淺談電力繼電保護(hù)故障信息系統(tǒng)建設(shè)

1、淺談電力繼電保護(hù)故障信息系統(tǒng)建設(shè)【摘要】隨著電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展，區(qū)域電網(wǎng)互連趨勢的 到來，電力繼電保護(hù)越來越復(fù)雜。因此，豐富詳盡的現(xiàn)場數(shù) 據(jù)信息，特別是故障數(shù)據(jù)信息，具有十分重要的意義。它們 反映了繼電保護(hù)故障時的真實狀況，進(jìn)而能夠?qū)收显蜃?出正確分析。并檢驗相應(yīng)保護(hù)與自動裝置的動作行為。因此, 繼電保護(hù)故障信息系統(tǒng)作為電力系統(tǒng)暫態(tài)過程的記錄裝置， 愈來愈凸顯其重要性。文章在認(rèn)識繼電保護(hù)故障信息系統(tǒng)重 要作用及簡述其結(jié)構(gòu)組成和管理模式的基礎(chǔ)上，從系統(tǒng)建設(shè) 注意問題、系統(tǒng)建設(shè)發(fā)展動向等方面對電力繼電保護(hù)故障信 息系統(tǒng)的建設(shè)進(jìn)行分析，可為相關(guān)工作者提供參考?！娟P(guān)鍵詞】繼電保護(hù)；故障信息；系統(tǒng)建

2、設(shè)隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，電力技術(shù)、計算機(jī)技術(shù) 及通信技術(shù)的發(fā)展，電力系統(tǒng)繼電保護(hù)已經(jīng)逐步向自動化發(fā) 展。使微機(jī)保護(hù)、故障錄波器、安全自動裝置等智能裝置得 到了廣泛的應(yīng)用，而為了保證這些智能裝置安全穩(wěn)定運(yùn)行， 隨時排險故障，電力繼電保護(hù)故障信息系統(tǒng)成為了一個不可 或缺的組成部分，在電力系統(tǒng)正常工作方面發(fā)揮了重要作 用：為電力系統(tǒng)的事故分析提供基本依據(jù)；改進(jìn)保護(hù)與控制 原理；可發(fā)現(xiàn)一次設(shè)備缺陷，并及時消除隱患；完善實驗手 段，提高實驗效率等等。因此，有必要對電力繼電保護(hù)故障 信息系統(tǒng)建設(shè)的相關(guān)問題進(jìn)行分析，以保證該系統(tǒng)真正效應(yīng) 的發(fā)揮。1電力繼電保證故障信息系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)和管理模式目前，繼電

3、保護(hù)故障信息系統(tǒng)（以下簡稱系統(tǒng)）在各網(wǎng) 省公司所采用的管理方式不完全一致，系統(tǒng)配置、組網(wǎng)方案 更是不盡相同，系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)可概括成圖1所示。一般說來，系統(tǒng)由設(shè)在電網(wǎng)調(diào)度中心的主站、設(shè)在超高 壓局和直管電廠、供電局的分站及設(shè)在變電站、發(fā)電廠的子 站通過電力系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)組成。各個網(wǎng)省公司根據(jù)自身電 網(wǎng)管理的特點(diǎn)確定系統(tǒng)的具體組成結(jié)構(gòu)，目前應(yīng)用的系統(tǒng)主 要有以下幾種模式。1.1主站/分站/子站三級管理模式目前故障信息系統(tǒng)中最復(fù)雜的一種。在500kv變電站中, 500kv部分的信息直接上送至主站，220 kv及以下部分的信 息可以上送至各級分站，也可以上送至主站。主站則根據(jù)實 際情況，可以從各級分站

4、調(diào)取需要的信息。對于220 kv變 電站，站內(nèi)的信息先上送至各級分站，主站保留從各級分站 調(diào)取信息的接口。這種模式實現(xiàn)了多級結(jié)構(gòu)、分級管理，但 實現(xiàn)起來也是最為復(fù)雜的，在具體實施過程中需要分階段逐 步建設(shè)，一步建設(shè)到位的可能性較小。1. 2主站/分站獨(dú)立的三級管理模式此模式與前一種模式的區(qū)別在于子站端留有向主站、分 站上送全部信息的接口，主站、分站端根據(jù)需要選擇子站上 送的信息，但分站和主站之間沒有信息的交互。這種模式在 主站、分站管理信息的內(nèi)容上有所差別，但從功能界定上沒 有明顯的區(qū)分。這種模式主站、分站、子站的信息流向相對 簡單，因此從實施的難易程度上較前一種模式要容易。1.3主站/子站二

