繼電保護及故障信息系統(tǒng)的研究及應(yīng)用電氣工程專業(yè)畢業(yè)論文

Powersystemrelayandfaultrealizingtheequipmentmanagement,therunningstatussurveillance,themovementfix-valuecalibrationtothesecondequipmentsofthepowersystem,andcomprehensiveanalysisabnormalorfaultinformimprovestheoveralllevelofdispacontrol"andrealizestherelayprotectionprofessionalmanagementmodernization,overallascensiongriddispatchingoperatAtpresent,500kVpowergridhasbecomeamaingridinShanDong,andtanewdesignscheme.Thisschemecanrealizedistributedheterogenemaintenance,compatibleautomationsystemtechnologydevelopment,andcanachieveperformanceindicatorsando500kVsubstationhasbeensuccessfullyapplied.ThKeywords:relayprotection,faultinformation,managementsystem,500kVgrid,1.2繼電保護及故障信息系統(tǒng)的現(xiàn)狀及存在問題3第二章繼電保護及故障信息系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計求。62.3繼電保護及故障信息系統(tǒng)的基本構(gòu)成子站及通信ABD子站子站子站子站子站子站子站子站子站子站C通訊網(wǎng)調(diào)度端子系統(tǒng)調(diào)度端子系統(tǒng)A(省調(diào)/地調(diào)/縣調(diào))站1站2廣站3]調(diào)度端子系統(tǒng)B廠站1站2廠站3調(diào)度端子系統(tǒng)C(省調(diào)/地調(diào)/縣調(diào))廠站2站1站3調(diào)度端子系統(tǒng)調(diào)度端子系統(tǒng)A(省調(diào)/地調(diào)/縣調(diào))站2站3}調(diào)度端子系統(tǒng)C(省調(diào)/地調(diào)/縣調(diào))站1站2廠站2站3調(diào)度端子系統(tǒng)B(省調(diào)/地調(diào)/縣調(diào))站站站廠廠廠2318圖2-3繼電保護及故障信息系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)圖(通道中斷時)由于系統(tǒng)涉及面廣、功能復(fù)雜、跨地域、跨系統(tǒng)、接入設(shè)備種類多、數(shù)據(jù)和信息復(fù)雜，未來出現(xiàn)的保護裝置以及未來的應(yīng)用、未來的標準變化不可預(yù)期，為簡化整個系統(tǒng)的設(shè)計，系統(tǒng)必須分層，從而為解決系統(tǒng)的開放性、可擴展性、可維護性問題創(chuàng)造必要條件，如圖2-4所示：層2:數(shù)據(jù)層層1:通信層層2:數(shù)據(jù)層層1:通信層檢索圖2-4系統(tǒng)分層結(jié)構(gòu)圖各調(diào)度端子系統(tǒng)均按照圖2-4的原則分層實現(xiàn)，同一層的對等實體之間使用協(xié)議進行通信，上層實體通過請求下層實體的服務(wù)完成通信。1、通信層：通信層使上層應(yīng)用可以獨立于具體的通信方式和通信協(xié)議，使系統(tǒng)適應(yīng)各種網(wǎng)絡(luò)連接方式。2、數(shù)據(jù)層：數(shù)據(jù)層采集直連廠站端數(shù)據(jù)以及獲取調(diào)度自動化等其他系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，以服務(wù)的方式向應(yīng)用層提供訪問支持。