一种继电保护装置动作信息远程集中打印系统

张庆伟，钱俊凤，王 彦，张薇薇，毛 强，娄方旭，韩胜国

(1.贵州电网有限责任公司贵阳供电局，贵州 贵阳 550001;2.贵州电网有限责任公司信息中心，贵州 贵阳 550001)

0 引言

根据继电保护运维工作的相关要求，当继电保护装置保护发生动作之后，运维人员需要在2 h 内将保护动作信号、各保护的打印报告等报至调度继电保护部门，以便最快地分析故障原因，第一时间对故障进行处置。所以当故障发生时，保护动作报告获取的速率，就意味着故障分析处置的速率。然而目前保护装置动作信息获取的方式依然十分落后，还是依靠人工方式，到变电站利用纸质针孔打印机进行现场打印调取动作报文波形及现场运行定值，扫描后再传递给继电保护管理部门。针孔打印机在打印过程中易出现色带干涩、卡纸、内容缺失等情况，对保护报文调取及定值比对造成了较大的阻碍，整个过程费时费力效率低下。特别是无人值守变电站，来回车程及现场打印时间往往较长，已经不能满足现实要求，急需一种能够安全、快速地收集保护动作信息的技术手段。

1 问题分析

目前人工调取继电保护动作报文波形存在的问题主要有两大点：一是整个获取时间较长，二是纸质打印波形的文件效果较差。对依靠人工方式调取继电保护动作报文波形的总耗时进行了初步分析，以确定减少耗时的方法。

表1 为变电站继电保护动作报文波形调取的总耗时的初步统计。从表1 可以看出调取动作报文波形时间主要消耗在往返车程、现场打印、定值核对以及扫描存档上，整个耗时一般都超出2 h，不满足调度相关要求，并且现场打印故障波形时，针孔打印机经常出现卡纸、色带干涩、打印错位、内容缺失等问题，不仅耽误时间而且使得打印效果大打折扣。

表1 各变电站现场一次打印工作总耗时统计 min

2 解决思路

针对上述分析的问题，下面主要解决调取继电保护故障波形获取时间较长和纸质打印波形的文件效果较差两大问题，解决整个问题的思路见图1。

图1 提出一种能够自动打印、自动报送、自动核对的电子故障波形的技术方案，能够解决目前人工调取波形费时费力、效果差的缺点，是最优的技术方案。但是由于定值核对时间平均只有15 min，对整个动作报文收集所用时间占比较少，且自动核对技术需要统一纸质定值单与打印定值单相关定值描述，定值提取需要采用图像识别技术及比对技术，识别率还有待提高，故综合考虑在此只解决自动打印、自动报送及电子化问题，对于核对定值仍然采用人工方式。下面按照这样的解决思路来开发一套继电保护动作信息远程集中打印系统。

图1 远程打印系统技术思路

3 技术方案

3.1 打印数据获取方案

要实现项目的预期目标首先要对保护的打印信息进行采集和存储。采用与保护通信的方式可以调取任意的信息，但是存在安全隐患，而且各保护厂家的协议都不尽相同，对数据进行解析和传输也比较困难。所以最终选择从保护的的打印口，利用保护的自动打印功能从保护中获取打印数据。这样得到的数据不仅完全和现场直接打印得到的数据一致，而且装置只被动接受不与保护进行互动通信，更加安全可靠。

3.2 站内集中方案

保护装置的打印口属于串口不适合长距离的通信，如果直接使用串口通信的方式将站内所有的打印设备进行集中是不可行的。所以专门设计了采集装置对采集的串口数据进行就地存储并通过千兆以太网集中到站内集中打印服务器，将站内所有保护装置的打印功能集中到集中打印服务器上，不仅速度快，而且安全可靠。

3.3 远程传输方案

考虑网络安全和建设成本等综合因素，选择通过站内原有的非实时网络通道进行传输。只需要在站端和调度端各申请一个内网的IP 就可以通过内网将打印数据从站端传输到调度端。该方案不需要单独搭建网络，不仅降低了建设成本和时间，而且全程在内网中传输，有内网防火墙的防护，网络安全得到了保障。

3.4 操作系统选择

站内集中打印后台和调度远传后台均基于拥有我国独立自主产权的定值Linux 系统开发和使用，安全稳定符合南网对内网电脑操作系统的相关规定。另外安装了CentOS 桌面系统，操作简单，方便运维人员快速上手使用。

4 总体结构

4.1 站内网络结构

变电站继电保护智能集中打印系统，包括打印信息采集装置、网络交换机和站内打印服务器。图2 是动作信息远程打印系统站内网络结构。

图2 远程打印系统站内网络结构

通过连接在每台保护装置打印口上的打印信息采集装置，获取保护装置的打印数据(只收不发)，再通过交换机和预先布置的网线，将站内所有打印装置的打印信息都集中到站内的集中打印服务器上，通过集中打印后台进行查看和打印等操作。

4.2 远传网络结构

采集装置接收到打印数据之后，将数据上传至站内的集中打印服务器进行编号管理和数据存储。调度端安装的远传后台通过内网Ⅱ段的非实时通道与站内集中打印服务器进行通信，在后台通过操作指令进行数据的远程调取和远程管理。网络传输通过内网防火墙，无网络安全隐患。

5 实施效果

该系统通过对变电站内继电保护装置配套的打印设备进行改造，改变站内目前打印设备老旧、打印工作模式落后带来的各种问题。在站内实现集中打印、智能打印，在调度端机房也能远程调取保护装置的打印数据，从而能更快的分析故障原因，第一时间对故障进行处置，大大提高事故处理的工作效率，减少人力物力资源的投入。

打印系统界面设计合理，涵盖的打印项目完整、分类清晰、操作简单方便，打印出的文件内容清晰完整，和传统打印机相比完全不会出现内容缺失、字迹模糊、打印错位、打印卡纸等等极其影响现场人员工作效率的问题，而且大大节省了交通、人工、设备和时间成本。应用该系统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，达到了设计的预期目标，取得了良好的使用效果。

6 结论

针对目前变电站继电保护动作信息报文调取存在的费时费力、效果差问题，对调取报文耗时长以及针孔打印机存在的问题做了详细分析，提出了利用保护装置打印机串口线实现远程、自动、电子化打印的方案。该技术方案的实施后，继电保护装置动作后动作信息远程集中打印系统大大节省了调取报文所花费的时间，并且电子化的动作信息报文相对于纸质打印扫描件显示效果大大提升。该方案总体上解决了目前调取报文时间长、效果差的问题，为继电保护动作信息调取提供了一种高效、便捷的技术尝试。