摘要 繼電保護(hù)及故障信息系統(tǒng)是對(duì)二次裝置進(jìn)行監(jiān)測(cè)、控制、管理的技術(shù)支持系統(tǒng)， 同時(shí)又是對(duì)電網(wǎng)故障進(jìn)行信息支持、故障分析、診斷的決策系統(tǒng)。繼電保護(hù)及故障 信息系統(tǒng)的建設(shè)，對(duì)提高電網(wǎng)調(diào)度的智能化、信息化水平，增強(qiáng)電網(wǎng)故障處理、分 析能力，具有重要的意義和價(jià)值。 本文論述了建立繼電保護(hù)及故障信息系統(tǒng)的必要性及意義，對(duì)現(xiàn)有繼電保護(hù)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(jìn)行了深入的分析，并對(duì)其通信系統(tǒng)中的通道構(gòu)建問(wèn)題進(jìn)行了詳細(xì)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(yùn)行狀況，研 究了繼電保護(hù)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(hù)及故障信息系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行提供了保障。 關(guān)鍵詞：繼電保護(hù)，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(hù)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(hù)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(hù)及故障信息系統(tǒng)問(wèn)題分析1 6 2 5 1 系統(tǒng)運(yùn)行中遇到的問(wèn)題。1 6 2 5 2外部通道存在問(wèn)題分析1 7 2 6本章小結(jié)1 8 第三章繼電保護(hù)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(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)2 3 3 4移動(dòng)通道2 3 3 4 1 移動(dòng)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(dòng)通道的特點(diǎn)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(hù)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(hù)及故障信息系統(tǒng)簡(jiǎn)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(hù)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(hù)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(xiàn)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(lái)，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，為了滿足人們對(duì)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(kuò)大、電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)也越來(lái)越復(fù)雜，已逐步向區(qū)域聯(lián)網(wǎng)和全國(guó) 聯(lián)網(wǎng)的方向發(fā)展。面對(duì)如此龐大和復(fù)雜的電網(wǎng)，尤其在國(guó)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(yùn)行面臨的一個(gè)重大課題。 當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生大面積復(fù)雜故障時(shí)，避免事故擴(kuò)大發(fā)生并快速使系統(tǒng)恢復(fù)正常運(yùn)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(duì)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(yùn)行。隨著電網(wǎng)的發(fā)展，調(diào) 度運(yùn)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(duì)電網(wǎng)故障做出準(zhǔn)確 的判斷是很困難的，原兇在于其對(duì)電網(wǎng)實(shí)施的是靜態(tài)監(jiān)視，只能反應(yīng)電網(wǎng)某一時(shí)刻 的情況，對(duì)電網(wǎng)事故分析、保護(hù)的動(dòng)作信息以及重合閘過(guò)程等判斷故障的關(guān)鍵信息 并不能系統(tǒng)的反應(yīng)出來(lái)，更不能實(shí)現(xiàn)對(duì)上述信息進(jìn)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(yùn)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(gè)具有對(duì)保護(hù)故障信息進(jìn)行監(jiān)視及整合分析的系統(tǒng)，繼電保 護(hù)及故障信息系統(tǒng)就是在此需求下應(yīng)運(yùn)而生的，國(guó)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(hù)及故障信息系統(tǒng)列為重要大綱項(xiàng)目，其已成為了國(guó)內(nèi)研究的 一個(gè)重要課題。 ， 。 繼電保護(hù)及故障信息系統(tǒng)以故障錄波器和集成繼電保護(hù)為應(yīng)用特征，既可以為 繼電保護(hù)運(yùn)行及管理提供技術(shù)支持，又可在電網(wǎng)故障時(shí)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(shí)，對(duì)二次裝置信息進(jìn)行監(jiān)視及控 制，對(duì)工作異常的繼電保護(hù)裝置進(jìn)行檢修提示，自動(dòng)分析電網(wǎng)故障，準(zhǔn)確、快速地 診斷出故障區(qū)域、故障點(diǎn)及故障性質(zhì)，自動(dòng)分析繼電保護(hù)動(dòng)作行為，使繼電保護(hù)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(hù)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(yùn)行是繼 電保護(hù)及故障信息系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的保障。