摘要 繼電保護及故障信息系統(tǒng)是對二次裝置進行監(jiān)測、控制、管理的技術(shù)支持系統(tǒng)， 同時又是對電網(wǎng)故障進行信息支持、故障分析、診斷的決策系統(tǒng)。繼電保護及故障 信息系統(tǒng)的建設(shè)，對提高電網(wǎng)調(diào)度的智能化、信息化水平，增強電網(wǎng)故障處理、分 析能力，具有重要的意義和價值。 本文論述了建立繼電保護及故障信息系統(tǒng)的必要性及意義，對現(xiàn)有繼電保護及 故障信息系統(tǒng)的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)、主站系統(tǒng)、子站系統(tǒng)及通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及功能，存在的 不足等進行了深入的分析，并對其通信系統(tǒng)中的通道構(gòu)建問題進行了詳細的研究， 提出了三種適用于不同狀況的主備用通道方案。根據(jù)呼倫貝爾電網(wǎng)的運行狀況，研 究了繼電保護及故障信息系統(tǒng)在呼盟電網(wǎng)的應(yīng)用中的適合于各類子站系統(tǒng)的主備 用通道方案，為繼電保護及故障信息系統(tǒng)的穩(wěn)定運行提供了保障。 關(guān)鍵詞：繼電保護，故障信息，備用通道，策略 a b s t r a c t r e l a yp r o t e c t i o na n df a u l ti n f o r m a t i o ns y s t e m ( r f i s ) i sm o n i t o r i n g ，c o n t r o l l i n g a n dm a n a g i n go fs e c o n d a r yd e v i c e i ti sat e c h n o l o g ys u p p o r ts y s t e ma sw e l la sa n i n f o r m a t i o ns u p p o r t ，f a u l ta n a l y s i s ，d i a g n o s i sa n dd e c i s i o ns y s t e m t h ee s t a b l i s h m e n to f r f i sh a si m p o r t a n tt h e o r ya n da p p l i c a t i o nv a l u et oi m p r o v et h el e v e lo fi n t e l l i g e n ta n d i n f o r m a t i o n a li np o w e rd i s p a t c h i n g ，e n h a n c et h ec a p a c i t yo fa n a l y s i sa n dh a n d l i n gi n g r i df a u l t t h ep a p e rd e s c r i b e dt h en e c e s s i t ya n ds i g n i f i c a n c eo fd e v e l o p i n gt h er f i s i th a s t h o r o u g ha n a l y s i si nt h es t u d ys t a t u sa n da r c h i t e c t u r eo fr f i s ，a n dt h es t r u c t u r ea n d f u n c t i o no fs u b - s t a t i o n ，m a s t e r - s t a t i o na n dc o m m u n i c a t i o ns y s t e m ，a sw e l la st h e d e f i c i e n c yo fr f i s i nv i e wo ft h ep r o b l e mo fc h a n n e lc o n s t r u c t i o ni nc o m m u n i c a t i o n s y s t e m ，i tp r e s e n t st h r e ep r o p o s a l so fm a i na n ds t a n d b yc h a n n e lt om e e td i f f e r e n t s i t u a t i o n a c c o r d i n gt ot h eo p e r a t i o ns t a t u so fh u l u n b e i rp o w e rg r i d ，i tr e s e a r c h e dt h e b u i l d i n go fr f i si nh u l u n b e i r ，a n dc o n s t r u c ts u i t a b l em a i na n ds t a n d b yc h a n n e lf o r v a r i o u sk i n d so fs u b s t a t i o ns y s t e m i tp r o v i d e sg u a r a n t e et os t a b l eo p e r a t i o no fr f i s x up i n g ( e l e c t r i c a le n g i n e e r i n g ) d i r e c t e db yp r o f l i ub a o z h u k e yw o r d s ：p r o t e c t i v er e l a y ，f a u l ti n f o r m a t i o n ，m a i na n ds t a n d b yc h a n n e l ， s t r a t e g y 華北電力大學(xué)t 程碩士專業(yè)學(xué)位論文 目錄 中文摘要 英文摘要 第一章引言1 1 1研究背景及意義l 1 2 繼電保護及故障信息系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀2 1 3信息傳輸通道的研究現(xiàn)狀3 1 4本文的主要內(nèi)容4 第二章繼電保護及故障信息系統(tǒng)組成與功能6 2 1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)一6 2 2主站系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能7 2 2 1 主站系統(tǒng)結(jié)構(gòu)7 2 2 2 主站系統(tǒng)功能9 2 3 子站系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能1 3 2 4 通信子系統(tǒng)1 5 2 5繼電保護及故障信息系統(tǒng)問題分析1 6 2 5 1 系統(tǒng)運行中遇到的問題。1 6 2 5 2外部通道存在問題分析1 7 2 6本章小結(jié)1 8 第三章繼電保護及故障信息系統(tǒng)的通道備用策略19 3 1光纖通道1 9 3 1 1 光纖通道的基本組成1 9 3 1 2 光纖通道的特點2 0 3 2電力線載波通道2 0 3 2 1電力線載波通道的基本組成2 l 3 2 2電力線載波通道的特點2 l 3 3 電力微波通道一2 2 3 3 1電力微波通道的基本組成2 3 3 3 2 微波通道的特點2 3 3 4移動通道2 3 3 4 1 移動通道的基本組成。