5、級管理模式系統(tǒng)由設(shè)在調(diào)度端的主站和設(shè)在廠站端的子站組成，形 成二級管理模式。該模式由于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的簡化使得需要傳送 的信息量、網(wǎng)絡(luò)管理的工作量都大大減少，適用于處于科研 項目階段或者規(guī)模較小的系統(tǒng)。規(guī)模較大的系統(tǒng)在建設(shè)初期 也可以考慮先建立二級管理模式，然后隨著系統(tǒng)規(guī)模的擴(kuò)大 再過渡到三級管理模式。2電力繼電保護(hù)故障信息系統(tǒng)建設(shè)中應(yīng)注意的問題隨著系統(tǒng)應(yīng)用范圍和實施規(guī)模越來越大，在系統(tǒng)建設(shè)過 程中出現(xiàn)了一些問題，積累了一些經(jīng)驗。這些問題應(yīng)在以后 的方案設(shè)計和工程實施中盡量避免。2.1系統(tǒng)的組成不管是采用哪種管理模式，必須保證信 息的唯一性，廠站端只允許有一個子站系統(tǒng)運(yùn)行。2.2系統(tǒng)建設(shè)應(yīng)不影響現(xiàn)有

6、設(shè)備的功能和自身運(yùn)行的獨(dú) 立性，在廠站端運(yùn)行的子站設(shè)備等同于保護(hù)設(shè)備，安全可靠 性也應(yīng)不低于保護(hù)設(shè)備。2.3系統(tǒng)的信息采集不管是否獨(dú)立于站內(nèi)的自動化系 統(tǒng)，均應(yīng)充分考慮信息的共享，在滿足繼電保護(hù)專業(yè)設(shè)備管 理、故障分析等需求的同時，兼顧各生產(chǎn)、運(yùn)行專業(yè)的需求。2.4系統(tǒng)在進(jìn)行功能和規(guī)模擴(kuò)展時，不能影響現(xiàn)有系統(tǒng) 的運(yùn)行。2.5新建的系統(tǒng)在進(jìn)行方案設(shè)計時必須對安全性進(jìn)行充 分的考慮，在系統(tǒng)內(nèi)建立完善的計算機(jī)病毒防護(hù)、監(jiān)視、查 殺體系，保證系統(tǒng)軟件運(yùn)行的安全和可靠。2.6保證系統(tǒng)內(nèi)的時鐘統(tǒng)一，為電網(wǎng)事故分析提供可靠 的依據(jù)。2.7子站向主站/分站傳送的信息要符合規(guī)范的數(shù)據(jù)格 式和通信傳輸規(guī)約，不符合

7、要求的數(shù)據(jù)格式和規(guī)約必須在子 站系統(tǒng)中完成相應(yīng)的數(shù)據(jù)和規(guī)約轉(zhuǎn)換。2.8接入子站的保護(hù)裝置不論是集中式布置還是分布式 布置，應(yīng)使用統(tǒng)一的接口方式和規(guī)約（如：iec608705103規(guī)約）接入子站。不能提供這些接口和規(guī)約的保護(hù) 裝置應(yīng)經(jīng)過規(guī)約轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)換后接入子站系統(tǒng)。2.9對于新接入系統(tǒng)的故障錄波器應(yīng)提供以太網(wǎng)接口， 提高故障錄波文件傳輸?shù)目焖傩浴?電力繼電保護(hù)故障信息系統(tǒng)的發(fā)展動向3. 1通信方式繼電保護(hù)故障信息系統(tǒng)的通信包括主（分）站一子站間 和子站內(nèi)通信兩部分。站間通信目前還沒有統(tǒng)一的通信規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。國調(diào)和各網(wǎng) 省調(diào)運(yùn)行的故障信息系統(tǒng)還基本依賴于各生產(chǎn)廠家自己制 定的通信規(guī)范，不利于不同廠家

8、之間系統(tǒng)的互聯(lián)通信。當(dāng)前, 各電網(wǎng)調(diào)度中心都已開始致力于統(tǒng)一各自區(qū)域網(wǎng)內(nèi)的站間 通信規(guī)范，以保證不同生產(chǎn)廠家在該區(qū)域內(nèi)實現(xiàn)系統(tǒng)的互 聯(lián)。在通信接口方式上，各個地區(qū)也已優(yōu)先推薦使用數(shù)據(jù)傳 輸速度較快的網(wǎng)絡(luò)通信方式，傳統(tǒng)的電話撥號通信方式只作 為備用通信方式保留。子站內(nèi)通信主要是子站系統(tǒng)與微機(jī)保護(hù)、故障錄波器及 安全自動裝置等智能設(shè)備的通信。在接口方式上，目前很多 地方都要求故障錄波器提供以太網(wǎng)通信接口來代替以往普 遍使用的串行接口，這樣可以顯著提高傳送大容量故障錄波 文件的效率，為實現(xiàn)電網(wǎng)故障的快速分析提供了重要的技術(shù) 保證。在子站內(nèi)通信規(guī)約的問題上，子站系統(tǒng)對保護(hù)設(shè)備的接 入已經(jīng)逐步向iec6

