地区一体化保护及故障信息系统建设

焦东悦

摘 要：为适应智能电网和“大运行”体系建设的需要，满足电网调控一体化建设和运行的要求，提高电网调控的信息化、自动化、互动化水平，推进电网调控技术支持系统标准化建设，国网福州供电公司着手建设“一体化保护及故障信息系统”。基于CC2000A一体化平台建设，采用面向服务的体系架构、面向设备的标准模型和统一的可视化界面等国际前沿技术，全面提升调控一体系统的在线化、精细化、一体化水平。

关键词：大运行；一体化；保护；故障信息

引言

智能电网建设目标中要求系统应具有智能化、自动化、流程化和交互性。在调控一体的工作模式下，在福州电网调控一体化平台基础之上，引入具有智能防误校验、装置故障报警一体化监视、交互性约束和提高工作效率的技术手段，形成一套一体化保护及故障信息系统工作平台。利用科学的方法，杜绝各类误调度和误遥控的发生、提高电网控制的效率，提高调控一体模式下的对电网监视、控制能力，使调度、监控工作更为安全、高效，推进调控一体模式向智能化方向发展。

1 总体设计

一体化保护及故障信息系统对二次设备数据模型和调控数据模型进行一体化整合，形成调控和保信一体化数据模型。一体化数据模型下装到保信一体化实时库。SCADA数据由保信数据交互服务发送给保信端数据处理程序，同步到一体化实时库。保信需要转发保信报警信息给调控系统，由保信端数据处理程序发送给调控端数据交互服务，调控交互服务分则同步到SCADA实时库。保信端有单独数据采集链路，负责保信数据采集。

一体化保护及故障信息系统部署在一区，以CC2000A调控一体化系统为基础平台。该平台通过消息总线和服务总线进行消息交互，通过case服务、权限服务、图型管理服务、中间层服务、文件服务和告警服务等一系列的服务为调控一体化系统和保信系统相关功能提供支撑。在实现一体化保护及故障信息系统的过程中，将保信装置系统中的状态监视、实时告警监视、装置定值管理和装置历史信息存储功能通过模型一体化、库一体化和图型一体化，在原调控系统中实时告警监视、历史告警查询、告警汇总、事故简报模块中实现，从而形成一个一体化的Ⅰ区系统。

该系统最突出的特点是保护及故障信息系统和调控基础平台的一体化。主要包括：電网模型描述一体化、基础平台一体化、图型及监视界面一体化、控制功能一体化和权限管理一体化。

2 功能结构

（1）在调控中心增设4台服务器。2台服务器用于数据采集，互为备用，2台服务器用于保信计算和数据交互，互为备用；（2）数据采集服务器：作为福州地区一体化保护及故障信息功能的变电站保信子站信息采集功能硬件平台。（3）保护信息服务器：作为福州地区一体化保护及故障信息功能的公共硬件平台，为系统软件提供保信数据处理及监控硬件平台；（4）系统网络：系统网络不建设独立的专用网络，共享调控一体化技术支持系统的网络硬件资源和IP资源。

3 保信系统监视控制

主站系统以IEC61850和IEC61970的基础建模，并兼容传统103模型，故能很好地兼容103和61850规约，提供适应103规约和61850规约的分布式多前置模式。在子站接入量较大的情况下，根据现场实际情况，合理分布子站接入任务，实现负载均衡。主站系统设计中引入了分层的设计模式，最底层是通信介质的设备管理层，依次框架层，规约解释层，数据处理层。通过设备层和框架层的管理，可以实现通道的有效管理，而屏蔽了通信介质特性、通道模式等，从而为通道级的冗余备份技术，即通道的动态切换、热备技术提供了基础。规约层可以动态解析不同的规约，从而支持不同规约通道切换的可能，实现了装置与通道/规约的路由技术。前置服务节点采用分组技术，每组配置冗余节点，组内节点互为备用，不同组则分担不同的通道数据处理，一般情况下在组内完成通道级的动态热备切换，在节点故障情况下，则能实现不同节点的热备切换，在严重情况下，如整组节点出现故障的极端情况，不同节点组也可以实现热备切换，从而极大地提高了可靠性。对于大数据量的系统，采用前置分组技术，多前置组配置，各前置组独立运行，实现了基于通道的数据分流和负载分担，而组内、组间多重冗余备份技术则提供了极高的可靠性。