2 4 華北電力大學(xué)工程碩士專業(yè)學(xué)位論文 3 5 3 6 第四章 4 1 4 2 3 4 2移動通道的特點2 4 通道備用策略2 5 3 5 1光纖一光纖主備用通道策略2 6 3 5 2光纖一電力線載波一g p r s 主備用通道策略2 8 3 5 3微波一電力線載波一g p r s 主備用通道策略3 2 3 5 4通道可用性策略3 3 本章小結(jié)3 3 繼電保護及故障信息系統(tǒng)的應(yīng)用研究3 4 呼盟電網(wǎng)概況3 4 呼盟電網(wǎng)繼電保護及故障信息系統(tǒng)簡析3 4 4 2 1系統(tǒng)概況一3 4 4 2 2主站系統(tǒng)3 5 4 2 3子站系統(tǒng)4 0 4 3呼盟電網(wǎng)繼電保護及故障信息系統(tǒng)通信通道的研究一4 2 4 3 1通信通道現(xiàn)狀4 2 4 3 2 呼盟電惻通信通道備用策略分析一4 2 4 4呼盟電網(wǎng)繼電保護及故障信息系統(tǒng)應(yīng)用分析4 4 4 5本章小結(jié)一4 7 第五章結(jié)論與展望4 8 5 1 結(jié)論4 8 5 2展望4 9 參考文獻5 0 致謝5 4 在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文和參加科研情況5 5 華北電力大學(xué)t 程碩上專業(yè)學(xué)位論文 1 1研究背景及意義 第一章引言 近年來，隨著國民經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展，為了滿足人們對電力與日俱增的巨大需求， 現(xiàn)代電網(wǎng)的規(guī)模在不斷擴大、電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)也越來越復(fù)雜，已逐步向區(qū)域聯(lián)網(wǎng)和全國 聯(lián)網(wǎng)的方向發(fā)展。面對如此龐大和復(fù)雜的電網(wǎng)，尤其在國內(nèi)外幾次大停電發(fā)生后， 如何能使電網(wǎng)發(fā)生故障后快速、有效的恢復(fù)，是電網(wǎng)安全運行面臨的一個重大課題。 當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生大面積復(fù)雜故障時，避免事故擴大發(fā)生并快速使系統(tǒng)恢復(fù)正常運行 的重要前提是電網(wǎng)具備有效地電網(wǎng)監(jiān)視手段，可以對電網(wǎng)變化信息具有全面的掌 握，從而能夠采取相應(yīng)的措施，恢復(fù)電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定運行。隨著電網(wǎng)的發(fā)展，調(diào) 度運行人員若只單純的依靠傳統(tǒng)的s c a d a 系統(tǒng)所提供的信息對電網(wǎng)故障做出準(zhǔn)確 的判斷是很困難的，原兇在于其對電網(wǎng)實施的是靜態(tài)監(jiān)視，只能反應(yīng)電網(wǎng)某一時刻 的情況，對電網(wǎng)事故分析、保護的動作信息以及重合閘過程等判斷故障的關(guān)鍵信息 并不能系統(tǒng)的反應(yīng)出來，更不能實現(xiàn)對上述信息進行有效關(guān)聯(lián)和匯總分析的處理【l 】。 為了能夠解決電網(wǎng)中的這種缺陷，確保調(diào)度運行人員能夠?qū)﹄娋W(wǎng)故障做出快速、正 確的判斷，需要引入一個具有對保護故障信息進行監(jiān)視及整合分析的系統(tǒng)，繼電保 護及故障信息系統(tǒng)就是在此需求下應(yīng)運而生的，國家電力公司十五發(fā)展規(guī)劃中將全 面建設(shè)電網(wǎng)的繼電保護及故障信息系統(tǒng)列為重要大綱項目，其已成為了國內(nèi)研究的 一個重要課題。 ， 。 繼電保護及故障信息系統(tǒng)以故障錄波器和集成繼電保護為應(yīng)用特征，既可以為 繼電保護運行及管理提供技術(shù)支持，又可在電網(wǎng)故障時為電網(wǎng)提供相應(yīng)的信息分析 及決策的管理支持。它主要可在正常及電網(wǎng)故障時，對二次裝置信息進行監(jiān)視及控 制，對工作異常的繼電保護裝置進行檢修提示，自動分析電網(wǎng)故障，準(zhǔn)確、快速地 診斷出故障區(qū)域、故障點及故障性質(zhì)，自動分析繼電保護動作行為，使繼電保護專 業(yè)管理更加網(wǎng)絡(luò)化、標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化。 繼電保護及故障信息系統(tǒng)主要由子站系統(tǒng)、主站系統(tǒng)以及電力通信網(wǎng)構(gòu)成，其 中電力通信網(wǎng)是連接子站系統(tǒng)和主站系統(tǒng)的信息紐帶，電力通信網(wǎng)的穩(wěn)定運行是繼 電保護及故障信息系統(tǒng)穩(wěn)定運行的保障。目前，我國對于電力通信網(wǎng)具有明確規(guī)定， 重要廠站必須具有兩路及以上獨立的通信通道，以確保電力通信的穩(wěn)定運行。但是， 電網(wǎng)對電力通信網(wǎng)中主備用通道如何設(shè)置、故障時如何實現(xiàn)切換卻鮮有研究及相應(yīng) 的規(guī)范，這對繼電保護及故障信息系統(tǒng)的穩(wěn)定運行是個巨大的威脅。 建立繼電保護及故障信息系統(tǒng)，建立適應(yīng)其運行的健全的電力通信網(wǎng)絡(luò)，可適 華北電力大學(xué)1 ：程碩i ：專業(yè)學(xué)位論文 應(yīng)現(xiàn)代電網(wǎng)對現(xiàn)場的迫切需求，大大提高電力調(diào)度自動化水平，對電網(wǎng)安全運行提 供更高的保障，對其相關(guān)理論和技術(shù)進行深入的研究，加大對繼電保護及故障信息 系統(tǒng)運行機制的完善，對電網(wǎng)建設(shè)具有重要的理論意義和很高的實用價值。 1 2繼電保護及故障信息系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀 繼電保護及故障信息系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用基本始于2 0 世紀(jì)9 0 年代末，當(dāng)時微機 保護及故障錄波器等二次裝置本身雖已具備了很高的信息化及智能化水平，但從調(diào) 度運行管理的角度講，其運行狀態(tài)監(jiān)視、設(shè)備管理、動作定值整定以及對二次設(shè)備 所記錄的電網(wǎng)異?；蚬收闲畔⒌木C合有效運用分析等，仍普遍處于較低的自動化水 平，無法滿足調(diào)度運行管理自動化的要求。為了解決繼電保護信息管理方面存在的 問題，國內(nèi)對繼電保護及故障信息系統(tǒng)進行了大量的研究工作。 