目前，我國(guó)對(duì)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(dú)立的通信通道，以確保電力通信的穩(wěn)定運(yùn)行。但是， 電網(wǎng)對(duì)電力通信網(wǎng)中主備用通道如何設(shè)置、故障時(shí)如何實(shí)現(xiàn)切換卻鮮有研究及相應(yīng) 的規(guī)范，這對(duì)繼電保護(hù)及故障信息系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行是個(gè)巨大的威脅。 建立繼電保護(hù)及故障信息系統(tǒng)，建立適應(yīng)其運(yùn)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(duì)現(xiàn)場(chǎng)的迫切需求，大大提高電力調(diào)度自動(dòng)化水平，對(duì)電網(wǎng)安全運(yùn)行提 供更高的保障，對(duì)其相關(guān)理論和技術(shù)進(jìn)行深入的研究，加大對(duì)繼電保護(hù)及故障信息 系統(tǒng)運(yùn)行機(jī)制的完善，對(duì)電網(wǎng)建設(shè)具有重要的理論意義和很高的實(shí)用價(jià)值。 1 2繼電保護(hù)及故障信息系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀 繼電保護(hù)及故障信息系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用基本始于2 0 世紀(jì)9 0 年代末，當(dāng)時(shí)微機(jī) 保護(hù)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(yùn)行管理的角度講，其運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視、設(shè)備管理、動(dòng)作定值整定以及對(duì)二次設(shè)備 所記錄的電網(wǎng)異常或故障信息的綜合有效運(yùn)用分析等，仍普遍處于較低的自動(dòng)化水 平，無(wú)法滿足調(diào)度運(yùn)行管理自動(dòng)化的要求。為了解決繼電保護(hù)信息管理方面存在的 問(wèn)題，國(guó)內(nèi)對(duì)繼電保護(hù)及故障信息系統(tǒng)進(jìn)行了大量的研究工作。 在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，繼電保護(hù)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(chǔ)存數(shù)據(jù)，并根據(jù)實(shí)際需要實(shí)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(shí)現(xiàn)子站系統(tǒng)和主站系統(tǒng)的通信。近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī) 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(chǎng)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(guò)i n t e r n e t 或電力數(shù)據(jù)專網(wǎng)實(shí)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(lái)有了較大的改善【6 l 。 同時(shí)，繼電保護(hù)及故障信息系統(tǒng)功能也由簡(jiǎn)單的信息收集轉(zhuǎn)發(fā)發(fā)展到具有各種 后臺(tái)分析功能，如故障診斷、故障測(cè)距、故障報(bào)告、繼電器動(dòng)作特性、諧波分析、 向量分析、功率分析、序分量分析、差動(dòng)再現(xiàn)和數(shù)值分析等功能。系統(tǒng)還可以對(duì)故 障數(shù)據(jù)和錄波數(shù)據(jù)進(jìn)行簡(jiǎn)單處理，其主站側(cè)的功能也逐漸增強(qiáng)，除了原有的故障信 息及錄波數(shù)據(jù)分析外，運(yùn)行管理、設(shè)備管理、定值計(jì)算、統(tǒng)計(jì)分析等專業(yè)管理也納 入了繼電保護(hù)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(hào)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(hù)故障信息系統(tǒng)的研究及應(yīng)用關(guān)鍵問(wèn)題l l o 1 6 j 。目 前，i e c t c 5 7 ( 國(guó)際電工委員會(huì)第5 7 技術(shù)委員會(huì)) 為傳輸電力系統(tǒng)信息而制定的國(guó)際 標(biāo)準(zhǔn)：遠(yuǎn)動(dòng)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(píng) c a 為基 礎(chǔ)，是面向未來(lái)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(wú)縫 通信體系的概念引入了繼電保護(hù)及故障信息系統(tǒng)。所謂無(wú)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(shí)現(xiàn)裝置到子站系統(tǒng)、子 站系統(tǒng)到主站系統(tǒng)的無(wú)縫通信【l7 1 。為了真正適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和計(jì)算機(jī)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(wú)縫通信協(xié)議是今后的發(fā)展趨勢(shì)，目前，各廠家也都認(rèn)可這一趨勢(shì)，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(hù)及故障信息管理系統(tǒng)等，都可 以無(wú)縫接入不同廠家的保護(hù)測(cè)控裝置和其他站用智能設(shè)備。 但是，就目前國(guó)內(nèi)已經(jīng)投入運(yùn)行的繼電保護(hù)故障信息系統(tǒng)而言，在實(shí)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(shí)現(xiàn)。 ( 2 ) 高級(jí)分析應(yīng)用功能有待改進(jìn)。大部分分析功能實(shí)際上都只是簡(jiǎn)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(méi)有充分發(fā)揮出調(diào)度端系統(tǒng)信 息全面、計(jì)算能力強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，某些功能如雙端測(cè)距、故障過(guò)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(kāi)放性不強(qiáng)，不能與已經(jīng)建立的s c a d a 等系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)信息的共享。 ( 4 ) 系統(tǒng)的安全性不強(qiáng)，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(hù)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(dá)到設(shè)計(jì)要求，主要問(wèn)題：保護(hù)動(dòng) 作、開(kāi)關(guān)信息的未進(jìn)行關(guān)聯(lián)和過(guò)濾，造成無(wú)用信息大量送入主站：保護(hù)動(dòng)作 后的保護(hù)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(jī)予站故障率較高( 主要是硬盤、或死機(jī)等) ，未解決保護(hù) 動(dòng)作信息與錄波信息有效關(guān)聯(lián)的問(wèn)題。 一 這些不足也是今后進(jìn)一步研究繼電保護(hù)故障信息系統(tǒng)時(shí)需要解決的問(wèn)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(hù)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(duì) 繼電保護(hù)及故障信息系統(tǒng)的通信具有至關(guān)重要的作用。目前，國(guó)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(jìn)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(zhǎng)以及擴(kuò)展性強(qiáng)、抗干擾能 力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。目前，光纖通信以其較高的總體性價(jià)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(diǎn)，其建設(shè)成本高、架設(shè)難度大，對(duì)于偏遠(yuǎn)山區(qū)及 農(nóng)村來(lái)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(qiáng)的生命力【2 0 】【2 1 1 。 微波通信技術(shù)是在微波頻段通過(guò)地賣弄視距進(jìn)行信息傳播的一種無(wú)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(jìn)入到跨 省、跨網(wǎng)互聯(lián)，向全國(guó)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(duì)擁擠、 可利用頻譜少、抗干擾能力弱、保密性差等缺點(diǎn)表現(xiàn)的越來(lái)越明顯，局域性越來(lái)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(lái)的一點(diǎn)多址微波通 信，以其配置靈活、擴(kuò)容方便等優(yōu)點(diǎn)，在地區(qū)及縣級(jí)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(diǎn)多址微波通信可作為通信通道的一個(gè)選擇，此外，其在移 動(dòng)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(wú)線業(yè)務(wù)的簡(jiǎn)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(shí)間短、數(shù)據(jù)傳輸速力高、費(fèi)用低等特點(diǎn)，作為將移動(dòng)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(dòng)化、通信監(jiān)控、電力i n t r a n e t 無(wú)限延伸、圖像監(jiān)控中得以應(yīng)用，對(duì)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(jìn)行通信。但是，對(duì)于各個(gè)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(yùn)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(hù)及故障信息系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及功能的基礎(chǔ)上，著重對(duì)該系統(tǒng)通 信網(wǎng)絡(luò)中主備用通信通道進(jìn)行了深入的分析和研究，所做工作主要包括以下幾個(gè)方 面： 第一部分：從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)功能、通信協(xié)議等多個(gè)方面入手，收集資料， 對(duì)所有的資料進(jìn)行歸類整理，對(duì)繼電保護(hù)及故障信息系統(tǒng)的現(xiàn)狀及問(wèn)題進(jìn)行分析。 對(duì)目前信息傳輸通道所用技術(shù)進(jìn)行研究，分析各通信方式優(yōu)缺點(diǎn)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(shí)際，總結(jié)繼電保護(hù)及故障信息系統(tǒng)的內(nèi)容及 特點(diǎn)，深入分析繼電保護(hù)及故障信息系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)及其功能，并對(duì)主站系統(tǒng)及子 站系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模塊進(jìn)行深入研究，通過(guò)引入最新的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，建立了一個(gè)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(kuò)展的，支持系統(tǒng)免維護(hù)的、兼容 自動(dòng)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(wú)線通信技術(shù)的工作原 理、特點(diǎn)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(jì)針對(duì)三種 不同情況不同地區(qū)的主備用通道方案，并設(shè)計(jì)主備用通道自動(dòng)切換原則及相關(guān)流 程，對(duì)各類通道的日常維護(hù)制定規(guī)范，為電力通信的安全、穩(wěn)定運(yùn)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(duì)其繼電保護(hù)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(duì)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(jìn)行研究并進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，提出需要改進(jìn)完善的問(wèn)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(hù)及故障信息系統(tǒng)組成與功能 繼電保護(hù)是保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的最有效、最直接、最可靠的技術(shù)手段，繼 電保護(hù)及故障信息系統(tǒng)則是提高繼電保護(hù)運(yùn)行管理水平的極為重要的措施之一。