電網(wǎng)調(diào)度中的繼電保護及故障信息管理系統(tǒng)分析

摘要：隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展和科技的不斷進步，社會各行業(yè)對電力資源的需求量越來越大，我國的電力企業(yè)建設(shè)規(guī)模也越來越大。為有效地提高電網(wǎng)故障分析能力和繼電保護水平，提出了繼電保護及故障信息管理系統(tǒng)。文章重點介紹了繼電保護及故障信息管理系統(tǒng)的設(shè)計實現(xiàn)方案及其在電網(wǎng)中的實際應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：電網(wǎng)調(diào)度；繼電保護；電力故障；信息管理系統(tǒng)；電力資源；電力企業(yè)

中圖分類號：TM774 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）34-0113-02

隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展和科技的不斷進步，電力行業(yè)的自動化水平越來越高，各種新型的微機繼電保護裝置、故障處理裝置、自動化裝置等廣泛應(yīng)用在電力系統(tǒng)中，這極大地提高了電力系統(tǒng)繼電保護能力、事故處理分析能力及電網(wǎng)運行管理水平。為保證控制終端能更加有效地對變電站的二次設(shè)備進行監(jiān)控、管理，各種綜合自動化系統(tǒng)應(yīng)運而生，這些自動化系統(tǒng)實現(xiàn)了二次設(shè)備運行管理的自動化、網(wǎng)絡(luò)化，能為管理人員提供更加及時、準確的事故報警信息，極大地提高了電網(wǎng)調(diào)度的繼電保護能力。近年來，越來越多的電力研究人員致力于建設(shè)更加科學(xué)、完善的繼電保護及故障信息管理系統(tǒng)，這種系統(tǒng)能在電網(wǎng)正常運行或者發(fā)生事故的情況下，及時采集、分析、處理各種智能裝置的運行信息，并利用這些信息為電網(wǎng)故障處理提供依據(jù)，為電網(wǎng)的正常運行提供保障。下面就繼電保護及故障信息管理系統(tǒng)的設(shè)計實現(xiàn)及在電網(wǎng)中的應(yīng)用進行分析。

1 電力系統(tǒng)繼電保護的管理現(xiàn)狀

目前，繼電保護裝置的配置有很多，但大部分繼電保護裝置是用于保護功能，在數(shù)據(jù)共享和分析處理方面應(yīng)用比較少，導(dǎo)致當電網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)生故障后，沒有有效的技術(shù)手段進行保護動作情況、故障數(shù)據(jù)信息上報控制中心，需要變電運行的工作人員口頭上報數(shù)據(jù)信息，然后進行故障分析處理。為改善這種現(xiàn)狀，可以建立繼電保護及故障信息管理成系統(tǒng)，實現(xiàn)在不影響繼電保護裝置、故障處理裝置等設(shè)備正常運行的情況，形成條理化的報文，將電網(wǎng)運行狀況及故障數(shù)據(jù)信息傳遞給調(diào)度終端。繼電保護裝置和故障信息的實時聯(lián)網(wǎng)，匯總出來的數(shù)據(jù)信息對電網(wǎng)的深入研究有十分重要的作用。繼電保護及故障信息管理系統(tǒng)能幫助電力運行管理部門掌握繼電保護裝置的運行狀況和電力系統(tǒng)故障的演變情況，同時還能對故障的保護動作進行綜合分析，這極大地提高了故障分析能力和事故處理能力，為快速恢復(fù)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行提供了保障。在電力調(diào)度終端，還能利用該系統(tǒng)對保護裝置進行管理，對故障信息進行綜合分析、處理，實現(xiàn)繼電保護裝置的自動化、網(wǎng)絡(luò)化運行管理，繼電保護及故障信息管理系統(tǒng)為分析故障原因、查找故障點、繼電保護裝置動作行為分析等提供了重要的依據(jù)，為電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運行提供了保障。