在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計上，繼電保護及故障信息系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)構(gòu)成基本一致，都包括主 站系統(tǒng)、子站系統(tǒng)和通信網(wǎng)絡(luò)【2 5 l 。主站系統(tǒng)主要位于調(diào)度中心側(cè)，用于完成從子 站采集、處理及儲存數(shù)據(jù)，并根據(jù)實際需要實現(xiàn)錄波數(shù)據(jù)分析、電網(wǎng)故障分析等功 能；子站系統(tǒng)主要位于變電站、發(fā)電廠側(cè)，用于完成裝置接入、數(shù)據(jù)接收、轉(zhuǎn)發(fā)和 處理等功能；通信網(wǎng)絡(luò)用于實現(xiàn)子站系統(tǒng)和主站系統(tǒng)的通信。近年來，隨著計算機 技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，站內(nèi)所用的通信采用了現(xiàn)場總線和以太網(wǎng)技術(shù)，主站可直 接連接更多的子站，調(diào)度各層主站之間普遍通過i n t e r n e t 或電力數(shù)據(jù)專網(wǎng)實現(xiàn)數(shù)據(jù) 共享，系統(tǒng)裝置接入數(shù)量、通信速率以及組網(wǎng)的靈活性都較原來有了較大的改善【6 l 。 同時，繼電保護及故障信息系統(tǒng)功能也由簡單的信息收集轉(zhuǎn)發(fā)發(fā)展到具有各種 后臺分析功能，如故障診斷、故障測距、故障報告、繼電器動作特性、諧波分析、 向量分析、功率分析、序分量分析、差動再現(xiàn)和數(shù)值分析等功能。系統(tǒng)還可以對故 障數(shù)據(jù)和錄波數(shù)據(jù)進行簡單處理，其主站側(cè)的功能也逐漸增強，除了原有的故障信 息及錄波數(shù)據(jù)分析外，運行管理、設(shè)備管理、定值計算、統(tǒng)計分析等專業(yè)管理也納 入了繼電保護及故障信息系統(tǒng)的范疇1 7 9 j 。 由于變電站各設(shè)備種類繁多、型號復(fù)雜、生產(chǎn)廠家所用規(guī)約各有不同，通信協(xié) 議的使用和轉(zhuǎn)換就成為了繼電保護故障信息系統(tǒng)的研究及應(yīng)用關(guān)鍵問題l l o 1 6 j 。目 前，i e c t c 5 7 ( 國際電工委員會第5 7 技術(shù)委員會) 為傳輸電力系統(tǒng)信息而制定的國際 標(biāo)準(zhǔn)：遠動通信規(guī)約i e c 6 0 8 7 0 5 系列，主要用于變電站與調(diào)度中心之間的通信； i e c 6 0 8 7 0 6t a s e 2 主要用于調(diào)度中心之間的網(wǎng)絡(luò)通信：i e c 6 1 8 5 0 ，它以u c a 為基 礎(chǔ)，是面向未來的主要方案。i e c 6 1 8 5 0 標(biāo)準(zhǔn)和i e c 6 1 9 7 0 標(biāo)準(zhǔn)的正式發(fā)布，將無縫 通信體系的概念引入了繼電保護及故障信息系統(tǒng)。所謂無縫通信體系是指在變電站 內(nèi)、變電站與主站端之間采用統(tǒng)一的通信協(xié)議體系，從而實現(xiàn)裝置到子站系統(tǒng)、子 站系統(tǒng)到主站系統(tǒng)的無縫通信【l7 1 。為了真正適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)展，采 2 華北電力大學(xué)- l ：程碩士專業(yè)學(xué)位論文 用無縫通信協(xié)議是今后的發(fā)展趨勢，目前，各廠家也都認可這一趨勢，如南京銀山 公司的y s 3 0 0 0 a 系統(tǒng)、深圳南瑞p r s - 7 0 0 p 繼電保護及故障信息管理系統(tǒng)等，都可 以無縫接入不同廠家的保護測控裝置和其他站用智能設(shè)備。 但是，就目前國內(nèi)已經(jīng)投入運行的繼電保護故障信息系統(tǒng)而言，在實現(xiàn)方法和 功能上還存在以下不足： ( 1 ) 存在大量的規(guī)約轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)傳輸受到限制，在一定程度上制約了一些功能 的實現(xiàn)。 ( 2 ) 高級分析應(yīng)用功能有待改進。大部分分析功能實際上都只是簡單地將變電 站錄波器的分析功能塊移植到調(diào)度端系統(tǒng)，沒有充分發(fā)揮出調(diào)度端系統(tǒng)信 息全面、計算能力強的優(yōu)勢，某些功能如雙端測距、故障過程分析等由于 受數(shù)學(xué)模型和算法的限制，精度不高，應(yīng)用的效果也不理想。 ( 3 ) 系統(tǒng)的開放性不強，不能與已經(jīng)建立的s c a d a 等系統(tǒng)實現(xiàn)信息的共享。 ( 4 ) 系統(tǒng)的安全性不強，二次裝置的廠家較多，接口太多，安全管理有一定的 難度。， ( 5 ) 各廠家保護通信口上送的信息不全或不符合本省的規(guī)范要求，包括數(shù)據(jù)格 式和通信規(guī)約；各廠家的子站功能皆未達到設(shè)計要求，主要問題：保護動 作、開關(guān)信息的未進行關(guān)聯(lián)和過濾，造成無用信息大量送入主站：保護動作 后的保護短錄波有的子站未能處理并上送主站：不能處理集中錄波并有選擇 地上送主站；工控機予站故障率較高( 主要是硬盤、或死機等) ，未解決保護 動作信息與錄波信息有效關(guān)聯(lián)的問題。 一 這些不足也是今后進一步研究繼電保護故障信息系統(tǒng)時需要解決的問題。 1 3信息傳輸通道的研究現(xiàn)狀 信息傳輸通道是繼電保護及故障信息系統(tǒng)通信的基礎(chǔ)，其技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展對 繼電保護及故障信息系統(tǒng)的通信具有至關(guān)重要的作用。目前，國內(nèi)電力通信網(wǎng)絡(luò)使 用較多、較為成熟的通信技術(shù)主要由光纖技術(shù)、電力線載波技術(shù)、微波技術(shù)以及新 興的g p r s 技術(shù)i l 引。 光纖通信以光波作為信息載體、以光導(dǎo)纖維作為傳輸介質(zhì)的先進通信手段，其 具有通信容量大、傳輸頻帶寬、傳輸損耗小、傳輸距離長以及擴展性強、抗干擾能 力強等優(yōu)點。目前，光纖通信以其較高的總體性價比，已在電力系統(tǒng)中獲得了廣泛 的應(yīng)用，成為了電力通信主通道的首選通信方式，并且在一些重要廠站之間設(shè)置光 纖環(huán)網(wǎng)l 舊】。但是，光纖也有其弱點，其建設(shè)成本高、架設(shè)難度大，對于偏遠山區(qū)及 農(nóng)村來講，光纖通信并不是這些地區(qū)的首選通信通道。 電力線載波利用高電雎輸電線作為傳輸通道的載波通信方式，不需要再架設(shè)通 3 華北電力大學(xué)f ：程碩上專業(yè)學(xué)位論文 信線路，是電力系統(tǒng)特有的通信方式。但是，電力線載波技術(shù)具有其固有的缺陷： 通道干擾大、傳輸速率低、信息量小、接口單一等等，隨著光纖技術(shù)的成熟和推廣， 載波通道已慢慢被光纖取代，成為了其備用通道，但是在1 1 0 k v 和3 5 k v 農(nóng)電系統(tǒng) 中及新興的小區(qū)樓字通信中，電力線載波通信仍然具有很強的生命力【2 0 】【2 1 1 。 