服務(wù)內(nèi)容包括：檢索服務(wù)、資源服應(yīng)用層應(yīng)用層數(shù)據(jù)層通信層表示層會話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層鏈路層物理層業(yè)備與其它主站(或分站)通信、和進行信息代理傳輸?shù)哪?進行，即各主站(分站)負責所管轄變電站信息的通特征。2.3.4兼顧自動化系統(tǒng)的未來發(fā)展針對調(diào)度中心數(shù)據(jù)整合及應(yīng)用集成的發(fā)展趨勢，系統(tǒng)構(gòu)建以數(shù)據(jù)及模型為核心，系統(tǒng)應(yīng)用功能的建立基于模型及數(shù)據(jù)的管理，系統(tǒng)模型統(tǒng)一采用IEC61970—CIM的模型形式，以便于系統(tǒng)被集成到未來控制中心統(tǒng)一的數(shù)據(jù)平臺上。因此，目前系統(tǒng)信息通信、應(yīng)用功能應(yīng)與數(shù)據(jù)模型管理相對分離。2.4.1主站(分站)構(gòu)成主站各部分構(gòu)成如下圖所示：圖2-5主站(分站)構(gòu)成圖負責與子站的通信，以及對其它主站的信息代理傳輸。2、建模工具部分不僅負責建立有關(guān)子站信息的通信模型，也負責建立主站應(yīng)用功能所依賴的應(yīng)用模型，甚至不僅僅針對本系統(tǒng)，可以為其它系統(tǒng)建立模型基礎(chǔ)。3、模型數(shù)據(jù)管理部分負責統(tǒng)一管理系統(tǒng)所使用的模型及數(shù)據(jù)，為應(yīng)用功能提供模型數(shù)據(jù)的訪問支持，并對模型數(shù)據(jù)的一致性、版本等進行管理。4、應(yīng)用功能部分為系統(tǒng)應(yīng)用功能的實現(xiàn)，本次建設(shè)目標所要求的應(yīng)用模塊包括：保護運行監(jiān)視、故障監(jiān)視及分析、定值校核三個模塊。子站各構(gòu)成部分如下圖所示：1、保護通信管理機原創(chuàng)力文檔負責接入站內(nèi)保護裝置、錄波裝置等，根據(jù)配置進行必要的信息處理、信息8.com封裝，向不同的主站傳送站內(nèi)信息。2、子站配置工具配置。3、子站監(jiān)視終端根據(jù)系統(tǒng)的目標定位，以及系統(tǒng)方案，本系用模型交模型管理/數(shù)據(jù)交換平臺模型交統(tǒng)模型交統(tǒng)模型交圖2-7繼電保護及故障信息系統(tǒng)與其他系統(tǒng)的集成示意圖2、數(shù)據(jù)交換平臺2.5系統(tǒng)運行維護模式2.5.2通信信息模型的維護和管理描述，有效的屏蔽了各環(huán)節(jié)的差異性，包括子站傳統(tǒng)協(xié)議向通信信息模型的轉(zhuǎn)化以及信息語義的自動加載等過程所需要的配置信息。這些模型描述文件根據(jù)系統(tǒng)的分布式數(shù)據(jù)維護目標由各分站(主站)采用工具生成。該模型描述文件的使用如圖2-8所示：子站配置圖2-8通信信息模型圖其中，子站通過配置工具讀取模型文件中本站的信息結(jié)構(gòu)描述，生成子站產(chǎn)品內(nèi)部數(shù)據(jù)下載到保護管理機中。該模型描述包括了站內(nèi)裝置的信息結(jié)構(gòu)的描述、與裝置信息的對應(yīng)關(guān)系描述以及信息向主站轉(zhuǎn)發(fā)方法的描述，因此子站保護管理機的運行將很大程度上取決于該模型描述。2.5.3系統(tǒng)模型的維護和管理建模工具其中，建模工具負責描述和生成本系統(tǒng)需要的各種模型，并輸出各種用于交換的模型描述文件(采用RDF格式，需符合《繼電保護及故障信息系統(tǒng)通信與接口規(guī)范》),也負責導入其它主站維護的模型文件，文件的傳遞可以采用任何方式，集成在本系統(tǒng)之中。系統(tǒng)根據(jù)模型描述生成數(shù)據(jù)支持平臺中的模型數(shù)據(jù)體系(CIM體系),支持平臺對應(yīng)用的接口采用CIS形式，需符合《繼電保護及故障信息系統(tǒng)通信與接口規(guī)范》的規(guī)定。對于二次模型，由于在通信信息模型的交換文件中采用了IEC61850的形式，因此系統(tǒng)需要提供模型轉(zhuǎn)換引擎，將二次模型轉(zhuǎn)換為通信環(huán)節(jié)所需要的通信信息模型，二者的一致性由系統(tǒng)維護。