火电厂嵌入式继电保护故障信息管理系统研究

武永生，贾 楠

（中电神头发电有限责任公司，山西朔州036011）

火电厂的运行对继电保护系统十分依赖，这是火电厂安全、顺畅运行的重要技术支撑。继电保护故障信息管理系统中的功能模型和数据共享，是电网系统发生故障时能够快速、准确的定位并安全控制的保障。另外，在运行中，火电厂的机电设备常会出现非正常的停运、误运情况，对此方面的维护需要大量的人力，通过信息管理系统的建立，能够在可视化的条件下对机电设备运行情况进行监控和数据采集，通过计算机计算，将准确数据反馈给工作人员，减少工作人员的工作量，预防和保护电网系统中事故的能力也较强。

1 继电保护故障信息管理系统建设的必要性

以往的火电厂继电保护故障信息管理系统包括：（1）线路继电保护信息系统；（2）发电厂自动化系统；（3）机组厂用电管理系统。三种保护系统均是单独运行，无法形成一个统一的共享通信平台，使数据信息资源大量浪费，并且主要信息也无法传达［1］。

1.1 线路侧继电保护信息子站

电网的调度需要实现智能化、自动化，电厂中的线路侧继电保护信息系统便是为此而设置。在电网调度智能化、自动化的统一条件下，使用220 k V的线路保护、故障录波器等装置对设备数据信息进行保护，采集的继电保护数据通过web服务器上传到电网系统调度控制主站内。

1.2 升压站自动化系统

升压站自动化系统建立在变电站的自动化系统基础上，火电厂原有设备中的综合自动化信息管理系统对升压站内设备的运行进行监控、操作和保护。此功能的建立完全自动化，变电站工程师在主站内便可以对继电保护装置进行操作，在此系统中接入升压站监控对象进行监控，能够管理和监控数据信息［2］。

1.3 机组厂用电监控管理系统

此管理系统是针对火电厂内部厂用电设备进行的管理系统，对设备的参数、运行等数据进行收集，将信息通过该系统上传至主站，工程师在主站内便可对电气设备装置进行保护和监控，并且此系统对得到的监控信息具有集成管理功能，但是其单独运行，不能与其他系统实现数据共享。

1.4 现有系统存在的问题

目前火电厂继电保护故障信息管理系统存在以下问题：（1）信息采集数量不够，三个管理系统针对的管理对象不同，采集的信息也不同，但是数据信息的采集还不够全面；（2）规模不完善，原有的管理系统中三个单独的管理系统无法组成一个完善的系统，规模较小；（3）功能结构侧重点不同，三个独立的管理系统针对不同的保护故障信息进行监控、保护及数据管理，所采集的信息相融性不强，无法为工作人员的调度决策提供帮助；（4）系统运行较为独立，三个管理系统的运行均是单独运行，其保护故障功能机录波数据存储较为分散。

上述4点是目前较为突出的问题，可以看出若无系统的继电保护故障信息管理技术平台，尽管监控得到的数据十分完善，但信息无法共享，资源无法流通，这使得火电厂继电保护工作无法完全展开，并且对数据的分析、挖掘也不全面。例如，实时故障预警、调度决策的辅助能力均较差。所以，建设新型火电厂继电保护故障信息管理系统十分必要［3］。

2 火电厂新型继电保护故障信息管理系统

在以往火电厂继电保护系统运行的基础上，建立智能调度继电保护故障信息管理系统，建设一个信息管理的集成平台，实现站与站之间的有效共享、实时传输［6］。首先建设继电保护故障信息管理系统的共享平台，以主站、子站、采集站三站合一的方式进行建设。假设全厂继电保护故障信息管理系统包括：下属6个子站、2个数据服务器、一个通信服务器、一个网络交换机、一个web服务器和一个电力系统正向隔离装置。此平台能实现在工作站中进行数据转换，并通过打印机和网络交换机传输至全厂数据监控系统中，这样的设计其作用与优点为：

（1）主站的作用及优点

继电保护故障信息管理系统的主站由通信服务器、数据服务器、WEB服务器、全场信息管理系统、全场监控信息系统、工作站、电力系统隔离装置、网络交换机等部分组成。主站负责对子站上传的数据进行存储和分析，它拥有一个庞大的历史信息数据库，根据实际运行功能提供监查、运算分析、调控决策及制定检修计划。这些信息是主站运行的主要数据，为高层管理用户提供丰富的数据信息，并与其他站、系统之间的数据库相连，达成数据共享。火电厂中的web服务器在原管理系统网络上能够浏览、查阅部分数据，并在权限设置下，通过监控系统发布数据信息。全场由一个主站控制，其包括网络、站点、服务器等均在同一网段内，将火电厂的GPS数据信息与主站中收集到的信息进行校对，数据的可靠性提高。