2 繼電保護及故障信息管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及功能

繼電保護及故障信息管理系統(tǒng)是由主站和多個子站系統(tǒng)組成的，其中子站系統(tǒng)主要負責(zé)對繼電保護裝置、安全自動裝置、故障處理裝置等進行監(jiān)視、匯總，并將這些裝置的運行狀態(tài)、故障信息、動作保護等信息收集傳輸?shù)街髡鞠到y(tǒng)中；主站系統(tǒng)主要負責(zé)將子站系統(tǒng)收集的數(shù)據(jù)信息分配到相應(yīng)的功能模塊進行處理，并將這些信息提交到相應(yīng)的高級應(yīng)用模塊中。繼電保護及故障信息管理系統(tǒng)主要具有以下功能：對電網(wǎng)保護設(shè)備、錄波設(shè)備等進行監(jiān)測、控制；對運行異常的設(shè)備進行監(jiān)測；自動分析電網(wǎng)系統(tǒng)的故障，并準確、快速地找出故障區(qū)域和故障點；對繼電保護動作進行分析；實現(xiàn)繼電保護管理的網(wǎng)絡(luò)化、自動化、規(guī)范化、標準化。

3 繼電保護及故障信息管理系統(tǒng)的設(shè)計原則

根據(jù)繼電保護及故障信息管理系統(tǒng)的特點，在進行系統(tǒng)設(shè)計時，要遵循以下原則：標準化、規(guī)范化設(shè)計原則，在設(shè)計系統(tǒng)過程中要采用國際標準，從而與其他系統(tǒng)進行良好的接口，確保系統(tǒng)的開放性；分層分布式設(shè)計，系統(tǒng)的設(shè)計要以子站系統(tǒng)為中心，利用通信網(wǎng)絡(luò)將本地監(jiān)控、主站系統(tǒng)、子站系統(tǒng)連接起來，為有利于新功能的擴展，軟件系統(tǒng)要采用模塊化結(jié)構(gòu)。

4 繼電保護及故障信息管理系統(tǒng)子站的建立

4.1 子站系統(tǒng)的設(shè)計目標

子站系統(tǒng)的設(shè)計目標主要包括以下五點：

4.1.1 故障數(shù)據(jù)緩沖處理：在子站系統(tǒng)內(nèi)部配置具有集成數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用的處理系統(tǒng)，使得子站系統(tǒng)具有故障數(shù)據(jù)緩沖處理能力，從而提高繼電保護及故障信息管理系統(tǒng)的可靠性。

4.1.2 故障信息預(yù)處理：子站系統(tǒng)能對相關(guān)故障信息進行過濾故障信息等預(yù)處理，這樣不僅能降低主站系統(tǒng)處理數(shù)據(jù)信息的壓力，還能提高系統(tǒng)處理信息的效率。

4.1.3 匯總、轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)信息：子站系統(tǒng)能將繼電保護裝置、故障處理裝置等二次設(shè)備和主站系統(tǒng)連接起來，能在節(jié)省通信資源的條件下，將各種數(shù)據(jù)信息匯總并轉(zhuǎn)發(fā)到主站系統(tǒng)。

4.1.4 遠程維護功能：在條件允許的情況下，子站系統(tǒng)能進行遠程維護，為無人看守的變電站子系統(tǒng)運行管理帶來極大的方便。

4.1.5 自檢及就地功能：子站系統(tǒng)能利用自檢功能產(chǎn)生自檢報告，同時將自檢報告轉(zhuǎn)發(fā)到主站系統(tǒng)中；用戶可以通過子站后臺、計算機、站內(nèi)監(jiān)控后臺等方式和子站系統(tǒng)的維護接口連接，對子站系統(tǒng)進行實時維護。