由于系統(tǒng)模型涉及的內(nèi)容眾多，模型的改變將可能導致數(shù)據(jù)的無效，也可以導致系統(tǒng)應(yīng)用功能的無效，因此需要統(tǒng)一的模型管理進行模型及數(shù)據(jù)的一致性管保證模型數(shù)據(jù)的有效性(例如跨越不同歷史3、域系統(tǒng)中的各種應(yīng)用可以產(chǎn)生使用的模型(采用標準形式),例如故障分第三章山東電力超高壓公司繼電保護及故障信息系統(tǒng)的開發(fā)及應(yīng)用3.2發(fā)展歷程、現(xiàn)狀及整體設(shè)計方案序號站名備注說明1長清站2泰山站2008年通過調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)接入省調(diào)3淄川站2007年通過調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)接入省調(diào)4萊陽站5棗莊站2007年通過調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)接入省調(diào)6瑯琊站2007年通過調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)接入省調(diào)7沂蒙站2007年通過調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)接入省調(diào)8聊城站2007年通過調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)接入省調(diào)9棲霞站2008年通過調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)接入省調(diào)密州站2010年通過調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)接入光州站2010年通過調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)接入昆崳站2010年通過調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)接入濰坊站2008-02通過調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)接入公司益都站2008-02通過調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)接入公司鄆城站2008-03-05通過調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)接入公司汶上站2008-03-05通過調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)接入公司嶗山站濱州站濟南站2008年通過調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)接入德州站2008年通過調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)接入魯中站2008-04通過調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)接入日照站2008-05通過調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)接入聞韶站2010年通過調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)接入陵縣站2010年通過調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)接入大澤站2010年通過調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)接入壽光站2009年通過調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)接入油城站2009年通過調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)接入1淄博站廠站端廠站端服務(wù)主站系統(tǒng)非61850智能裝置非61850智能裝置子站數(shù)據(jù)模型61850智能裝置保護生產(chǎn)廠家制作子站下程生作系統(tǒng)圖形M2S描述圖3-3山東電力超高壓公司繼電保護及故障信息系統(tǒng)通信建模信息山東電力超高壓公司繼電保護及故障信息系統(tǒng)采用主站通信免維護、子站分散維護的通信維護方式。