9、0870-5-103靠攏，但是故障錄波器還無 法按照統(tǒng)一通信規(guī)約接入子站系統(tǒng)。iec61850作為將變電站自動化系統(tǒng)變?yōu)殚_放式系統(tǒng)的一個可行的實現(xiàn)方法， 相信隨著該標(biāo)準(zhǔn)的正式出臺，故障信息系統(tǒng)的通信方式會朝 著實現(xiàn)無縫連接的方向發(fā)展。3.2安全性計算機(jī)病毒和黑客對系統(tǒng)的入侵防不勝防，這些問題以 前未引起足夠的重視。如今，系統(tǒng)的安全性已成為系統(tǒng)設(shè)計 和實滋階段需要考慮的重點(diǎn)問題，即將正式出臺的全國電 力二次系統(tǒng)安全防護(hù)總體方案中也已將故障信息系統(tǒng)的安 全防護(hù)方案作為其中一個重要的組成部分，并將其安全級別 劃分在級別較高的安全區(qū)i/ii中。但同時也應(yīng)該看到，各 種安全防護(hù)技術(shù)還沒有在電力二次系統(tǒng)中

10、進(jìn)入完全實用化 的階段，行之有效的安全性防護(hù)措施恐怕尚需時日。3. 3信息共享目前國內(nèi)超高壓變電站普遍采用的分層分布式的體系 結(jié)構(gòu)為故障信息系統(tǒng)的建立提供了一個極其開放的平臺，使 得繼電保護(hù)專業(yè)與自動化專業(yè)之間的聯(lián)系更加緊密。因此， 故障信息系統(tǒng)的建設(shè)可以充分利用先進(jìn)、成熟的網(wǎng)絡(luò)通信技 術(shù)，將站內(nèi)保護(hù)和自動化專業(yè)充分結(jié)合，更加經(jīng)濟(jì)、合理地 發(fā)揮各自的優(yōu)勢，最大限度的實現(xiàn)信息共享。另外，超高壓變電站自動化系統(tǒng)在國內(nèi)的廣泛應(yīng)用使得 站內(nèi)的實時數(shù)據(jù)能夠快速而準(zhǔn)確地送至調(diào)度中心，對于站內(nèi) 大量的非實時數(shù)據(jù)如故障錄波器的波形數(shù)據(jù)，由于其數(shù)據(jù)量 較大，如果考慮與實時數(shù)據(jù)共享網(wǎng)絡(luò)或占用同一通道，必須 對故障

11、信息系統(tǒng)的非實時數(shù)據(jù)的流量加以控制，不能對站內(nèi) 實時數(shù)據(jù)的上送造成影響。3. 4傳輸可靠性故障信息系統(tǒng)主站、分站、子站之間的信息傳輸釆用可 靠性高、速度快的網(wǎng)絡(luò)方式來代替通過modem撥號進(jìn)行信息 傳輸?shù)姆绞揭殉蔀榇髣菟叄铱梢岳矛F(xiàn)有的國家電力 數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)(spgnet)逐步形成完善的調(diào)度系統(tǒng)專用數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò), 連接各級調(diào)度中心和各調(diào)度直管的發(fā)電廠和變電站。子站內(nèi)的信息傳輸可以將傳統(tǒng)的rs 232/485連接方式 就地經(jīng)過介質(zhì)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)為以太網(wǎng)方式進(jìn)行通信，將原來需要 敷設(shè)的rs 232/485線纜全部替換為光纖或電纜，既可延長 傳輸距離，又可以提高傳輸可靠性和快速性。雖然使用這種 方式的工程造

12、價比以前高，但超高電壓等級的故障信息系統(tǒng) 中可以考慮采用。4電力繼電保護(hù)故障信息系統(tǒng)發(fā)展應(yīng)采取的策略為了使故障信息系統(tǒng)能夠更好地為電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn) 定運(yùn)行服務(wù)，系統(tǒng)的發(fā)展應(yīng)采取以下策略。4.1及時跟蹤國際最新的技術(shù)發(fā)展動向和應(yīng)用情況，迅 速制定相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，出臺相應(yīng)的指導(dǎo)性和規(guī)范性文件。4.2借鑒國內(nèi)外成功經(jīng)驗，開發(fā)出具有性能優(yōu)良、運(yùn)行 可靠、價格合理的具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的繼電保護(hù)及故障 信息系統(tǒng)產(chǎn)品。4.3隨著系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)化和開放程度的提高，系 統(tǒng)安全問題會變得非常突出，必須給予足夠的重視。4.4盡快實現(xiàn)通信規(guī)約的通用化、標(biāo)準(zhǔn)化和通信結(jié)構(gòu)的 網(wǎng)絡(luò)化。4.5有關(guān)保護(hù)裝置生產(chǎn)廠家要設(shè)計既能與監(jiān)控系統(tǒng)通信 又能與故障信息管理系統(tǒng)通信的成熟的保護(hù)通信管理機(jī)。4. 6盡可能提高設(shè)備的抗干擾能力。4.7充分利用保護(hù)裝置等智能設(shè)備的信息資源，開發(fā)面 向電網(wǎng)調(diào)度與現(xiàn)代化管理的高級應(yīng)用軟件，如繼電保護(hù)裝置 的狀態(tài)檢修管理、保護(hù)和控制裝置的功能完好性分析等。同時開展與各級調(diào)度系統(tǒng)、mis等應(yīng)用系統(tǒng)集成的