火电厂监控、保护的对象多，继电保护系统中的子站可以通过主站中的网络交换机传输数据，达到共享。机组中继电保护设备的种类也较多，可以通过GPS数据与主站系统中数据设置同步，达成共享。

（2）采集站的作用

采集站是火电厂继电保护故障信息管理系统的终端数据采集单元，采集站分布于各个用电系统的配电室中，对常用负荷保护装置进行监控、检测，所采集的信息均在监控、检测范围内，并通过端口与其他采集站相连，在统一的信息平台中进行数据共享。

（3）分系统子站的作用

分系统子站中的数据来源于采集站，通过计算机管理采集到的测量、保护、控制、故障信息，与主站连接，将整理后的数据传送至主站。采集站中的数据能够满足子站所需，包括保护信息、监控信息、PLC控制器信息、故障录波器信息等。

3 继电保护故障信息管理系统应用评价

火电厂继电保护故障信息管理系统是对火电厂用电装置、调度、信息、故障管理、监控等信息的统一管理平台，通过主站收集的采集站、子站的信息，对信息进行储存和分析，达到数据共享并应用［8］。

新建设的继电保护故障信息管理系统的主要特点是具有人机界面，能够实现可视化操作，使电厂中一次电气主接线路设备的运行状态直接显示，能对保护故障信息管理系统的功能需求进行设定。该集成化、网络化、智能化、系统化的管理系统，能对采集到的信息精准的计算分析、归纳整理，对有效数据进行存储。此系统的建立很大程度上减轻了继电保护工作人员的实地勘察工作，取代了人力的抄表、运算、分析等工作，采用计算机计算数据，避免了人工计算出现误差，提高工作效率的同时，对故障信息也能实时监控，在管理系统中实现可视化，为继电保护人员的调度策略和检修计划提供准确的参考依据［9］。

本文研究的火电厂嵌入式继电保护故障信息管理系统还较为浅显，应该从多方面作深入性研究，例如，本文未涉及到的发电机、变压器等主设备的诊断、监控，在日后的研究中应该结合工作人员的经验建立更为完善的故障信息管理系统，将火电厂与电网继电保护故障信息管理系统相结合，为火电厂的运行实现智能诊断、准确定位、科学分析。

4 结 论

综上所述，火电厂嵌入式继电保护故障信息管理系统的建设证明了火电厂的信息管理能力还需要进一步提升，通过对以往电厂中的数据管理系统的分析可以看出，在以往的管理系统中无法将数据达成共享，造成数据浪费、运行紊乱。而建立的新型系统化、智能化、集成化、网络化的信息管理系统能够更加准确地处理数据，在达成数据共享的同时，对数据进行存储、计算，为火电厂的运行和操作提供精确的数据。

［1］ 陈绍亮.基于B／S／C模式的电网故障信息管理系统的设计和实现［D］.北京：电子科技大学，2013.

［2］ 刘 园.基于集成保护理念的中压微网内部故障定位隔离方法的研究［D］.合肥：合肥工业大学，2013.

［3］ 何鸣一，陆进军，张华宁，等.一种调度控制中心间保护故障信息数据交换方式的设计与实现［C］.中国电机工程学会，2013年中国电机工程学会年会论文集，2013.

［4］ 张道农，纪峰磊，刘 宇，等.国调中心智能电网调度支持系统二次设备在线监视与分析应用适应性研究［C］.中国电机工程学会，2013年中国电机工程学会年会论文集，2013.

［5］ 高洪鹏.吉林石化公司化肥厂一次变电所系统安全隐患治理可行性研究［D］.上海：华东理工大学，2013.

［6］ 李颖超.新一代智能变电站层次化保护控制系统方案及其可靠性研究［D］.北京：北京交通大学，2013.

［7］ 宋小欣.基于IEC61970标准的信息集成平台系统的研究与开发［D］.保定：华北电力大学，2013.

［8］ 刘 钊.继电保护及故障信息管理系统在秦皇岛电网的应用研究［D］.保定：华北电力大学，2013.

［9］ 王 峰，张 弛，贺 春，等.一种继电保护故障信息系统在线通信报文分析工程方案［J］.电力系统保护与控制，2013，7（05）：151-155.