继电保护故障信息系统应用分析

郑天齐 王永刚 沈永良 王世奇 邬军军

摘要：随着变电站的高速发展，传统变电站正在向智能变电站甚至无人值守变电站快速转型。因此，变电系统及其组成设备种类繁多、构造复杂，集智能化与复杂化于一体的日常维护要求不断增髙，传输到主站的数据也越来越复杂，给运维人员和调度人员带来了巨大的工作压力。本文提出了一种监控与预警系统，对设备的实时运行状态进行监测和上传，减少工作人员的工作量并节约故障排查时间。

关键词：变电运维;继保信息;实时监视

中图分类号：TM77 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2019）12-0024-02

0 引言

目前，电力行业逐渐向智能化靠拢。然而，由于变电站中的设备来自不同厂家，各厂家继电保护装置对外接口不统一。因此，对各继电保护装置的测试，运行维护人员仍采取手动测试方法，测试速度慢且无法满足实时传输的要求，很难在第一时间获得故障数据。

从IEC61850标准实施开始，定值清单和对外接口信息更加规范。加之5G技术的快速发展，高清视频信息可以同步传输到后台，让继电保护装置的数字化监控、数据的实时传输与下载得以实现。

1 背景

继电保护故障信息系统的建设和应用起于1998年，2003年开始在全国范围内普遍应用，经过继电保护专业人员的不断努力，该系统在使用过程发挥了重要作用，继电保护故障信息系统的作用不断被认可。国家电力公司在《电网二次系统“十一五”规划》以及《电网“十一五”科技规划》中明确提出要广泛建设继电保护故障信息系统，并将继电保护故障信息系统列入到电网二次系统规划的范畴，要求在比较短的时间内完成对220kV及以上电网的基本覆盖。

2 主要功能

继电保护故障信息系统，相比传统的继电保护设备管理方法，更加契合未来继电保护信息处理的发展方向。操作人员不再需要人为操作收集设备来对信息进行采集和分析，继电保护故障信息系统可以自行采集信息，并对这些信息进行数据筛选，直观地展现给操作人员。解决了继电保护的管理工作量大，劳动生产率低的问题，同时为未来智能决策系统提供了基础运行环境。

继电保护故障信息系统主要由各级调度中心或集控站主站系统和变电站端的子站系统组成。具体系统框架见图1。

主站系统：继电保护故障信息主站系统是近年的热门项目。为适应国家规定，主站需要解决如下两个问题：（1）在厂站端，继电保护故障信息处理子站可以将不同装置的通信接口、通信协议和数据协议统一，主站能向所有子站开放;（2）在调度端，建立故障信息数据库及相关处理应用，并且和其他系统及应用要有良好的兼容性。

子站系统：主要负责信息的采集、处理、存储及转发，为调度中心提供数据分析的原始数据和事件记录量。同时负责站内巡检与自检、数据查询与检索、视频监视和日志管理。

3 继电保护信息系统的技术实现

3.1 信息数据源的分布

继电保护故障信息系统顺利运行的前提是采集数据的准确性、快速性，数据主要来源如下：变电站信息采集终端通过保护装置RTU发送至控制端的实时数据;现场运维人员存放的试验记录、运行制度等记录;智能终端定时采集的数据，其他系统中提供的继电保护有关数据和参考资料。

3.2 信息数据源分布的改进

继电保护故障信息系统，通过加入新的数据源——网络系统监控数据，这样可以保证数据采集的及时性，同时可以提高系统对数据的分析处理能力，同时采集多数据源提供的数据可以提高系统可靠性。通过构架集成各个端口数据，能容纳更加多样的应用程序，提升系统的拓展开发能力，通过网络数据的交换，实现开放MIS接口的开放。

4 故障信息管理系统在的应用功能

（1）设别信息的实时状态监控功能。继电保护技术相关人员或者电力调度人员可以清楚地观察继电保护装置如：软件板、硬压板以及开关量的实时状态。主要是针对继电保护装置的使用可靠性进行检查。（2）监控画面的历史事件数据查询。各个变电站相关工作人员向系统提交保护动作信息后，系统会自动将获取的信息进行整合，但是调度中心通常难以确定保护装置发生了的哪一种保护动作，因此监控画面的历史事件数据查询可以为调度人员提供参考依据，尤其是进行线路检查和布置工作时更加重要。（3）定值管理。故障信息管理系统的定值管理应用功能主要体现在定值召唤和查询比较。通常子站向分站或主站传输定值，都需要进行数据归档管理，同时自动标记召唤时间，能够和历史定值数据实施比较。给查询分析定值变化状况提供数据支撑;系统还同时拥有自动定值校核的作用，能够提前设定对比周期，通过设备定值的录入和单定值之间实施相应的分析比较，提示比较产生的差异项，并且这些数据情况还能够传输至IV区对所有普通人员的WEB端发布。（4）由于各个地方变电站有不同的地理分布和运行情况，通过地理图导航科学转变分析变电站地形，转换成相关配置地形图，以供继电保护相关工作人员工作需求使用。（5）数据库和方法库，数据库比传统的关系数据库更高一级，它支持大数据处理和动态储存，应用了程序编程接口，具有较强的非结构化数据。