微波通信技術(shù)是在微波頻段通過地賣弄視距進行信息傳播的一種無線通信手 段，2 0 世紀(jì)8 0 年代后期數(shù)字微波通信得到了很大的發(fā)展，但是隨著電網(wǎng)進入到跨 省、跨網(wǎng)互聯(lián)，向全國聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，在電力系統(tǒng)應(yīng)用中，微波通信通道相對擁擠、 可利用頻譜少、抗干擾能力弱、保密性差等缺點表現(xiàn)的越來越明顯，局域性越來越 大，目前，其已逐漸被其他通信方式所取代，但是由其發(fā)展起來的一點多址微波通 信，以其配置靈活、擴容方便等優(yōu)點，在地區(qū)及縣級電網(wǎng)通信和農(nóng)網(wǎng)通信中有較快 的發(fā)展，在這些地區(qū)一點多址微波通信可作為通信通道的一個選擇，此外，其在移 動應(yīng)急容災(zāi)通信通道的建設(shè)方面也有很大的發(fā)展空間【2 2 1 。 g p r s 技術(shù)是通用分組無線業(yè)務(wù)的簡稱。與原有的電路型業(yè)務(wù)相比較，用戶使 用g p r s 業(yè)務(wù)將具有建鏈時間短、數(shù)據(jù)傳輸速力高、費用低等特點，作為將移動通 信與數(shù)據(jù)通信合二為一的技術(shù)，其可以根據(jù)電力企業(yè)的需求，建立電力企業(yè)虛擬網(wǎng) 絡(luò)v p n ，在電力搶修監(jiān)控調(diào)度、配電系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集和自動化、通信監(jiān)控、電力i n t r a n e t 無限延伸、圖像監(jiān)控中得以應(yīng)用，對電力系統(tǒng)起到重要作用 2 3 j 2 4 】。 目前，電力系統(tǒng)通信主要以光纖通信為主，微波、載波通信及其它通信技術(shù)為 輔，多種通信手段并存進行通信。但是，對于各個不同情況地區(qū)，其主備用通道應(yīng) 該如何配置選擇，所選主備用之間的切換方式以及相應(yīng)的規(guī)則卻很少有研究涉及， 這為電力系統(tǒng)安全運行留下了隱患。 1 4本文的主要內(nèi)容 本文在介紹繼電保護及故障信息系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及功能的基礎(chǔ)上，著重對該系統(tǒng)通 信網(wǎng)絡(luò)中主備用通信通道進行了深入的分析和研究，所做工作主要包括以下幾個方 面： 第一部分：從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計、系統(tǒng)功能、通信協(xié)議等多個方面入手，收集資料， 對所有的資料進行歸類整理，對繼電保護及故障信息系統(tǒng)的現(xiàn)狀及問題進行分析。 對目前信息傳輸通道所用技術(shù)進行研究，分析各通信方式優(yōu)缺點及適用范圍，指出 目前電力通信中的不足。 第二部分：結(jié)合已有資料和生產(chǎn)實際，總結(jié)繼電保護及故障信息系統(tǒng)的內(nèi)容及 特點，深入分析繼電保護及故障信息系統(tǒng)的總體設(shè)計及其功能，并對主站系統(tǒng)及子 站系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模塊進行深入研究，通過引入最新的國際標(biāo)準(zhǔn)，建立了一個能夠?qū)崿F(xiàn) 4 華北電力大學(xué)t 程碩士專業(yè)學(xué)位論文 分布式異構(gòu)系統(tǒng)的互聯(lián)、互通的，支持各種應(yīng)用擴展的，支持系統(tǒng)免維護的、兼容 自動化系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展的完整技術(shù)體系。 第三部分：研究電力通信中光纖、電力線載波、微波及無線通信技術(shù)的工作原 理、特點及適用范圍，為電力通信主備用通道的選擇提供技術(shù)支持。設(shè)計針對三種 不同情況不同地區(qū)的主備用通道方案，并設(shè)計主備用通道自動切換原則及相關(guān)流 程，對各類通道的日常維護制定規(guī)范，為電力通信的安全、穩(wěn)定運行提供支持。 第四部分：分析呼盟地區(qū)電力系統(tǒng)的基本情況，對其繼電保護及故障信息系統(tǒng) 應(yīng)用情況及相應(yīng)的不足作以分析，針對呼盟電網(wǎng)所發(fā)生的通信通道故障采用本文所 提出的主備用通道方案進行研究并進行經(jīng)驗總結(jié)，提出需要改進完善的問題。 5 華北電力大學(xué)工程碩士專業(yè)學(xué)位論文 第二章繼電保護及故障信息系統(tǒng)組成與功能 繼電保護是保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的最有效、最直接、最可靠的技術(shù)手段，繼 電保護及故障信息系統(tǒng)則是提高繼電保護運行管理水平的極為重要的措施之一。它 是一個繼電保護運行、管理的技術(shù)支持系統(tǒng)，同時又是一個電網(wǎng)故障時的信息支持、 輔助分析和決策系統(tǒng)。它能在正常和電網(wǎng)故障時，實時傳送電網(wǎng)數(shù)據(jù)，使電網(wǎng)的運 行管理部門可以及時掌握電網(wǎng)及繼電保護的運行狀況和事故的演變過程，以及對事 故中保護的動作行為進行綜合分析、為提高事故分析水平提供可靠的依據(jù)，尤其是 為快速處理事故、恢復(fù)電網(wǎng)正常運行提供技術(shù)支持【2 5 1 。繼電保護及故障信息系統(tǒng)不 僅僅是只為繼電保護專業(yè)提供信息的一個系統(tǒng)，它還是參與整個電網(wǎng)運行和管理的 信息系統(tǒng)，是電網(wǎng)信息的一個共享平臺，能夠滿足對信息“快速、準(zhǔn)確、完整”的 采集要求，為事故分析提供可靠的信息依據(jù)。因此，繼電保護故障信息系統(tǒng)的建立， 不僅僅是簡單的服務(wù)于繼電保護專業(yè)，而應(yīng)滿足電網(wǎng)調(diào)度和運行管理的多重需要， 為生產(chǎn)管理現(xiàn)代化服務(wù)【2 6 j 。 2 i系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu) 繼電保護及故障信息系統(tǒng)是由位于調(diào)度端的主站系統(tǒng)和分布于不同地區(qū)的電 廠、變電站內(nèi)的廠站端子站系統(tǒng)及介于主站系統(tǒng)與子站系統(tǒng)之間的通信子系統(tǒng)構(gòu)建 而成。各分布子站系統(tǒng)能采集廠站內(nèi)故障錄波裝置和繼電保護的運行數(shù)據(jù)，在子站 系統(tǒng)實現(xiàn)信息的匯集、分類、規(guī)約轉(zhuǎn)換等，并按照運行數(shù)據(jù)制定相應(yīng)策略通過電力 通信網(wǎng)遠傳至調(diào)度端的主站系統(tǒng)進行集中分析處理，調(diào)度運行人員可以通過主站系 統(tǒng)對子站系統(tǒng)下發(fā)各種指令以獲取予站系統(tǒng)及予站系統(tǒng)內(nèi)接入裝置的運行信息，從 整個系統(tǒng)看，子站系統(tǒng)側(cè)重于信息的采集和通信，而主站系統(tǒng)側(cè)重于信息的分析、 處理和管理。