主站系統(tǒng)主站系統(tǒng)A(中調(diào))子站4主站系統(tǒng)C(生產(chǎn)調(diào)度)子站1子站2子站3子站1子站2子站4子站2主站系統(tǒng)B(生產(chǎn)調(diào)度)子站2子站3主動主動圖3-4山東電力超高壓公司繼電保護及故障信息系統(tǒng)通信維護方式圖監(jiān)控系統(tǒng)服務(wù)器安全區(qū)i防火墻安全區(qū)i防火墻防火墻其他應(yīng)用其他應(yīng)用整定計算專業(yè)管理通信系統(tǒng)交換數(shù)據(jù)管理平臺其他應(yīng)用及其它系統(tǒng)3.3超高壓公司繼電保護及故障信息系統(tǒng)系統(tǒng)特點信息的采集。山東電力超高壓公司500kV變電站故障信息內(nèi)部以太網(wǎng)220KV小室間隔層設(shè)備間隔層設(shè)備光纖2、針對變電站側(cè)故障信息子站所接入的二次設(shè)備類型相對較多，數(shù)據(jù)來源備類型相對復(fù)雜，除了包括220kV及以下電壓等級變電站內(nèi)的二次設(shè)備外，還有其獨有的一些二次設(shè)備。例如：行波測距裝3.4硬件平臺3.5軟件系統(tǒng)布式系統(tǒng)模型，對上(主站系統(tǒng))可以實現(xiàn)裝理服務(wù)器向上通信服務(wù)界面向上通信服務(wù)界面事件處理向下通向下通信服務(wù)物理圖3-8圖3-8軟件體系結(jié)構(gòu)3.5.3通信系統(tǒng)與“即插即用”(GeneralObject-orientedSubstaionEvent,G0OSE)和“通用變電站事件模型”屬司d.10kV19線保護裝置通語中斯tncio主型圖恢滴壓壓板akd10kvis城預(yù)向壓極fhoso108VIQr1897維刀nd10LVI8SE山長板borkd上變有kso復(fù)流吸屬inaka.10aVi6車資amcard.10KV143線接inar10vis1線電溪國mt卻主型真6闡1101并大消mmnk電容動湘結(jié)狀態(tài)位2003-04-161205:37234嚴量溫信狀態(tài)變信2003-04-161202180嚴兼循信狀起支你2003-04-161202180嚴章項信秋態(tài)交性2003-04-15.120218嚴通信秋態(tài)變化、2003-04-16T話軟態(tài)變位2003-04-141205272值狀2003-04-16.12:02630嚴案溫信狀態(tài)變位2003-4-核1201580海狀態(tài)變稅2003-04-1201580重隨德狀高變稅2003-44-161201330前道信鈦態(tài)變位2003-04-161201430意海伯狀態(tài)變稅2003-4-161201a80章填能狀君受化2003-04-161201380意臨狀態(tài)變2003-04-161201330”嚴信狀毒及位2003-04-j612-01280減結(jié)優(yōu)動交2003-04-612012們林委專位2003-04-61201231墻部狀態(tài)發(fā)位2003-4-1612011維嚴螺臨狀態(tài)變應(yīng)2003-94-1612:0;is0嚴章高狀上變位bgnlnge后影本體通瓦撕號有載重脂信號言供號壓力放信號動保護裝置方/原地切換拉備數(shù)感單個時間標檢定告合高政的蹺海系失動地成言言200女妙knbyranr.20秒Pinc0220.核RuyPataneei320與傷byPanmeter1910f0狀母住AravPaang2正確性E-DBM傲據(jù)維護-[admine48]_口×文件(F)更改密碼(C)廠站屬性(P)幫助(H)500k7聊城站用戶管埋規(guī)約ID規(guī)約分類規(guī)約名稱動態(tài)庫名描述規(guī)約配置圖保護型號配置?錄波器型號配置設(shè)備定義歷史庫維護系統(tǒng)運行設(shè)置防火墻設(shè)置123爭.567保護規(guī)約保護規(guī)約保護規(guī)約保護規(guī)約保護規(guī)約保護規(guī)約保護規(guī)約錄波器規(guī)約南自94規(guī)約南瑞LFP規(guī)約深圳南瑞103規(guī)約南自網(wǎng)絡(luò)103規(guī)約南瑞串口103規(guī)約四方103規(guī)約南自串口103規(guī)約WDGL錄波器規(guī)約libnr103.solibps1103.