5 系统特点

5.1 可靠性高、实用性强

继电保护故障系统的数据来源准确可靠，而且有利于系统的维护与升级。继电保护故障信息系统可以对整个变电站设备进行集中管理，同时采用分布式结构，当某一工作站出现故障不能正常工作时，分布式布局可大大减小局部问题对系统的冲击，相比于传统信息处理系统拥有更强的运行可靠性，另外这种分部式管理体系便于管理维护，允许局部切除检修，大大提高了故障检修的灵活性，同时减小了故障维护造成的损失。

5.2 开放胜和先进性

目前互联网技术已经进入了云端时代，大数据时代已经到来，计算机技术已经越来越多在电力行业中的应用越来越多，各类分析程序也加快了发展的脚步，不局限于对数据的简单整理，有些已经可以对数据的走向进行预测，进而预防故障的发生，从数据上为继电保护设备保驾护航。由于本系統的便捷性和可扩展性，对这些分析程序有很好的兼容性，因此具有广阔的发展空间和应用前景。目前针对大电网环境下继电保护应对过负荷、FACTS设备对保护的影响以及基于身份识别的保护管理技术开展研究，提出了适应串补线路电流反向的电流差动保护新原理，已有装置样机并进行试运。项目研究显著提升了电网保护，尤其是距离保护抵御过负荷能力，提升了系统对保护信息的收集和整理分析能力，增强了继电保护系统的整体性能，对于预防保护潜在故障、限制事故范围扩大，保证电网安全稳定运行具有重要意义。

6 結语

互联网时代和大数据时代的来临为继电保护运行管理的现代化提供了机遇，同时也带来了挑战。在继电保护信息化方面，继电保护专业强调运行使用经验、而且对安全可靠性要求较高，而通信和信息产业发展时间仍相对较短，在继电保护方面应用经验不足，有些解决方案仍由于缺少数据和经验的支撑而无法实现，给继保运维人员带来了困扰。因此，继电保护信息网络建设任重而道远，在实施之前需要更加详细的平台规划以及数据处理测试。在这方面，本系统已完成较长时间的运行测试，技术相对成熟。

参考文献

[1] 陈国平，王德林，裘愉涛，等.继电保护面临的挑战与展望[J].电力系统自动化，2017，41（16）：1-11+26.

[2] 杨杰.智能电网继电保护在线整定系统探析[J].电工技术，2017（12）：73-75.

[3] 杨增力，石东源，杨雄平，等.继电保护整定计算软件的通用性研究[J].电力系统自动化，2007，31（14）：89-93.

[4] 王立晶.继电保护定值在线校核及预警系统的研究[J].云南电力技术，2015，43（2）：65-68.

[5] 蒲晓瑛.继电保护故障分析整定管理及仿真系统的应用探析[J].中国科技息，2013（3）：98+102.

[6] 郝文斌，洪行旅.智能电网地区继电保护定值整定系统关键技术研究[J].电力系统保护与控制，2011，39（2）：80-82.

Application Analysis of  Relay Protection Fault Information System

ZHENG Tian-qi，WANG Yong-gang，SHEN Yong-liang，WANG Shi-qi，WU Jun-jun

（Shanghai XUJI ELECTRIC Limited Company， Shanghai  200120）

Abstract：With the rapid development of substation， the traditional substation is transforming to intelligent substation or even unattended substation. Therefore， the substation system and its component equipment are of various types and complex structures， and the daily maintenance requirements integrating intelligence and complexity are constantly increasing. The data which transported to relay master station becomes larger， and huge work pressure are brought to the operation and maintenance personnel. In this paper， a monitoring and early warning system is proposed to monitor and upload the real-time operation status of the equipment， reduce the workload of operation and maintenance personnel and save troubleshooting time.

Key words：substation operation;Relay protection information;maintenance real-time monitoring