繼電保護及故障信息系統(tǒng)擁有完善的電網(wǎng)故障數(shù)據(jù)分析能力，以及為 適應(yīng)管理模式而定制的對繼電保護和故障錄波裝置的運行管理能力，綜合分析線路 故障時的裝置上送數(shù)據(jù)能迅速對故障點進行定位，為裝置異常和事故處理的快速響 應(yīng)提供了強有力的科學(xué)依據(jù)【2 8 d 4 1 。 電網(wǎng)內(nèi)某一子站系統(tǒng)往往涉及到多個管理單位，而每個管理單位往往又要管理 多個子站，為適應(yīng)管理和應(yīng)用的需要，主站系統(tǒng)與子站系統(tǒng)通過通信網(wǎng)絡(luò)采用多級、 分層管理模式進行連接，圖2 - 1 所示為繼電保護及故障信息系統(tǒng)組成架構(gòu)。 6 華北電力大學(xué)工稃碩上專業(yè)學(xué)位論文 圖2 - 1 繼電保護及故障信息系統(tǒng)組成架構(gòu)圖 其中，主站l 至主站m 分別對應(yīng)不同的管理部門，諸如地調(diào)、省調(diào)、網(wǎng)調(diào)等 子站1 至子站n 則分別對應(yīng)不同的廠站。主站系統(tǒng)與子站系統(tǒng)之間的通信方式的選 擇可根據(jù)不同地區(qū)的通信通道狀況而確定，可以采用光纖、電力線載波、微波以及 無線等多種通信方式的主備用通信通道組合的方式進行通信。 。 2 2 主站系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能 繼電保護及故障信息系統(tǒng)的主站系統(tǒng)主要負責(zé)收集系統(tǒng)各子站的信息，并利用 不同的功能模塊對所收集的信息進行歸類、綜合、分析，完成故障數(shù)據(jù)到故障信息 的處理過程，是繼電保護及故障信息系統(tǒng)運行的核心，也是整個系統(tǒng)的指揮中心。 它需要對于來自多個子站故障信息進行綜合分析得出可信的結(jié)果，使得調(diào)度中心可 以迅速掌握電網(wǎng)實際故障狀況以及繼電保護動作行為，及時分析電網(wǎng)事故性質(zhì)和事 故波及范圍1 3 5 - 3 8 。 2 2 1主站系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 主站系統(tǒng)可以適用于國調(diào)中心、網(wǎng)省調(diào)中心、超高壓局、地區(qū)調(diào)度部門的等調(diào) 度管理部門，是管理予站系統(tǒng)中二次設(shè)備對應(yīng)的電網(wǎng)元件關(guān)系、電網(wǎng)相應(yīng)元件、實 時監(jiān)測信息、管理歷史故障信息的數(shù)據(jù)平臺，也是根據(jù)故障信息對故障進行診斷、 7 華北電力大學(xué)工程碩士專業(yè)學(xué)位論文 分析以及各種故障再現(xiàn)的智能系統(tǒng)。主站系統(tǒng)主要由通信服務(wù)器、數(shù)據(jù)服務(wù)器、w e b 服務(wù)器和應(yīng)用服務(wù)器( 工程師工作站) 等構(gòu)成，圖2 - 2 為主站系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。 翠縣是 凜- 甲 幾l 廠刨 口j i帥帥i描早干 瞰磁2 o lo “i 。；! 。籀；蓮蕊編l ，ij 。麓。孽妒彤il：纛搿鬻纘麟彩鋤溯荔溯乞醞臻羰縭緩綴 圖2 - 2 主站系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 一般，主站系統(tǒng)均采用雙機冗余配置的通信服務(wù)器，以確保系統(tǒng)穩(wěn)定的運行， 它主要保證整個系統(tǒng)的正常通信，負責(zé)與所有子站系統(tǒng)內(nèi)保護管理單元和故障錄波 瞥元的信息通信，按數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量調(diào)整通信服務(wù)器的數(shù)量。在設(shè)備連接上，通信服務(wù) 器一端與數(shù)據(jù)服務(wù)器連接，一端與通信網(wǎng)絡(luò)連接，充當(dāng)著信息傳輸?shù)闹修D(zhuǎn)站。 數(shù)據(jù)服務(wù)器一般也采用雙機冗余配置，其上運行數(shù)據(jù)庫軟件，用來存放系統(tǒng)從 子站系統(tǒng)采集到的信息以及整理過的所有的歷史故障數(shù)據(jù)，同時，具備系統(tǒng)恢復(fù)能 力。 w e b 服務(wù)器需要通過利用網(wǎng)絡(luò)安全隔離設(shè)備實現(xiàn)不同安全區(qū)的隔離，管理區(qū)的 w e b 終端實際上是具有系統(tǒng)訪問權(quán)限人員的辦公計算機，位于管理區(qū)的合法用戶均 有權(quán)限訪問w e b 服務(wù)器提供的數(shù)據(jù)，但不具備對控制區(qū)設(shè)備進行操作的權(quán)限。 應(yīng)用服務(wù)器主要包括管理工作站、故障分析處理工作站、繼保工作站、調(diào)度工 作站等實現(xiàn)各種主站系統(tǒng)功能工程師工作站，以及為與控制區(qū)的其他支撐系統(tǒng)和專 業(yè)系統(tǒng)( 如s c a d a 、e m s 等) 進行信息交互而預(yù)留的網(wǎng)絡(luò)接口，向客戶端提供服務(wù)， 實現(xiàn)對系統(tǒng)的操作控制、信息整理、維護與發(fā)布管理以及所有數(shù)據(jù)及功能的權(quán)限管 理，而且還承擔(dān)著將控制區(qū)的數(shù)據(jù)單向傳送給管理區(qū)，以實現(xiàn)兩區(qū)之間數(shù)據(jù)同步的 任務(wù)，兩個區(qū)域之間的數(shù)據(jù)要遵守電力系統(tǒng)安全防護規(guī)范進行流通，只能從控制區(qū) 流向管理區(qū)，不可反向流入控制區(qū)。 8 華北電力大學(xué)工程碩士專業(yè)學(xué)位論文 2 2 2主站系統(tǒng)功能 繼電保護及故障信息系統(tǒng)的效用主要在于主站系統(tǒng)應(yīng)用功能的實現(xiàn)，其功能按 照各部分模塊的功效可分六大類：圖形管理、數(shù)據(jù)管理、運行監(jiān)控、故障分析、統(tǒng) 阿功能 圖形管理 功能 圈元編輯囂 圖形繪制與 管理 圖形規(guī)范 數(shù)據(jù)管理 功能 運行監(jiān)控 功能 靜態(tài)數(shù)據(jù)庫 動態(tài)數(shù)據(jù)庫 歷史數(shù)據(jù)庫 模型數(shù)據(jù)庫 數(shù)據(jù)版本 數(shù)據(jù)庫 故障分析 功能 裝置運行狀態(tài) 監(jiān)視與控制 電網(wǎng)放障l 監(jiān)視 - - - - - - - - - - - - ，- - - - - - - - - - - - - 一 保護在線定l 值校驗 統(tǒng)計分析 功能 故障測距 保護特性 分析 故障錄波 文件分析 故障分析 專家系統(tǒng) 網(wǎng)絡(luò)管理 功能 故障信息 統(tǒng)計分析 報表統(tǒng)計 保護動作 統(tǒng)計分析 網(wǎng)絡(luò)性能 網(wǎng)絡(luò)配置 網(wǎng)絡(luò)故障 網(wǎng)絡(luò)安全 圖2 3 主站系統(tǒng)功能框架圖 計分析、網(wǎng)絡(luò)管理等，同時還涉及故障信息數(shù)據(jù)挖掘以及故障分析專家系統(tǒng)等應(yīng)用 功能，圖2 - 3 為主站系統(tǒng)功能框架圖。 ( 1 ) 圖形管理功能 繼電保護及故障信息系統(tǒng)的圖形管理功能具有對圖形配置、采集、管理分析的 功能，主要是為了滿足主站系統(tǒng)基本要求而設(shè)置的，采用公用的圖形規(guī)范以實現(xiàn)系 統(tǒng)之間的圖形交換與共享。圖形管理主要包含：圖元編輯器，主要用于制作電力系 統(tǒng)中各種裝置的圖元庫，以便于在制圖時方便地調(diào)用所需的元件；圖形繪制與管理， 提供圖形編輯和維護，支持按模型進行圖元組合和定義，能夠建立圖元與資源之間、 電網(wǎng)拓撲與圖形之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，支持畫面分層、分級顯示，支持電網(wǎng)接線圖的合 并與拆分；圖形規(guī)范，采用s v g 格式，并在電力一、二次設(shè)備的圖元描述、電網(wǎng)拓 撲描述、圖元對象與資源關(guān)聯(lián)關(guān)系描述語義等方面進行了擴展，其中擴展的方法應(yīng) 該遵循統(tǒng)一的規(guī)定。 主畫面顯示區(qū)域地圖疊加電網(wǎng)走線示意圖，標(biāo)識具體的廠站。雙擊廠站示意圖 標(biāo)可彈出具體的廠站主接線圖，包含母線、線路、變壓器及開關(guān)。在一次設(shè)備旁標(biāo) 注微機保護裝置的圖標(biāo)和名稱，選擇微機裝置圖標(biāo)擊鍵后彈出可對該裝置和其在數(shù) 據(jù)庫的信息操作的各種命令的菜單。 ( 2 ) 數(shù)據(jù)管理功能 9 華北電力大學(xué)工程碩士專業(yè)學(xué)位論文 數(shù)據(jù)管理功能主要實現(xiàn)對各種應(yīng)用功能所需的數(shù)據(jù)、模型、數(shù)據(jù)版本等進行統(tǒng) 一管理，并提供生成、維護和修改的工具。 為了實現(xiàn)數(shù)據(jù)管理功能，主站系統(tǒng)必須配置相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫，其包括：靜態(tài)數(shù)據(jù) 庫、動態(tài)數(shù)據(jù)庫、歷史數(shù)據(jù)庫、模型管理數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)版本數(shù)據(jù)庫。靜態(tài)數(shù)據(jù)庫主 要存儲依次輸入以及已包含情況下不再修改的數(shù)據(jù)：動態(tài)數(shù)據(jù)庫用于存放繼電保護 及故障信息系統(tǒng)運行中經(jīng)常變化的信息：歷史數(shù)據(jù)庫是為了方便維護系統(tǒng)及保證動 態(tài)數(shù)據(jù)庫的運行效率而引入的；模型管理數(shù)據(jù)庫是電力一、二次系統(tǒng)建模的工具， 它支持模型生成及參數(shù)錄入，能夠根據(jù)子站系統(tǒng)提供的資源配置文件自動生成或更 新模型，并且它支持次裝置模型添加、刪除及模型描述文件的導(dǎo)入、導(dǎo)出；數(shù)據(jù) 版本管理需要根據(jù)版本信息再現(xiàn)歷史上某一時刻的一整套的數(shù)據(jù)環(huán)境以支持特定 的應(yīng)用研究。 ( 3 ) 運行監(jiān)控功能 運行監(jiān)控功能主要是實現(xiàn)對裝置運行情況和電網(wǎng)運行情況的監(jiān)控。 裝置運行狀態(tài)監(jiān)控中所提到的裝置主要是針對繼電保護及故障信息系統(tǒng)自身， 主要包括對主站系統(tǒng)設(shè)備、子站系統(tǒng)設(shè)備以及子站系統(tǒng)所連接的智能裝置進行監(jiān)視 和控制。在繼電保護及故障信息系統(tǒng)正常運行狀態(tài)下，能夠?qū)崿F(xiàn)主站系統(tǒng)、子站系 統(tǒng)裝置的自檢，實時監(jiān)視運行定制等運行狀態(tài)信息以及狀態(tài)的變更，并且能夠執(zhí)行 連接片投退及定值區(qū)切換操作、定制修改及核對操作等；在繼電保護及故障信息系 統(tǒng)異常運行時，系統(tǒng)自動反饋異常裝置、類型、參數(shù)和時間等信息，并且自動記錄 并報警。 對于電網(wǎng)故障情況的監(jiān)控，主要包括對電網(wǎng)故障監(jiān)視和保護在線定值校驗。當(dāng) 電力系統(tǒng)發(fā)生故障時繼電保護及故障信息系統(tǒng)能夠提供故障位置、故障類型、故障 性質(zhì)，并且能夠提供斷路器和保護動作行為、相關(guān)保護、斷路器的動作行為分析報 告，并能夠提供完整的事件順序記錄以及故障錄波器數(shù)據(jù)。為對因定值設(shè)置不合適 而存在誤動、拒動等事故隱患的保護給出報警信息，繼電保護及故障信息系統(tǒng)以保 護運行的靈敏性和選擇性為保護的定暈評價標(biāo)準(zhǔn)，對定值不合適的保護進行在線校 驗。保護在線定值校驗主要是通過獲取的電力系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)，根據(jù)當(dāng)前的保護定值、 保護配置和保護的整定原則以及校驗原則，對當(dāng)前系統(tǒng)中的各種繼電保護定值進行 在線校驗。 ( 4 ) 故障分析功能 故障分析主要包括對保護動作特性、故障錄波文件進行分析，并且能夠?qū)崿F(xiàn)故 障測距以及故障分析專家系統(tǒng)等應(yīng)用功能。 故障錄波文件主要采用c o m t r a d e 格式，對其進行分析需要能夠?qū)崿F(xiàn)：向量分 析，任意選擇三相模擬量通道和時間間隔，可計算并顯示各相、序分量的向量圖， 并像是幅值及相角：諧波分析：波形分析；功率計算；可進行基本的故障判斷，分 1 0 華北電力大學(xué)工程碩士專業(yè)學(xué)化論文 析故障時刻、故障判斷以及故障相別；生成總體事故列表信息，可按照事件時間排 序，也可按照開關(guān)量通道排序；最后生成綜合上述分析的分析報告。 故障測距要根據(jù)單端或雙端故障錄波數(shù)據(jù)，提供便利的界面，實現(xiàn)數(shù)據(jù)組合， 運用各種測距算法進行計算和綜合分析判斷，給出準(zhǔn)確的故障點、故障相別和巡線 時間。 保護動作特性同樣是根據(jù)故障錄波信息，加上保護裝置滋生記錄的時間信息， 結(jié)合保護原理，利用軟件對事故進行重現(xiàn)，從而對保護動作特性進行分析。當(dāng)保護 出現(xiàn)不正確動作時，利用這種分析方法，能夠找出保護誤動原因，同時可及時制定 反故障措施，以避免同類事故重復(fù)發(fā)生。 電網(wǎng)發(fā)生故障后。