它 是一個(gè)繼電保護(hù)運(yùn)行、管理的技術(shù)支持系統(tǒng)，同時(shí)又是一個(gè)電網(wǎng)故障時(shí)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(shí)，實(shí)時(shí)傳送電網(wǎng)數(shù)據(jù)，使電網(wǎng)的運(yùn) 行管理部門可以及時(shí)掌握電網(wǎng)及繼電保護(hù)的運(yùn)行狀況和事故的演變過(guò)程，以及對(duì)事 故中保護(hù)的動(dòng)作行為進(jìn)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(yùn)行提供技術(shù)支持【2 5 1 。繼電保護(hù)及故障信息系統(tǒng)不 僅僅是只為繼電保護(hù)專業(yè)提供信息的一個(gè)系統(tǒng)，它還是參與整個(gè)電網(wǎng)運(yùn)行和管理的 信息系統(tǒng)，是電網(wǎng)信息的一個(gè)共享平臺(tái)，能夠滿足對(duì)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(hù)故障信息系統(tǒng)的建立， 不僅僅是簡(jiǎn)單的服務(wù)于繼電保護(hù)專業(yè)，而應(yīng)滿足電網(wǎng)調(diào)度和運(yùn)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(hù)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(hù)的運(yùn)行數(shù)據(jù)，在子站 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)信息的匯集、分類、規(guī)約轉(zhuǎn)換等，并按照運(yùn)行數(shù)據(jù)制定相應(yīng)策略通過(guò)電力 通信網(wǎng)遠(yuǎn)傳至調(diào)度端的主站系統(tǒng)進(jìn)行集中分析處理，調(diào)度運(yùn)行人員可以通過(guò)主站系 統(tǒng)對(duì)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(yùn)行信息，從 整個(gè)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(hù)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(duì)繼電保護(hù)和故障錄波裝置的運(yùn)行管理能力，綜合分析線路 故障時(shí)的裝置上送數(shù)據(jù)能迅速對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行定位，為裝置異常和事故處理的快速響 應(yīng)提供了強(qiáng)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(gè)管理單位，而每個(gè)管理單位往往又要管理 多個(gè)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(guò)通信網(wǎng)絡(luò)采用多級(jí)、 分層管理模式進(jìn)行連接，圖2 - 1 所示為繼電保護(hù)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(hù)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(duì)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(duì)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(wú)線等多種通信方式的主備用通信通道組合的方式進(jìn)行通信。 。 2 2 主站系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能 繼電保護(hù)及故障信息系統(tǒng)的主站系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)收集系統(tǒng)各子站的信息，并利用 不同的功能模塊對(duì)所收集的信息進(jìn)行歸類、綜合、分析，完成故障數(shù)據(jù)到故障信息 的處理過(guò)程，是繼電保護(hù)及故障信息系統(tǒng)運(yùn)行的核心，也是整個(gè)系統(tǒng)的指揮中心。 它需要對(duì)于來(lái)自多個(gè)子站故障信息進(jìn)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(shí)際故障狀況以及繼電保護(hù)動(dòng)作行為，及時(shí)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(guó)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(duì)應(yīng)的電網(wǎng)元件關(guān)系、電網(wǎng)相應(yīng)元件、實(shí) 時(shí)監(jiān)測(cè)信息、管理歷史故障信息的數(shù)據(jù)平臺(tái)，也是根據(jù)故障信息對(duì)故障進(jìn)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(jī)冗余配置的通信服務(wù)器，以確保系統(tǒng)穩(wěn)定的運(yùn)行， 它主要保證整個(gè)系統(tǒng)的正常通信，負(fù)責(zé)與所有子站系統(tǒng)內(nèi)保護(hù)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(jī)冗余配置，其上運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)軟件，用來(lái)存放系統(tǒng)從 子站系統(tǒng)采集到的信息以及整理過(guò)的所有的歷史故障數(shù)據(jù)，同時(shí)，具備系統(tǒng)恢復(fù)能 力。 