張露陽(yáng)

(西華大學(xué) 610039)

關(guān)于電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的故障信息系統(tǒng)研究

張露陽(yáng)

(西華大學(xué) 610039)

電力系統(tǒng)的自動(dòng)化和信息化水平越來(lái)越高，不過防范電力系統(tǒng)事故以及阻止事故的蔓延一直是一個(gè)重大而難以解決的課題。本文討論了研發(fā)電網(wǎng)繼電保護(hù)故障信息系統(tǒng)的必要性，分析了電力系統(tǒng)繼電保護(hù)故障信息系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能，并介紹了電網(wǎng)繼電保護(hù)故障信息系統(tǒng)的應(yīng)用。

電力系統(tǒng) 繼電保護(hù) 故障信息系統(tǒng)

一、研發(fā)電網(wǎng)繼電保護(hù)故障信息系統(tǒng)的必要性

現(xiàn)在的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)錯(cuò)綜復(fù)雜，各地域聯(lián)網(wǎng)、全國(guó)聯(lián)網(wǎng)，配電網(wǎng)變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)迅速發(fā)展，各種生產(chǎn)調(diào)度的數(shù)據(jù)信息都可以實(shí)現(xiàn)完全自動(dòng)化，調(diào)度系統(tǒng)、遠(yuǎn)動(dòng)通信相結(jié)合可以使得變電站“無(wú)人值守”。然而，多數(shù)自動(dòng)化系統(tǒng)側(cè)重于記錄監(jiān)控信息，對(duì)于繼電保護(hù)設(shè)備的“故障”相關(guān)信息通常需要在保護(hù)工程師站進(jìn)行監(jiān)測(cè)。部分系統(tǒng)可以進(jìn)行定值修改和故障信息查詢，不過功能不夠完善，不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化管理，與故障相關(guān)的信息不能及時(shí)用于事故的分析排除。隨著自動(dòng)化系統(tǒng)的逐步增多，電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，如果只有SCADA系統(tǒng)的保護(hù)信息和開關(guān)變位信息，調(diào)度人員就無(wú)法及時(shí)準(zhǔn)確地判斷故障，也不能正確應(yīng)對(duì)，特別是出現(xiàn)大面積復(fù)雜故障時(shí)，有可能使電網(wǎng)故障進(jìn)一步擴(kuò)大，甚至發(fā)生大面積停電。所以，怎樣在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，及時(shí)準(zhǔn)確地將故障相關(guān)信息傳送給調(diào)度人員，以便其排除故障，恢復(fù)系統(tǒng)，并且也可以為繼電保護(hù)人員提供有效的繼電保護(hù)設(shè)備動(dòng)作分析工具，就亟需設(shè)計(jì)一個(gè)繼電保護(hù)故障信息系統(tǒng)解決此類問題，故障信息系統(tǒng)需要具有繼電保護(hù)、故障錄波、信息采集、分析、管理等相關(guān)功能。故障信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)使用，在技術(shù)和管理方面都將對(duì)電網(wǎng)起到重要作用。

二、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)故障信息系統(tǒng)的建構(gòu)分析

故障信息系統(tǒng)是按照分層分布的結(jié)構(gòu)模式，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通信技術(shù)設(shè)計(jì)建立的綜合信息系統(tǒng)。故障信息系統(tǒng)基于TCP/IP協(xié)議，應(yīng)用于不同電網(wǎng)，通過IEC60870-5-103規(guī)約實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸，其組成結(jié)構(gòu)是由調(diào)度端主站、廠站端子站及電力系統(tǒng)的通訊網(wǎng)絡(luò)三部分構(gòu)成。調(diào)度端(主站)完成數(shù)據(jù)的采集和監(jiān)控，并可進(jìn)行故障信息處理、分析；廠站端(子站)用于站內(nèi)二次裝置的接入和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。在廠站端，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)站內(nèi)裝置的接入和管理，數(shù)據(jù)采集，傳送到調(diào)度端，將信息進(jìn)行分析處理，并以此為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)其他高級(jí)應(yīng)用功能。

1．設(shè)計(jì)原則

故障信息系統(tǒng)主要用于采集子站裝置的定值、正常狀態(tài)數(shù)據(jù)、告警時(shí)的數(shù)據(jù)、故障相關(guān)信息。設(shè)計(jì)可靠的故障信息系統(tǒng)，需要滿足一定的要求，需要遵循一定的原則。（1）故障信息系統(tǒng)收集的數(shù)據(jù)信息需要及時(shí)準(zhǔn)確地傳輸?shù)街髡?，并能反?yīng)故障情況，可用于處理分析故障。（2）故障信息系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控繼電保護(hù)設(shè)備和故障錄波器，及時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)處于異常運(yùn)行狀態(tài)，也能夠保存繼電保護(hù)定值、保護(hù)投退等信息，以便于實(shí)時(shí)監(jiān)控電網(wǎng)和錄波器的運(yùn)行狀況，減少繼保設(shè)備的異常運(yùn)行時(shí)間，為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化管理打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2．架構(gòu)分析

