别出差异部分。将识别出的差异部分做成用户可识别内容，推送给界面展示并存储。如图8所示。

5 数据存储

后台进行分析，统计的数据全部做成xml文件存放。鉴于保信系统主子站间报文的庞大，分析统计结果将每天做成一个xml结果文件存放，最终，界面可根据指定周期进行汇总展示和输出。如图9所示。

6 数据分析和展示

实时链路消息：可展示主子站之间实时的报文内容以及分析出的内容。使得用户可直观观察到当前总线的报文动态及相关业务处理情况。如图10所示。

统计分析：图形界面显示后台自动统计出的按厂家分类的各种报文传输信息和异常数据。每一种统计图表均关联各自明细数据展示，并提供导出和查询功能。如图11所示。

7 结语

通过本系统对保信系统站间报文传输过程进行实时的监视和分析，并对发现的问题进行统计和汇总，能够使得用户及时发现传输过程中的问题，为用户优化保信系统的传输网络，解决传输中出现的问题提供直观的、量化的数据依据，从而提升保信系统传输的可靠性。并且，根据汇总分析的数据，也实现了对不同生产厂家的保信子站运行情况量化评估。对进一步保障保信息系统的安全可靠运行及提高自动化管理水平具有切实意义。

参考文献

[1]中华人民共和国电力行业标准 DL/T 634-1997远动设备及系统：第5部分[S].

[2]国家电网公司企业标准Q/GDW 273-2009，继电保护故障信息处理系统技术规范[S].

[3]高翔，张沛超 电网故障信息系统应用技术[M].北京：中国电力出版社，2006.

[4]吴云.继电保护及故障信息网络传输系统[J].电力系统通信，2004，（6）：15-17.endprint