故障分析專家系統(tǒng)，收集來自各子站系統(tǒng)的故障錄波信息、 保護動作信息以及斷路器跳閘信息等，運用專家系統(tǒng)進行綜合判斷，給出準(zhǔn)確的故 障區(qū)域和故障性質(zhì)，對繼電器動作行為進行評價，并為事故處理提供參考意見，綜 合各種故障分析結(jié)果，提供綜合故障分析報告。 ( 5 ) 統(tǒng)計分析功能 主站系統(tǒng)可提供多種統(tǒng)計分析功能，具體有：故障信息及保護動作情況統(tǒng)計分 析、設(shè)備可靠性統(tǒng)計分析、故障信息數(shù)據(jù)挖掘、報表統(tǒng)計。 故障信息及保護動作情況統(tǒng)計主要塒故障設(shè)備、故障類型及時段、繼電保護及 安全自動裝置正確動作率、線路重合閘成功率、錄波完好率、繼電保護裝置故障率、 投運率及故障切除率等進行統(tǒng)計。 設(shè)備可靠性統(tǒng)計主要根據(jù)設(shè)備的實際投運情況，結(jié)合可靠性統(tǒng)計指標(biāo)( 可靠度、 可用率、平均壽命) 和要求，判斷設(shè)備在規(guī)定條件下和規(guī)定時間內(nèi)，是否能夠完成 規(guī)定功能，以實現(xiàn)對設(shè)備的可靠性統(tǒng)計分析。 進行故障信息數(shù)據(jù)挖掘可以找出電力系統(tǒng)故障偶然性背后隱藏的規(guī)律性，建立 電力系統(tǒng)故障數(shù)據(jù)倉庫，采用數(shù)據(jù)挖掘的方法對電網(wǎng)故障進行統(tǒng)計分析，有助于輔 助決策，合理安排檢修計劃，減小氣候和負荷變化對故障的影響，從而提高供電質(zhì) 量 報表統(tǒng)計主要是針對繼電保護及故障信息系統(tǒng)設(shè)定一套特有的報表格式，以便 于實現(xiàn)其它應(yīng)用功能中，對各類報表進行調(diào)用時，出現(xiàn)差錯。 ( 6 ) 網(wǎng)絡(luò)管理功能 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和通信是繼電保護及故障信息系統(tǒng)運行的重要基礎(chǔ)，對網(wǎng)絡(luò)性能、配 置、故障以及安全進行監(jiān)控，在其出現(xiàn)異常時及時進行報警，是繼電保護及故障信 息系統(tǒng)穩(wěn)定運行的保障?？娠@示網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的運行狀態(tài)，設(shè)備配置，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量異 常時報警，自動形成網(wǎng)絡(luò)拓撲，對網(wǎng)絡(luò)性能進行統(tǒng)計分析，實時監(jiān)視、檢測定位并 報告網(wǎng)絡(luò)故障情況，自動檢測計算機主機的c p u 個數(shù)，監(jiān)視計算機系統(tǒng)外部存儲器 使用情況。設(shè)置網(wǎng)絡(luò)安全管理，保障合法用戶對資源安全訪問，防止并杜絕黑客蓄 1 1 華北電力大學(xué)i ：程碩士專業(yè)學(xué)位論文 意攻擊和破壞，切實保證繼電保護及故障信息系統(tǒng)的穩(wěn)定、安全的運行。 總而言之，以上各個功能都是為了使繼電保護及故障信息系統(tǒng)主站系統(tǒng)能夠?qū)?現(xiàn)電網(wǎng)發(fā)生故障后實時的對故障進行通知，并進行故障判斷、分析、處理和決策等， 圖2 _ 4 主站系統(tǒng)功能示意圖 以及電網(wǎng)正常運行時對二次系統(tǒng)本身( 而不是對一次電網(wǎng)) 進行實時監(jiān)視、管理和控 制。為了更好的理解主站系統(tǒng)各個功能在電網(wǎng)運行時的應(yīng)用，將其根據(jù)電網(wǎng)正常運 行、發(fā)生故障時和故障后的應(yīng)用，利用圖2 - 4 表現(xiàn)出來。 1 2 華北電力大學(xué)t 程碩士專業(yè)學(xué)位論文 2 3子站系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能 繼電保護及故障信息系統(tǒng)是一個典型的基于分布式智能裝置的信息采集、收集 的信息分析系統(tǒng)，一般一個變電站內(nèi)存在多個電壓等級的設(shè)備，由不同的上級主站 進行調(diào)度和監(jiān)視，因此，子站系統(tǒng)必須向多個主站傳輸信息，而且在一些變電站還 要配置廠站的繼電保護及故障信息系統(tǒng)。從廣泛意義上講，調(diào)度端的主站、廠站的 繼電保護故障信息分析系統(tǒng)均可泛稱為主站，因此，子站系統(tǒng)可以定義為變電站保 護裝置、故障錄波器裝置和相關(guān)自動裝置的接入和信息集成，同時面向多個主站提 供信息的系統(tǒng)【3 1 1 。 近年來，由于故障錄波器和數(shù)字式保護的普遍使用，對于這些設(shè)備的信息集成 和傳輸已成為變電站系統(tǒng)建設(shè)中的一種基本配置。目前，變電站存在這兩種獨立的 系統(tǒng)：保護管理機系統(tǒng)和故障錄波聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。對于每一種系統(tǒng)，可能有若干個不同 裝置組成的子系統(tǒng)，這是由于不同制造商的保護或故障錄波器無法做到互通互聯(lián)。 保護管理機系統(tǒng)是在變電站繼電保護小室建立一面保護管理機屏，保護裝置通 過直接連線，或通過保護裝置廠家提供的信息集中器( 或稱通信服務(wù)器、保護管理 機) 先將該廠家的保護裝置集中，再接入保護管理機屏上的工業(yè)控制機上。保護管 理機基本上由保護裝置廠家提供軟件，提供該廠家的保護的信息查詢、采集、分析、 打印等功能。一般2 2 0 k v 及以上變電站運行著2 - 3 個廠家的保護裝置。由于不同廠 家的設(shè)備不能在同一個軟件上調(diào)用和分析，需要建立不同的保護管理機，在實際使 用中十分不方便。 故障錄波器的錄波信息是繼電保護及故障信息系統(tǒng)分析故障的重要信息，但它 必須與保護裝置的信息、斷路器動作信息有機結(jié)合才能發(fā)揮真正的作用。因此在變 電站側(cè)建立一個同一的信息采集和信息集成平臺，同一調(diào)用和分析不同保護廠家的 保護裝置信息，繼而取代原先分別設(shè)置的系統(tǒng)，成為一種必然的選擇。 繼電保護及故障信息系統(tǒng)子站系統(tǒng)位于變電站層，主要負責(zé)收集、分析和顯示 變電站內(nèi)繼電保護裝置、故障錄波器、安全自動裝置的正常運行和故障信息，對變 電站內(nèi)的故障及相關(guān)信息，按不同的優(yōu)先級主動或按照主站系統(tǒng)的命令上傳到主站 進行進一步的分析處理，并可接受主站系統(tǒng)的命令，實現(xiàn)對保護裝置的直接操作 子站系統(tǒng)主要包含主機、網(wǎng)絡(luò)交換機、協(xié)議轉(zhuǎn)換器以及其它附屬設(shè)備等。子站 系統(tǒng)是連接主站和保護、故錄裝置的關(guān)鍵設(shè)備，通過r s - 2 3 2 4 8 5 串口與廠站中各 個保護、安全自動裝置、故障錄波器和接口裝置以及與以太網(wǎng)連接，圖3 - 5 為子站 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架圖。 