繼電保護(hù)故障信息系統(tǒng)按照物理層次分為設(shè)備層、子站層和主站層。設(shè)備層在發(fā)電廠里面，含有微機(jī)保護(hù)、故障錄波器和CPS等設(shè)備。子站層用于管理和檢測(cè)所在變電站設(shè)備，實(shí)現(xiàn)子站裝置的數(shù)據(jù)采集處理功能，并進(jìn)行簡(jiǎn)單的分析，然后上傳。主站層在調(diào)度單位，對(duì)下一級(jí)變電站的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，并發(fā)布各項(xiàng)指令。從整體上考慮，故障信息系統(tǒng)的主站應(yīng)該設(shè)置在省調(diào)，分站設(shè)置在地調(diào)，子站設(shè)置在變電站、發(fā)電廠，并以電力通訊網(wǎng)相連。子站可分為集中式和分布式的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，單一子站的故障不應(yīng)破壞整個(gè)系統(tǒng)的平衡。

3．功能模塊

繼電保護(hù)故障信息系統(tǒng)的硬件包括數(shù)據(jù)服務(wù)器、Web服務(wù)器、通信服務(wù)器以及工程師工作站等構(gòu)成信息主站的部分，以及變電站二次設(shè)備、全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）、管理機(jī)、串口轉(zhuǎn)換器等構(gòu)成信息子站的部分。信息主站的模塊包括設(shè)備控制模塊、通信模塊、故障信息分析模塊、故障信息管理模塊，信息子站的軟件模塊包括主程序模塊、人機(jī)交互模塊。常用的功能包括通信管理功能、保護(hù)管理功能、故障報(bào)告整理功能、錄波管理功能、故障報(bào)告整理功能、圖形及系統(tǒng)監(jiān)控功能、告警管理功能、GPS對(duì)時(shí)功能、數(shù)據(jù)庫(kù)管理功能以及歷史記錄、查詢和報(bào)表等。

三、電網(wǎng)繼電保護(hù)故障信息系統(tǒng)的應(yīng)用分析

某電網(wǎng)公司按照“分級(jí)調(diào)度，各負(fù)其責(zé)，協(xié)調(diào)配合，共同維護(hù)”的方針，故障信息系統(tǒng)采取主站省調(diào)監(jiān)控、分站地調(diào)監(jiān)控、子站廠站監(jiān)控的結(jié)構(gòu)層次。地調(diào)保護(hù)分站也可以稱之為主站，所以故障信息系統(tǒng)可分為主站、子站兩部分，子站的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可以分為集中式和分布式，其中集中式主要用于小型變電站，分布式用于大型廠站端，子站利用電力數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)上傳所需的信息給主站。

該電網(wǎng)故障信息系統(tǒng)成功實(shí)現(xiàn)如下功能：（1）地理信息與圖形監(jiān)控功能。能夠?qū)崿F(xiàn)公司電網(wǎng)的圖形化管理，根據(jù)GPS顯示公司電網(wǎng)220及以上的廠站地理分布，通過圖形的形式顯示一次側(cè)、二次側(cè)設(shè)備的運(yùn)行狀況。圖形界面含有：告警信息、接線圖、主站子站的通信狀態(tài)圖等等，用戶能夠進(jìn)行定值的查詢等功能。（2）實(shí)時(shí)分析。能夠?qū)崟r(shí)分析處理獲取到的各方面信息，告知并提醒用戶；用戶自定義窗口的相關(guān)屬性；用戶可查詢各地的實(shí)時(shí)保護(hù)設(shè)備的相關(guān)信息以及其他想得到的信息。（3）分析查詢故障信息。具有智能故障分析和故障簡(jiǎn)報(bào)查詢功能，通過收集故障線路兩側(cè)繼電保護(hù)裝置動(dòng)作信息，形成事件，手機(jī)錄波器裝置錄波信息，將上傳較全且動(dòng)作正確的事件自動(dòng)歸檔，保護(hù)動(dòng)作信息及錄波裝置信息不全的為未確認(rèn)歸檔，等待用戶人工分析，并確認(rèn)歸檔，歸檔的數(shù)據(jù)單獨(dú)保存，只有手動(dòng)操作才能刪除，避免數(shù)據(jù)庫(kù)因存放時(shí)間過長(zhǎng)由系統(tǒng)刪除。

結(jié)語(yǔ)

構(gòu)建和應(yīng)用故障信息系統(tǒng)，為準(zhǔn)確分析、及時(shí)處理電力系統(tǒng)故障提供了重要的手段和依據(jù)，也為以后對(duì)繼電保護(hù)動(dòng)作行為進(jìn)行智能化分析和仿真打下了基礎(chǔ)。故障信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)模將會(huì)逐步增大，隨著使用經(jīng)驗(yàn)的積累，新技術(shù)的發(fā)現(xiàn)和進(jìn)步，故障信息系統(tǒng)會(huì)逐步得到完善，更有利提升調(diào)度單位的故障處理能力，提高繼電保護(hù)工作的自動(dòng)化水平，為電力系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行做出貢獻(xiàn)。

[1]李七鑫.山西電網(wǎng)繼電保護(hù)故障信息系統(tǒng)研究與開發(fā)[J].華北電力大學(xué),2013.

[2]王振樹.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)及故障信息子站系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)[J].繼電器，2006.

[2]馮管印.繼電保護(hù)及故障信息管理系統(tǒng)在深圳電網(wǎng)的應(yīng)用研究[J].電氣應(yīng)用,2010年17期

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1007-6344（2015）03-0011-01