w e b 服務(wù)器需要通過(guò)利用網(wǎng)絡(luò)安全隔離設(shè)備實(shí)現(xiàn)不同安全區(qū)的隔離，管理區(qū)的 w e b 終端實(shí)際上是具有系統(tǒng)訪問(wèn)權(quán)限人員的辦公計(jì)算機(jī)，位于管理區(qū)的合法用戶均 有權(quán)限訪問(wèn)w e b 服務(wù)器提供的數(shù)據(jù)，但不具備對(duì)控制區(qū)設(shè)備進(jìn)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(shí)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(jìn)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(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的操作控制、信息整理、維護(hù)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(shí)現(xiàn)兩區(qū)之間數(shù)據(jù)同步的 任務(wù)，兩個(gè)區(qū)域之間的數(shù)據(jù)要遵守電力系統(tǒng)安全防護(hù)規(guī)范進(jìn)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(hù)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(shí)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(yùn)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(yùn)行監(jiān)控 功能 靜態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù) 動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù) 歷史數(shù)據(jù)庫(kù) 模型數(shù)據(jù)庫(kù) 數(shù)據(jù)版本 數(shù)據(jù)庫(kù) 故障分析 功能 裝置運(yùn)行狀態(tài) 監(jiān)視與控制 電網(wǎng)放障l 監(jiān)視 - - - - - - - - - - - - ，- - - - - - - - - - - - - 一 保護(hù)在線定l 值校驗(yàn) 統(tǒng)計(jì)分析 功能 故障測(cè)距 保護(hù)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(jì)分析 報(bào)表統(tǒng)計(jì) 保護(hù)動(dòng)作 統(tǒng)計(jì)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(jì)分析、網(wǎng)絡(luò)管理等，同時(shí)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(hù)及故障信息系統(tǒng)的圖形管理功能具有對(duì)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(shí)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(kù)，以便于在制圖時(shí)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(hù)，支持按模型進(jìn)行圖元組合和定義，能夠建立圖元與資源之間、 電網(wǎng)拓?fù)渑c圖形之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，支持畫(huà)面分層、分級(jí)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(duì)象與資源關(guān)聯(lián)關(guān)系描述語(yǔ)義等方面進(jìn)行了擴(kuò)展，其中擴(kuò)展的方法應(yīng) 該遵循統(tǒng)一的規(guī)定。 主畫(huà)面顯示區(qū)域地圖疊加電網(wǎng)走線示意圖，標(biāo)識(shí)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(kāi)關(guān)。在一次設(shè)備旁標(biāo) 注微機(jī)保護(hù)裝置的圖標(biāo)和名稱，選擇微機(jī)裝置圖標(biāo)擊鍵后彈出可對(duì)該裝置和其在數(shù) 據(jù)庫(kù)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(shí)現(xiàn)對(duì)各種應(yīng)用功能所需的數(shù)據(jù)、模型、數(shù)據(jù)版本等進(jìn)行統(tǒng) 一管理，并提供生成、維護(hù)和修改的工具。 為了實(shí)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(kù)，其包括：靜態(tài)數(shù)據(jù) 庫(kù)、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)、歷史數(shù)據(jù)庫(kù)、模型管理數(shù)據(jù)庫(kù)和數(shù)據(jù)版本數(shù)據(jù)庫(kù)。靜態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)主 要存儲(chǔ)依次輸入以及已包含情況下不再修改的數(shù)據(jù)：動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)用于存放繼電保護(hù) 及故障信息系統(tǒng)運(yùn)行中經(jīng)常變化的信息：歷史數(shù)據(jù)庫(kù)是為了方便維護(hù)系統(tǒng)及保證動(dòng) 態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)的運(yùn)行效率而引入的；模型管理數(shù)據(jù)庫(kù)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(dòng)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(shí)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(yùn)行監(jiān)控功能 運(yùn)行監(jiān)控功能主要是實(shí)現(xiàn)對(duì)裝置運(yùn)行情況和電網(wǎng)運(yùn)行情況的監(jiān)控。 裝置運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控中所提到的裝置主要是針對(duì)繼電保護(hù)及故障信息系統(tǒng)自身， 主要包括對(duì)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(jìn)行監(jiān)視 和控制。