关于电力系统继电保护的故障信息系统研究

张露阳

(西华大学 610039)

关于电力系统继电保护的故障信息系统研究

张露阳

(西华大学 610039)

电力系统的自动化和信息化水平越来越高，不过防范电力系统事故以及阻止事故的蔓延一直是一个重大而难以解决的课题。本文讨论了研发电网继电保护故障信息系统的必要性，分析了电力系统继电保护故障信息系统的结构和功能，并介绍了电网继电保护故障信息系统的应用。

电力系统 继电保护 故障信息系统

一、研发电网继电保护故障信息系统的必要性

现在的电网结构错综复杂，各地域联网、全国联网，配电网变电站综合自动化技术迅速发展，各种生产调度的数据信息都可以实现完全自动化，调度系统、远动通信相结合可以使得变电站“无人值守”。然而，多数自动化系统侧重于记录监控信息，对于继电保护设备的“故障”相关信息通常需要在保护工程师站进行监测。部分系统可以进行定值修改和故障信息查询，不过功能不够完善，不能实现自动化管理，与故障相关的信息不能及时用于事故的分析排除。随着自动化系统的逐步增多，电网发生故障时，如果只有SCADA系统的保护信息和开关变位信息，调度人员就无法及时准确地判断故障，也不能正确应对，特别是出现大面积复杂故障时，有可能使电网故障进一步扩大，甚至发生大面积停电。所以，怎样在系统出现故障时，及时准确地将故障相关信息传送给调度人员，以便其排除故障，恢复系统，并且也可以为继电保护人员提供有效的继电保护设备动作分析工具，就亟需设计一个继电保护故障信息系统解决此类问题，故障信息系统需要具有继电保护、故障录波、信息采集、分析、管理等相关功能。故障信息系统的设计使用，在技术和管理方面都将对电网起到重要作用。

二、电力系统继电保护故障信息系统的建构分析

故障信息系统是按照分层分布的结构模式，利用计算机技术、网络技术和通信技术设计建立的综合信息系统。故障信息系统基于TCP/IP协议，应用于不同电网，通过IEC60870-5-103规约实现数据的传输，其组成结构是由调度端主站、厂站端子站及电力系统的通讯网络三部分构成。调度端(主站)完成数据的采集和监控，并可进行故障信息处理、分析；厂站端(子站)用于站内二次装置的接入和数据转发。在厂站端，系统实现站内装置的接入和管理，数据采集，传送到调度端，将信息进行分析处理，并以此为基础实现其他高级应用功能。

1．设计原则

故障信息系统主要用于采集子站装置的定值、正常状态数据、告警时的数据、故障相关信息。设计可靠的故障信息系统，需要满足一定的要求，需要遵循一定的原则。（1）故障信息系统收集的数据信息需要及时准确地传输到主站，并能反应故障情况，可用于处理分析故障。（2）故障信息系统能够实时监控继电保护设备和故障录波器，及时发现系统处于异常运行状态，也能够保存继电保护定值、保护投退等信息，以便于实时监控电网和录波器的运行状况，减少继保设备的异常运行时间，为实现自动化管理打下了坚实的基础。

2．架构分析

继电保护故障信息系统按照物理层次分为设备层、子站层和主站层。设备层在发电厂里面，含有微机保护、故障录波器和CPS等设备。子站层用于管理和检测所在变电站设备，实现子站装置的数据采集处理功能，并进行简单的分析，然后上传。主站层在调度单位，对下一级变电站的数据进行分析处理，并发布各项指令。从整体上考虑，故障信息系统的主站应该设置在省调，分站设置在地调，子站设置在变电站、发电厂，并以电力通讯网相连。子站可分为集中式和分布式的网络结构，单一子站的故障不应破坏整个系统的平衡。

3．功能模块

继电保护故障信息系统的硬件包括数据服务器、Web服务器、通信服务器以及工程师工作站等构成信息主站的部分，以及变电站二次设备、全球卫星定位系统（GPS）、管理机、串口转换器等构成信息子站的部分。信息主站的模块包括设备控制模块、通信模块、故障信息分析模块、故障信息管理模块，信息子站的软件模块包括主程序模块、人机交互模块。常用的功能包括通信管理功能、保护管理功能、故障报告整理功能、录波管理功能、故障报告整理功能、图形及系统监控功能、告警管理功能、GPS对时功能、数据库管理功能以及历史记录、查询和报表等。

三、电网继电保护故障信息系统的应用分析

某电网公司按照“分级调度，各负其责，协调配合，共同维护”的方针，故障信息系统采取主站省调监控、分站地调监控、子站厂站监控的结构层次。地调保护分站也可以称之为主站，所以故障信息系统可分为主站、子站两部分，子站的系统结构可以分为集中式和分布式，其中集中式主要用于小型变电站，分布式用于大型厂站端，子站利用电力数据网络上传所需的信息给主站。

该电网故障信息系统成功实现如下功能：（1）地理信息与图形监控功能。能够实现公司电网的图形化管理，根据GPS显示公司电网220及以上的厂站地理分布，通过图形的形式显示一次侧、二次侧设备的运行状况。图形界面含有：告警信息、接线图、主站子站的通信状态图等等，用户能够进行定值的查询等功能。（2）实时分析。能够实时分析处理获取到的各方面信息，告知并提醒用户；用户自定义窗口的相关属性；用户可查询各地的实时保护设备的相关信息以及其他想得到的信息。（3）分析查询故障信息。具有智能故障分析和故障简报查询功能，通过收集故障线路两侧继电保护装置动作信息，形成事件，手机录波器装置录波信息，将上传较全且动作正确的事件自动归档，保护动作信息及录波装置信息不全的为未确认归档，等待用户人工分析，并确认归档，归档的数据单独保存，只有手动操作才能删除，避免数据库因存放时间过长由系统删除。

结语

构建和应用故障信息系统，为准确分析、及时处理电力系统故障提供了重要的手段和依据，也为以后对继电保护动作行为进行智能化分析和仿真打下了基础。故障信息系统设计规模将会逐步增大，随着使用经验的积累，新技术的发现和进步，故障信息系统会逐步得到完善，更有利提升调度单位的故障处理能力，提高继电保护工作的自动化水平，为电力系统的安全可靠运行做出贡献。

[1]李七鑫.山西电网继电保护故障信息系统研究与开发[J].华北电力大学,2013.

[2]王振树.电力系统继电保护及故障信息子站系统的方案设计[J].继电器，2006.

[2]冯管印.继电保护及故障信息管理系统在深圳电网的应用研究[J].电气应用,2010年17期

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1007-6344（2015）03-0011-01