國電南自94規(guī)約南瑞LFP規(guī)約深圳南瑞103國電南自103規(guī)約南瑞串口103規(guī)約四方103規(guī)約so國電南自PSL系列WDCL錄波器規(guī)約圖3-15數(shù)據(jù)維護界面色色*組名(Q):管理員?保護定值召喚區(qū)保護時鐘召喚口0保護控制處理中口)錄波器處理x4096Feb22.07:27.1051o文rso絕： rootrootroot2004-05-24.08:42:23護系統(tǒng)運行狀態(tài)：前置通訊[停止]數(shù)據(jù)庫[運行1可實時監(jiān)控系統(tǒng)主機上的各端口通訊狀態(tài)，便于操作員的工作。用戶登呆信息查詞系統(tǒng)管理系統(tǒng)信息網(wǎng)紹信息幫助通訊口收發(fā)狀方通訊口名稱CD收發(fā)

無數(shù)據(jù)收發(fā)0有數(shù)據(jù)收發(fā)按鍵退出系統(tǒng)運行狀態(tài)前置通訊[停止]數(shù)據(jù)庫[運行]遠程調(diào)試時，數(shù)據(jù)的傳送不使用普通的明碼傳送方式，而是采用1024位加密機制，用于確保數(shù)據(jù)的安全性。tbinktis.圖3-191024加密認證窗口第四章500kV變電站典型應(yīng)用站內(nèi)自動化系以太網(wǎng)或申行線省調(diào)中心或路由轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換光國內(nèi)錄波器國外錄波器國外保護國內(nèi)保護圖4-1500kV變電站該系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖4.2魯中500kV變電站應(yīng)用實例4.2.1魯中站簡介斷路器接線；220千伏出線7回，主接線為雙母線雙分段接線。網(wǎng)絡(luò)交換機工主變及35kV保護室綜合保護室信息管理機以現(xiàn)有的數(shù)據(jù)網(wǎng)通道為主，同時把電力系統(tǒng)的電話撥號方式做為備用的方式，來實現(xiàn)魯中站子站與相應(yīng)主站之間的通訊。數(shù)據(jù)網(wǎng)圖4-3與主站通訊網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖子站系統(tǒng)對魯中站的全部保護和錄波器進行管理，因此還需要子站系統(tǒng)將保護的信息通過其轉(zhuǎn)發(fā)端口上發(fā)到變電站監(jiān)控系統(tǒng)。2、小室之間的通訊由于綜合保護室和500kV及主變保護室兩個保護小室到主控樓之間的距離超過100米，需要鋪設(shè)光纖，光纖兩端使用光電轉(zhuǎn)換器連接子站主機所在屏柜的網(wǎng)絡(luò)交換機上，再與子站主機進行連接。聯(lián)接方式如下：a、安裝子站主機的保護室：子站主機網(wǎng)口——交換機——收發(fā)器——(ST-SC)光纖跳線——耦合器——尾纖——光纖光紅尾纖——耦合器—(ST-SC)光纖跳線——收發(fā)器——交換機——子站網(wǎng)卡尾纖安裝子站主機的光纖光纖雙紋線雙絞線尾纖盒尾纖盆盒尾纖光纖保護保護保護保護圖4-5以太網(wǎng)接入方式圖2)、串口接口類型的保護連接，這是232通訊接口方式提供的點對點保護進行通訊，而保護使用同一種通訊規(guī)約4)、CAN網(wǎng)類型的保護接入使用工業(yè)級光電隔離型轉(zhuǎn)換器，可將CAN通訊轉(zhuǎn)換成標準的232接口，CAN網(wǎng)類型的保護可以自行組成一個網(wǎng)絡(luò)。圖4-7基于CAN的保護組網(wǎng)示意圖5)、錄波器的通訊接入方式錄波器可分為串口通訊型錄波器和網(wǎng)絡(luò)通訊型錄波器(根據(jù)通訊方式分類),均可與子站進行直接連接，接線示意圖如下：圖4-8錄波器組網(wǎng)示意圖魯中500kV變電站子站系統(tǒng)可通過子站主機前面板顯示器和鍵盤實現(xiàn)人機交互，具有全圖形化的人機界面，可按照線路等多種靈活方式查詢保護及錄波信息，具有如下功能：1、數(shù)據(jù)采集、處理、存儲和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)采集內(nèi)容包括：裝置量測、裝置參數(shù)、事件報告、錄波數(shù)據(jù)等幾類，支持多種通信介質(zhì)和通信規(guī)約；數(shù)據(jù)處理包括格式轉(zhuǎn)換、選擇過濾、信息分級、裝置巡檢等，其中錄波數(shù)據(jù)能夠轉(zhuǎn)換為IEEE-COMTRADE格式；數(shù)據(jù)信息按重要性分優(yōu)先級，確保重要信息能同時進行多路數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，支持文件傳送。