在繼電保護(hù)及故障信息系統(tǒng)正常運(yùn)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(shí)時(shí)監(jiān)視運(yùn)行定制等運(yùn)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(duì)操作等；在繼電保護(hù)及故障信息系 統(tǒng)異常運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)反饋異常裝置、類型、參數(shù)和時(shí)間等信息，并且自動(dòng)記錄 并報(bào)警。 對(duì)于電網(wǎng)故障情況的監(jiān)控，主要包括對(duì)電網(wǎng)故障監(jiān)視和保護(hù)在線定值校驗(yàn)。當(dāng) 電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)繼電保護(hù)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(hù)動(dòng)作行為、相關(guān)保護(hù)、斷路器的動(dòng)作行為分析報(bào) 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(duì)因定值設(shè)置不合適 而存在誤動(dòng)、拒動(dòng)等事故隱患的保護(hù)給出報(bào)警信息，繼電保護(hù)及故障信息系統(tǒng)以保 護(hù)運(yùn)行的靈敏性和選擇性為保護(hù)的定暈評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)定值不合適的保護(hù)進(jìn)行在線校 驗(yàn)。保護(hù)在線定值校驗(yàn)主要是通過(guò)獲取的電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，根據(jù)當(dāng)前的保護(hù)定值、 保護(hù)配置和保護(hù)的整定原則以及校驗(yàn)原則，對(duì)當(dāng)前系統(tǒng)中的各種繼電保護(hù)定值進(jìn)行 在線校驗(yàn)。 ( 4 ) 故障分析功能 故障分析主要包括對(duì)保護(hù)動(dòng)作特性、故障錄波文件進(jìn)行分析，并且能夠?qū)崿F(xiàn)故 障測(cè)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(duì)其進(jìn)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(shí)間間隔，可計(jì)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(jì)算；可進(jìn)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(shí)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(shí)間排 序，也可按照開(kāi)關(guān)量通道排序；最后生成綜合上述分析的分析報(bào)告。 故障測(cè)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(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)組合， 運(yùn)用各種測(cè)距算法進(jìn)行計(jì)算和綜合分析判斷，給出準(zhǔn)確的故障點(diǎn)、故障相別和巡線 時(shí)間。 保護(hù)動(dòng)作特性同樣是根據(jù)故障錄波信息，加上保護(hù)裝置滋生記錄的時(shí)間信息， 結(jié)合保護(hù)原理，利用軟件對(duì)事故進(jìn)行重現(xiàn)，從而對(duì)保護(hù)動(dòng)作特性進(jìn)行分析。當(dāng)保護(hù) 出現(xiàn)不正確動(dòng)作時(shí)，利用這種分析方法，能夠找出保護(hù)誤動(dòng)原因，同時(shí)可及時(shí)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(lái)自各子站系統(tǒng)的故障錄波信息、 保護(hù)動(dòng)作信息以及斷路器跳閘信息等，運(yùn)用專家系統(tǒng)進(jìn)行綜合判斷，給出準(zhǔn)確的故 障區(qū)域和故障性質(zhì)，對(duì)繼電器動(dòng)作行為進(jìn)行評(píng)價(jià)，并為事故處理提供參考意見(jiàn)，綜 合各種故障分析結(jié)果，提供綜合故障分析報(bào)告。 ( 5 ) 統(tǒng)計(jì)分析功能 主站系統(tǒng)可提供多種統(tǒng)計(jì)分析功能，具體有：故障信息及保護(hù)動(dòng)作情況統(tǒng)計(jì)分 析、設(shè)備可靠性統(tǒng)計(jì)分析、故障信息數(shù)據(jù)挖掘、報(bào)表統(tǒng)計(jì)。 故障信息及保護(hù)動(dòng)作情況統(tǒng)計(jì)主要塒故障設(shè)備、故障類型及時(shí)段、繼電保護(hù)及 安全自動(dòng)裝置正確動(dòng)作率、線路重合閘成功率、錄波完好率、繼電保護(hù)裝置故障率、 投運(yùn)率及故障切除率等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。 設(shè)備可靠性統(tǒng)計(jì)主要根據(jù)設(shè)備的實(shí)際投運(yùn)情況，結(jié)合可靠性統(tǒng)計(jì)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(shí)間內(nèi)，是否能夠完成 規(guī)定功能，以實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的可靠性統(tǒng)計(jì)分析。 進(jìn)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(cāng)庫(kù)，采用數(shù)據(jù)挖掘的方法對(duì)電網(wǎng)故障進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，有助于輔 助決策，合理安排檢修計(jì)劃，減小氣候和負(fù)荷變化對(duì)故障的影響，從而提高供電質(zhì) 量 報(bào)表統(tǒng)計(jì)主要是針對(duì)繼電保護(hù)及故障信息系統(tǒng)設(shè)定一套特有的報(bào)表格式，以便 于實(shí)現(xiàn)其它應(yīng)用功能中，對(duì)各類報(bào)表進(jìn)行調(diào)用時(shí)，出現(xiàn)差錯(cuò)。 ( 6 ) 網(wǎng)絡(luò)管理功能 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和通信是繼電保護(hù)及故障信息系統(tǒng)運(yùn)行的重要基礎(chǔ)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能、配 置、故障以及安全進(jìn)行監(jiān)控，在其出現(xiàn)異常時(shí)及時(shí)進(jìn)行報(bào)警，是繼電保護(hù)及故障信 息系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的保障。可顯示網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，設(shè)備配置，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量異 常時(shí)報(bào)警，自動(dòng)形成網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，?duì)網(wǎng)絡(luò)性能進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，實(shí)時(shí)監(jiān)視、檢測(cè)定位并 報(bào)告網(wǎng)絡(luò)故障情況，自動(dòng)檢測(cè)計(jì)算機(jī)主機(jī)的c p u 個(gè)數(shù)，監(jiān)視計(jì)算機(jī)系統(tǒng)外部存儲(chǔ)器 使用情況。設(shè)置網(wǎng)絡(luò)安全管理，保障合法用戶對(duì)資源安全訪問(wèn)，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(shí)保證繼電保護(hù)及故障信息系統(tǒng)的穩(wěn)定、安全的運(yùn)行。 總而言之，以上各個(gè)功能都是為了使繼電保護(hù)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(shí)時(shí)的對(duì)故障進(jìn)行通知，并進(jìn)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(yùn)行時(shí)對(duì)二次系統(tǒng)本身( 而不是對(duì)一次電網(wǎng)) 進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視、管理和控 制。為了更好的理解主站系統(tǒng)各個(gè)功能在電網(wǎng)運(yùn)行時(shí)的應(yīng)用，將其根據(jù)電網(wǎng)正常運(yùn) 行、發(fā)生故障時(shí)和故障后的應(yīng)用，利用圖2 - 4 表現(xiàn)出來(lái)。 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(hù)及故障信息系統(tǒng)是一個(gè)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(gè)變電站內(nèi)存在多個(gè)電壓等級(jí)的設(shè)備，由不同的上級(jí)主站 進(jìn)行調(diào)度和監(jiān)視，因此，子站系統(tǒng)必須向多個(gè)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(hù)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(hù)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(hù)裝置、故障錄波器裝置和相關(guān)自動(dòng)裝置的接入和信息集成，同時(shí)面向多個(gè)主站提 供信息的系統(tǒng)【3 1 1 。 近年來(lái)，由于故障錄波器和數(shù)字式保護(hù)的普遍使用，對(duì)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(dú)立的 系統(tǒng)：保護(hù)管理機(jī)系統(tǒng)和故障錄波聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。對(duì)于每一種系統(tǒng)，可能有若干個(gè)不同 裝置組成的子系統(tǒng)，這是由于不同制造商的保護(hù)或故障錄波器無(wú)法做到互通互聯(lián)。 保護(hù)管理機(jī)系統(tǒng)是在變電站繼電保護(hù)小室建立一面保護(hù)管理機(jī)屏，保護(hù)裝置通 過(guò)直接連線，或通過(guò)保護(hù)裝置廠家提供的信息集中器( 或稱通信服務(wù)器、保護(hù)管理 機(jī)) 先將該廠家的保護(hù)裝置集中，再接入保護(hù)管理機(jī)屏上的工業(yè)控制機(jī)上。保護(hù)管 理機(jī)基本上由保護(hù)裝置廠家提供軟件，提供該廠家的保護(hù)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(yùn)行著2 - 3 個(gè)廠家的保護(hù)裝置。由于不同廠 家的設(shè)備不能在同一個(gè)軟件上調(diào)用和分析，需要建立不同的保護(hù)管理機(jī)，在實(shí)際使 用中十分不方便。 故障錄波器的錄波信息是繼電保護(hù)及故障信息系統(tǒng)分析故障的重要信息，但它 必須與保護(hù)裝置的信息、斷路器動(dòng)作信息有機(jī)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(gè)同一的信息采集和信息集成平臺(tái)，同一調(diào)用和分析不同保護(hù)廠家的 保護(hù)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(hù)及故障信息系統(tǒng)子站系統(tǒng)位于變電站層，主要負(fù)責(zé)收集、分析和顯示 變電站內(nèi)繼電保護(hù)裝置、故障錄波器、安全自動(dòng)裝置的正常運(yùn)行和故障信息，對(duì)變 電站內(nèi)的故障及相關(guān)信息，按不同的優(yōu)先級(jí)主動(dòng)或按照主站系統(tǒng)的命令上傳到主站 進(jìn)行進(jìn)一步的分析處理，并可接受主站系統(tǒng)的命令，實(shí)現(xiàn)對(duì)保護(hù)裝置的直接操作 子站系統(tǒng)主要包含主機(jī)、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、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(hù)、故錄裝置的關(guān)鍵設(shè)備，通過(guò)r s - 2 3 2 4 8 5 串口與廠站中各 個(gè)保護(hù)、安全自動(dòng)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(hào)、不i 司安裝時(shí)期以及接口方式和通訊協(xié) 議不同的實(shí)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(jì)各種裝置的通 信接口和不同廠家協(xié)議，但一般都是一個(gè)協(xié)議轉(zhuǎn)換器只負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)換同一保護(hù)廠家的多 臺(tái)裝置數(shù)據(jù)。 