4 保信遥控防误机制

一体化保护及故障信息系统在进行遥控操作时，为了防止误操作，采取了以下手段保证操作的正确性和规范性：（1）通过权限管理模块对相应的有遥控操作权限的用户赋予相应电压等级、厂站和间隔权限，对相应的保护装置有操作权限。同时，赋予该操作用户定值区切换、软压板投切和装置复归等权限；（2）进行对相应装置的遥控操作时，首先需相应用户用自身账号和密码进行登录，防止非登录用户进行遥控操作，保证权责一致性和安全性；（3）遥控操作用户登录后进行选点操作，防止登录用户选点不正确，发生误操作情况；（4）遥控操作用户选点完成后进入下一界面进行遥控预置，若预置不成功，相应的遥控操作中断；（5）遥控操作用户遥控预置完成后进行遥控操作校核，若遥控校核不成功，相应的遥控操作中断；（6）上述权限操作完成后，遥控操作完成。

5 工作流程管控

一体化保护及故障信息系统的工作流程管控包括软压板投退、定值区区号切换、定值区切换、装置复归、软压板召唤、定值区区号召唤等。其中，软压板召唤、定值区区号召唤为保信召唤上行流程，软压板投退、定值区区号切换、定值区切换和装置复归为下行流程。

在保信上行和下行工作管理流程中，操作遵循以下标准和规则：（1）必须从具有相应控制权限的工作站上才能进行相应操作。（2）上行和下行操作必须有操作人员、监护人员口令，遥控操作复核应输入厂站名、间隔名、开关编号或复选确认，以防误选点。（3）下行操作必须有返送校核，同时按选点、校验、执行三个步骤进行。（4）不同工作站同时对一个设备进行控制的情况将被闭锁。（5）下行操作控制支持采用遥控操作的单、双监护。（6）上行下行操作可以针对点、间隔、厂站进行闭锁，提升远方操作的管理水平。

6 技术特点及创新点

国内首批完全基于CC2000A一体化平台，在原有SCADA基础上扩展保信子站集中监控功能，实现一体化建模，一体化采集，一体化维护，一体化权限管理，一体化人机展示，一体化智能告警等功能，填补了CC2000AEMS系统在保信子站集中监控功能上的空白。

国内首次在一体化建模的基础上，基于CC2000A基础平台提供的消息总线、服务总线等标准通信方式，实现了调控遥控操作与保信子站遥控操作实时闭环流程控制，满足远方遥控操作全过程闭环管控的要求。开发了保信子站信息点表自动导入工具，实现与信息点表审核流程的自动闭环，点表自动审核、关联、录入较大程度上减少人工维护出错的可能，引入遥控点表固化工具，满足了保信子站信息录入安全性、可靠性的要求。首次基于同一供电路径设备状态的依赖关系，采用智能判别推理技术，实现了保信装置间隔模型自动成图和微拓扑异常实时监控。

7 结束语

针对福州地区一体化保护信息系统软件运行的实际需求，研究了新一代调度自动化系统关键技术，采用国际标准、先进的计算机及信息技术，系统遵循“统一标准、统一平台、统一模型”为基础，实施“技术融合、专业融合、信息统一、应用统一”的设计原则，开发了数据采集信息分流、支持海量数据处理的一体化基础平台、一体化电网模型、一体化调控功能、流程化远方操作安控机制、一体人机展示系统等核心功能。可有效提高电网运行和监控运行水平、适应调度监控一体化运行体系建设的需要。

参考文献

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[2]DL5003-2005.电力系统调度自动化设计技术规程[S].

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