考慮到廠站內(nèi)存在不i _ j 廠家、不i j 型號、不i 司安裝時期以及接口方式和通訊協(xié) 議不同的實際情況，系統(tǒng)中有支持以太網(wǎng)通訊的裝置；也有支持r s - 2 3 2 4 8 5 串口 通訊的裝置，這些裝置的信息輸出統(tǒng)一為i e c 6 0 8 7 0 5 一1 0 3 t c p i p 協(xié)議，再轉(zhuǎn)發(fā)給 1 3 華北電力大學(xué)j i ：程碩上專業(yè)學(xué)位論文 主站。在裝置層面仍可保留各自不同的通信協(xié)議，協(xié)議轉(zhuǎn)換器可設(shè)計各種裝置的通 信接口和不同廠家協(xié)議，但一般都是一個協(xié)議轉(zhuǎn)換器只負責(zé)轉(zhuǎn)換同一保護廠家的多 臺裝置數(shù)據(jù)。 保護管理機保護保護錄浚器 保護保護錄浚器 圖2 5 子站系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架圖 子站系統(tǒng)的主要功能是接入廠站內(nèi)的繼電保護和故障錄波及其它自動裝置，并 且能夠準(zhǔn)確無誤地采集這些裝置在運行狀態(tài)下產(chǎn)生的各種瞬間數(shù)據(jù)，再將采集到的 各類數(shù)據(jù)進行整理就地存儲并發(fā)往主站，供調(diào)度中心進行分析處理。其具體功能如 下： ( 1 ) 裝置接入與規(guī)約轉(zhuǎn)換。子站系統(tǒng)能夠適應(yīng)多種通信方式及通信規(guī)約接入廠 站內(nèi)不同的繼電保護和故障錄波以及其它自動裝置。任一套微機裝置退出 或發(fā)生通信故障不影響子站系統(tǒng)與其他點的正常通信，且接入新的裝置不 改變現(xiàn)存的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，不改動其他點的參數(shù)設(shè)置。子站系統(tǒng)內(nèi)裝置型號繁 雜，同一信息序號的語義表述往往不盡相同，不便于管理，子站系統(tǒng)能夠 實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)信息的建模和轉(zhuǎn)換功能，將規(guī)約不同的信息轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一規(guī)約的信 息后再進行傳輸，通信規(guī)約轉(zhuǎn)換軟件具有良好的擴展性能，且能適應(yīng)各種 類型裝置的通信速率。轉(zhuǎn)換的統(tǒng)一規(guī)約優(yōu)先選用i e c l 0 3 規(guī)約，它可以方便 的向i e c 6 1 8 5 0 規(guī)約過度，實現(xiàn)真正的無縫通信。 ( 2 ) 數(shù)據(jù)采集與存儲管理。子站系統(tǒng)為適應(yīng)管理要求能自動或手動采集裝置的 1 4 華北電力大學(xué)工程碩：t 專業(yè)學(xué)位論文 運行數(shù)據(jù)，自動方式下的采集為適應(yīng)規(guī)約要求又分為主動和被動兩種方式， 并且能夠像自動化監(jiān)控系統(tǒng)提沖微機裝置的動作和異常信息。子站系統(tǒng)不 問斷的運行，會采集大量的信息，為便于對采集的數(shù)據(jù)進行處理和存檔， 系統(tǒng)采用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，用以存儲管理所采集到的各類數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù) 的存儲容量進行實時監(jiān)測，當(dāng)采集的數(shù)據(jù)接近子站的存儲容量時會給出告 警提示，或按子站設(shè)定的存儲策略進行轉(zhuǎn)儲或刪除 ( 3 ) 自檢及告警提示。子站定時自動檢測自身硬件及與裝置的通訊鏈路，當(dāng)廠 站內(nèi)裝置出現(xiàn)自檢錯誤和動作行為時，子站系統(tǒng)給出告警提示，并使圖形 化界面上裝置示意圖相應(yīng)的裝置閃爍，還可通過開關(guān)量控制單元控制聲光 電信號開關(guān)的開合，起到告警提示作用。 ( 4 ) 時鐘同步。子站系統(tǒng)接收g p s 輸出的時鐘報文，對廠站內(nèi)接入的智能化裝 置授時。 ( 5 ) 信息處理與傳輸。子站系統(tǒng)將裝置按不同規(guī)約上送的各類數(shù)據(jù)進行解釋存 儲并能按標(biāo)準(zhǔn)通信規(guī)約進行轉(zhuǎn)發(fā)，并對經(jīng)規(guī)約轉(zhuǎn)化后的信息進行智能預(yù)處 理，即可由用戶預(yù)先設(shè)定在電網(wǎng)故障時所需主動上傳主站的信息。同時， 為適應(yīng)管理需要，子站可以設(shè)定信息上送策略，并按上送策略將信息發(fā)往 不同的主站及本地監(jiān)控。對于無用的裝置采集數(shù)據(jù)( 檢修裝置的測試數(shù)據(jù) 等) 可以進行屏蔽。 ( 6 ) 用戶管理。對用戶登錄到系統(tǒng)按w i n d o w s 的用戶管理模式進行嚴(yán)格的管理。 為確保系統(tǒng)所采集數(shù)據(jù)的正確性，防止誤改、誤刪等操作，需對登錄到系 統(tǒng)的用戶及其行為進行嚴(yán)格的跟蹤管理，即：將所有操作軌跡產(chǎn)生系統(tǒng)日 志，便于事后檢索跟蹤，以保障系統(tǒng)的穩(wěn)定安全運行。 ( 7 ) 波形分析。對錄波數(shù)據(jù)的波形進行集成，并顯示波形及分析工具 2 4通信子系統(tǒng) 繼電保護及故障信息系統(tǒng)通信子系統(tǒng)主要負責(zé)信息的遠程傳輸，可靠的電力通 信網(wǎng)絡(luò)是構(gòu)成繼電保護故障信息系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，是實現(xiàn)繼電保護及故障信息系統(tǒng) 各種應(yīng)用的基礎(chǔ)。繼電保護及故障信息系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)從與子站系統(tǒng)到主站系統(tǒng)，連 接變電站的智能設(shè)備( 保護裝置、故障錄波器裝置等) 、主站側(cè)的數(shù)據(jù)庫、主站側(cè)的 應(yīng)用服務(wù)器、主站側(cè)客戶端界面，是一個典型的分散級數(shù)據(jù)采集、傳輸、數(shù)據(jù)匯集 的過程，是貫穿繼電保護及故障信息系統(tǒng)運行始終的重要部分1 4 2 訓(xùn)】。整個通信體系 主要包括智能設(shè)備終端與子站系統(tǒng)的通信以及子站系統(tǒng)與主站系統(tǒng)的通信兩個方 面。 在繼電保護及故障信息系統(tǒng)的通信中，保護裝置和故障錄波器首先在予站系統(tǒng) 1 5 華北電力大學(xué)工程碩士專業(yè)學(xué)位論文 側(cè)經(jīng)過轉(zhuǎn)換規(guī)約實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)和信息集成，以完成智能設(shè)備終端與子站的通信，然后再 以統(tǒng)一的接口、統(tǒng)一的傳輸規(guī)約將保護和故障信息傳送到主站，完成子站