保護(hù)管理機(jī)保護(hù)保護(hù)錄浚器 保護(hù)保護(hù)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(hù)和故障錄波及其它自動(dòng)裝置，并 且能夠準(zhǔn)確無(wú)誤地采集這些裝置在運(yùn)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(jìn)行整理就地存儲(chǔ)并發(fā)往主站，供調(diào)度中心進(jìn)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(hù)和故障錄波以及其它自動(dòng)裝置。任一套微機(jī)裝置退出 或發(fā)生通信故障不影響子站系統(tǒng)與其他點(diǎn)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(dòng)其他點(diǎn)的參數(shù)設(shè)置。子站系統(tǒng)內(nèi)裝置型號(hào)繁 雜，同一信息序號(hào)的語(yǔ)義表述往往不盡相同，不便于管理，子站系統(tǒng)能夠 實(shí)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(jìn)行傳輸，通信規(guī)約轉(zhuǎn)換軟件具有良好的擴(kuò)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(guò)度，實(shí)現(xiàn)真正的無(wú)縫通信。 ( 2 ) 數(shù)據(jù)采集與存儲(chǔ)管理。子站系統(tǒng)為適應(yīng)管理要求能自動(dòng)或手動(dòng)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(yùn)行數(shù)據(jù)，自動(dòng)方式下的采集為適應(yīng)規(guī)約要求又分為主動(dòng)和被動(dòng)兩種方式， 并且能夠像自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)提沖微機(jī)裝置的動(dòng)作和異常信息。子站系統(tǒng)不 問(wèn)斷的運(yùn)行，會(huì)采集大量的信息，為便于對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和存檔， 系統(tǒng)采用數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，用以存儲(chǔ)管理所采集到的各類數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù) 的存儲(chǔ)容量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，當(dāng)采集的數(shù)據(jù)接近子站的存儲(chǔ)容量時(shí)會(huì)給出告 警提示，或按子站設(shè)定的存儲(chǔ)策略進(jìn)行轉(zhuǎn)儲(chǔ)或刪除 ( 3 ) 自檢及告警提示。子站定時(shí)自動(dòng)檢測(cè)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(cuò)誤和動(dòng)作行為時(shí)，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(guò)開(kāi)關(guān)量控制單元控制聲光 電信號(hào)開(kāi)關(guān)的開(kāi)合，起到告警提示作用。 ( 4 ) 時(shí)鐘同步。子站系統(tǒng)接收g p s 輸出的時(shí)鐘報(bào)文，對(duì)廠站內(nèi)接入的智能化裝 置授時(shí)。 ( 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(jìn)行解釋存 儲(chǔ)并能按標(biāo)準(zhǔn)通信規(guī)約進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，并對(duì)經(jīng)規(guī)約轉(zhuǎn)化后的信息進(jìn)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(shí)所需主動(dòng)上傳主站的信息。同時(shí)， 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(duì)于無(wú)用的裝置采集數(shù)據(jù)( 檢修裝置的測(cè)試數(shù)據(jù) 等) 可以進(jìn)行屏蔽。 ( 6 ) 用戶管理。對(duì)用戶登錄到系統(tǒng)按w i n d o w s 的用戶管理模式進(jìn)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(duì)登錄到系 統(tǒng)的用戶及其行為進(jìn)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(yùn)行。 ( 7 ) 波形分析。對(duì)錄波數(shù)據(jù)的波形進(jìn)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(hù)及故障信息系統(tǒng)通信子系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)信息的遠(yuǎn)程傳輸，可靠的電力通 信網(wǎng)絡(luò)是構(gòu)成繼電保護(hù)故障信息系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，是實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)及故障信息系統(tǒng) 各種應(yīng)用的基礎(chǔ)。繼電保護(hù)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(hù)裝置、故障錄波器裝置等) 、主站側(cè)的數(shù)據(jù)庫(kù)、主站側(cè)的 應(yīng)用服務(wù)器、主站側(cè)客戶端界面，是一個(gè)典型的分散級(jí)數(shù)據(jù)采集、傳輸、數(shù)據(jù)匯集 的過(guò)程，是貫穿繼電保護(hù)及故障信息系統(tǒng)運(yùn)行始終的重要部分1 4 2 訓(xùn)】。整個(gè)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(gè)方 面。 在繼電保護(hù)及故障信息系統(tǒng)的通信中，保護(hù)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(guò)轉(zhuǎn)換規(guī)約實(shí)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(hù)和故障信息傳送到主站，完成子站