4.2 子站系統(tǒng)軟件系統(tǒng)設(shè)計

繼電保護及故障信息管理系統(tǒng)的子站系統(tǒng)軟件主要由端口處理線程、主處理進程、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)三部分構(gòu)成。當子站系統(tǒng)啟動后，主處理進程能根據(jù)系統(tǒng)的配置，自動啟動端口處理線程，系統(tǒng)的通信端口會和端口處理線程對應(yīng)起來，端口處理進程會根據(jù)自身的配置對相應(yīng)的通信端口進行確認，并配置規(guī)約處理程序。主處理進程是子站軟件系統(tǒng)復(fù)位啟動時，最重要的入口程序之一，主要功能是根據(jù)系統(tǒng)配置自動啟動，對端口處理進程進行管理，實現(xiàn)端口處理進程、事件處理器、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)之間的異步通信，完成信息中轉(zhuǎn)。端口處理線程匯總的數(shù)據(jù)信息會轉(zhuǎn)發(fā)到數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中進行統(tǒng)一管理，從而實現(xiàn)故障信息的處理和共享，保證繼電保護及故障信息管理系統(tǒng)能高效、可靠地進行信息處理，子站數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)配置有大容量的故障信息處理功能和數(shù)據(jù)存檔功能。endprint

5 繼電保護及故障信息管理系統(tǒng)主站系統(tǒng)的建立

繼電保護及故障信息管理系統(tǒng)的主站系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)、主站數(shù)據(jù)庫、統(tǒng)計和故障分析子系統(tǒng)三部分組成，下面分別對這三部分進行分析：

5.1 數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)

數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)包括對主站運行進行監(jiān)視及對圖像、網(wǎng)絡(luò)等進行管理，數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)主要由圖形處理系統(tǒng)和圖形運行系統(tǒng)兩個子模塊組成，圖形處理系統(tǒng)能通過界面的繪圖工具生成電氣主接線圖、電力系統(tǒng)區(qū)位分布圖；圖形運行系統(tǒng)能查看各主站接線圖顯示的故障點，并結(jié)合故障信息數(shù)據(jù)控制圖形系統(tǒng)的運行，數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)主要用于微機繼電保護動作情況，對故障過程進行重演及統(tǒng)計歷史故障信息。

5.2 主站數(shù)據(jù)庫

主站數(shù)據(jù)庫主要是對繼電保護的數(shù)據(jù)模型、版本應(yīng)用模塊等進行統(tǒng)一管理，同時提供維護、生成、修改功能。主站數(shù)據(jù)庫由靜態(tài)數(shù)據(jù)庫、動態(tài)數(shù)據(jù)庫、歷史數(shù)據(jù)庫等幾個數(shù)據(jù)庫構(gòu)成，其中靜態(tài)數(shù)據(jù)庫儲存的信息大多為固定的數(shù)據(jù)，動態(tài)數(shù)據(jù)庫多儲存動態(tài)變化的數(shù)據(jù)信息，歷史數(shù)據(jù)庫主要為了保護動態(tài)數(shù)據(jù)庫的運作效率，為主站系統(tǒng)的維護提供方便。

5.3 統(tǒng)計和故障分析子系統(tǒng)

統(tǒng)計和故障分析子系統(tǒng)主要包括故障錄波報文、故障測距報文等兩個模塊，故障錄波報文是以COMTRADE格式生成的，故障錄波信息數(shù)據(jù)分析是在故障錄波器生成的故障信息報文上進行，能對整個電力系統(tǒng)的故障信息進行分析，在故障狀態(tài)下，能實現(xiàn)故障信息實時分析、故障信息網(wǎng)頁生成、數(shù)據(jù)統(tǒng)計等功能，同時還能對主站系統(tǒng)進行日常繼電保護管理、定值校驗、保護整定計算、故障數(shù)據(jù)分析、故障距離測定等應(yīng)用。

6 結(jié)語

繼電保護及故障信息管理系統(tǒng)將微機繼電保護、變電自動化、調(diào)度自動化等幾種技術(shù)融合在一起，能為調(diào)度終端提供更加完善、準確、可靠的繼電保護運行數(shù)據(jù)信息和故障信息，極大地提高了電力系統(tǒng)的繼電保護能力和故障處理能力，繼電保護及故障信息管理系統(tǒng)對電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行有十分重要的意義。

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作者簡介：鄭毅（1990-），福建福州人，供職于國網(wǎng)新疆伊犁供電有限責(zé)任公司，研究方向：調(diào)度繼電保護和電網(wǎng)調(diào)度。endprint