2、故障錄波管理和分析功能支持自定義公式產(chǎn)生合成量，可參與分析。支持硬對時和軟對時.4、維護功能遠程維護：提供電話撥號接口等，支持遠程維護。具備自檢能力，并能產(chǎn)生自檢報告，上傳調(diào)度端。子站系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)圖如下：系系統(tǒng)狀態(tài)主通日通信日志查看錄波所有事件白檢信息遙信變位●E保護高警保護動作通信日志錄波瀏覽事件瀏覽數(shù)據(jù)瀏覽裝置查詢?yōu)g覽瀏覽系統(tǒng)站信志S圖4-10子站系統(tǒng)登陸界面南京南思3中斷 中斷 中斷就中斷圖4-11子站系統(tǒng)通訊狀態(tài)界面深填南思test1安安中斷《行《))通信日志設(shè)備地址：點名實際值點名實際值裝置信息CPU1.系統(tǒng)高CPU1告CPU1.保護模擬量-CPU1通測組-CPU1:潘信組設(shè)備地址：設(shè)備地址：量組點名實際值變量組點名實際值 控制子1電流I段電流Ⅱ段電流I段時間 SCPU1.定值組CPU1.定定CPU1.定值組 0CPU1,定值組CPU1.定值組CPUL.定值組CPU.定值組電流III段時間零序Ⅱ段電流零序I段時間重序Ⅱ段時間定值定值鉭定圖4-12子站系統(tǒng)數(shù)據(jù)瀏覽界面操作選擇圖4-13子站系統(tǒng)事件瀏覽界面錄波列表錄波列表2005-07-11151742676章秒電網(wǎng)故障號02006-07-1115:13:39942毫秒描述計錄波時間界裝置名稱波時間裝置查詢錄波測第錄波測第裝置查詢系統(tǒng)設(shè)置占名稱南京南三轉(zhuǎn)發(fā)通道深圳南思轉(zhuǎn)發(fā)通道(4)通信日志√連接2006-10-2417:16:08875毫抄其中斷2006-10-2417:16:03109毫物√連接2005-10-2417:07:14203毫秒其中斷2006-10-2417:07:09531毫秒連接2008-10-2417:01;35593毫秒常中斷2006-10-2416:45:33734毫被其中斷2006-10-2416:26:31000毫抄操作選擇操作選擇內(nèi)部連接通道設(shè)置0數(shù)據(jù)庫設(shè)置通道1輪詢命令超時時間接對時周期百喚喚喚連召君召項目圖4-16查看系統(tǒng)設(shè)置第五章總結(jié)與展望規(guī)約處理程序(動態(tài)庫),用以支持任意通信規(guī)約與主站系統(tǒng)或者其他電力自動在控”,最終從整體上提升電網(wǎng)調(diào)度運行管理水平。但是隨著電網(wǎng)朝著特高壓、遠距離、系統(tǒng)化、信參考文獻[1]林俐等.繼電保護網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)的開發(fā)和設(shè)計.華北電力大學，1998.[2]趙自剛.繼電保護運行與故障信息自動化管理系統(tǒng).電力系統(tǒng)自動化，1999,程技術(shù)，2008,10期[6]賈長朱等.基于Web的電力系統(tǒng)繼電保護遠程分布式信息管理系統(tǒng)的開發(fā)與理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn).電力系統(tǒng)自動化，2003,17期2002,(04).[10]章啟明.淺談繼電保護信息管理系統(tǒng)[J]上海電力，2002(4):33—35.[11]蔣瑞芬.基于調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)和調(diào)度集控一體化平臺的繼保信息管理系統(tǒng)硬件體系的設(shè)計與建設(shè)規(guī)劃.廣東輸電與變電技術(shù)