摘要： 本文通過介紹山西電網(wǎng)繼電保護故障信息分析處理系統(tǒng)的開發(fā)使用情況，詳述了保護故障信息系統(tǒng)應實現(xiàn)的功能及技術(shù)特點，客觀分析了建立該系統(tǒng)時應注意的幾個問題。

關(guān)鍵詞： 繼電保護故障信息系統(tǒng) 分析處理

前言

隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，微機型保護和故障錄波裝置在系統(tǒng)中所占的比例日益加大，錄取系統(tǒng)故障信息的能力也日益加強。為了充分發(fā)揮微機型裝置的優(yōu)良性能，山西省從97年開始，在經(jīng)過充分調(diào)研及可行性研究的基礎(chǔ)上，設計了山西電網(wǎng)故障信息分析處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、規(guī)模及其實現(xiàn)方式，確定了系統(tǒng)的技術(shù)方案，并于2000年6月建成系統(tǒng)并投入運行。目前，該系統(tǒng)連接了山西電網(wǎng)十個220KV變電站的微機型保護和故障錄波裝置。

繼電保護故障信息分析處理系統(tǒng)的建立，實現(xiàn)了在電力系統(tǒng)發(fā)生故障后將完整的保護裝置動作報告和錄波報告迅速傳送到省調(diào)及相關(guān)繼電保護部門，使所有關(guān)心故障狀況的人員（尤其是調(diào)度人員）能及時、準確地掌握電網(wǎng)的故障情況，提高事故的分析處理水平。同時，實現(xiàn)了保護人員在日常運行中對全網(wǎng)微機型保護和錄波裝置運行狀況的動態(tài)、實時監(jiān)測，大大提高了系統(tǒng)保護裝置的健康運行水平。

1 系統(tǒng)組成

山西電網(wǎng)故障信息分析處理系統(tǒng)組成如圖一所示。

1.1變電站端

在變電站端設置專門的子站系統(tǒng)，所有數(shù)據(jù)采集和分析系統(tǒng)的硬件單獨組屏，盡量不影響原有保護和錄波裝置的獨立運行性能。管理屏通過Modem與調(diào)度端中心站連接，通過工控機與現(xiàn)場設備連接。工控機經(jīng)由插在IPC中的多功能MOXA卡將RS-232信號轉(zhuǎn)換成RS485/422信號，同時進行串行口擴展，經(jīng)雙絞線連接到站內(nèi)微機保護和故障錄波設備。管理屏裝設一臺GPS授時裝置，為了盡量減少對運行裝置的影響，GPS僅采用了“軟對時”方式，即GPS只校正工控機的時鐘，工控機再通過串口為所連接的裝置對時。非微機保護裝置及其它監(jiān)控信號以開關(guān)量的方式接入變電站管理屏。

工控機以各連接設備的通訊協(xié)議接收數(shù)據(jù)后，將數(shù)據(jù)格式進行轉(zhuǎn)化，錄波器數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)化為ANSI/IEEE c37，111-1991 COMTRADE格式，保護報告轉(zhuǎn)成文本文件，以TCP/IP協(xié)議與調(diào)度端中心站進行數(shù)據(jù)傳輸。

1.2中心站端

中心站設一臺通訊主機和一臺數(shù)據(jù)管理服務器。通訊主機通過MODEM經(jīng)專用微波話路與變電站管理屏連接，系統(tǒng)發(fā)生故障后可同時接收相關(guān)變電站上傳的信息，經(jīng)分析處理后將最終數(shù)據(jù)存入管理服務器。服務器負責存儲、統(tǒng)計所有變電站的信息，對接收的數(shù)據(jù)經(jīng)過初步分析，并經(jīng)維護人員歸納、總結(jié)后通過Internet發(fā)布，每個終端可以共享服務器提供的標準化數(shù)據(jù)及資源，實現(xiàn)整個局域網(wǎng)對最新故障數(shù)據(jù)的共享。同時，調(diào)度員可以瀏覽管理服務器上原始的故障數(shù)據(jù)及波形信息。通訊主機與服務器之間遵循TCP/IP（FTP）協(xié)議。

2 系統(tǒng)功能

2.1故障信息的及時、準確處理功能

變電站管理機能自動完成對本站所連接的保護和錄波裝置的正常查詢、動作報告和自檢報告的自動搜集和分析處理，當分析到有保護跳閘報告時能自動撥號將報告上傳至中心站，并在管理機上以醒目的方式就地顯示，實現(xiàn)了對所有連接裝置動作信息的自動管理，提高了故障處理的自動化水平。

管理屏的GPS裝置可以精確地同步各裝置的時鐘，極大地提高了系統(tǒng)故障分析的準確性，消除了因時鐘的影響而造成事故分析不便的隱患。

通過遠傳系統(tǒng)，繼電保護各級管理部門在系統(tǒng)發(fā)生故障時可以及時、準確取得有關(guān)數(shù)據(jù)而無須趕到現(xiàn)場，縮短了處理故障的時間。

中心站后臺軟件具有完善的分析工具對上傳的數(shù)據(jù)進行分析，如故障測距、波形分析、矢量計算、諧波分析等。故障測距提供了多種算法，為故障點的查找?guī)砗艽蠓奖?。雙端測距算法的實現(xiàn)，大大提高了故障測距的精確度，這也正是本系統(tǒng)實現(xiàn)的最有效、實用的故障處理功能。

2.2運行設備的遠方監(jiān)控、維護功能

變電站定時對連接裝置進行巡檢，一旦裝置有自檢異常報告，自動收集并保存，同時可以就地顯示或聲響等方式提醒運行人員。管理機每天自動調(diào)取一次各裝置定值，也可由中心站遠方操作隨時調(diào)取裝置定值。可自動記錄接入變電站管理屏的開關(guān)變位情況并給出漢化的變位信息和有關(guān)提示。

在中心站可以遠方調(diào)取各連接裝置的實時采樣數(shù)據(jù)及波形、裝置自檢報告、開關(guān)變位狀況、當時定值等，監(jiān)視裝置的運行狀況。對錄波裝置，還可以實現(xiàn)遠方啟動錄波的功能。

2.3故障信息的管理、統(tǒng)計功能

中心站服務器管理系統(tǒng)的設計基于Browser/Server模式，采用滿足國際技術(shù)標準的通訊協(xié)議及數(shù)據(jù)庫環(huán)境，實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的管理功能。接入本系統(tǒng)的所有裝置的動作信息、自檢信息及錄波數(shù)據(jù)都記錄在數(shù)據(jù)庫中，可以方便地進行不同條件的查詢和統(tǒng)計，如按照單位、廠站、線路名、開關(guān)號、保護及錄波裝置型號等，同時，要求該軟件具備查詢或統(tǒng)計后相應數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)存、備份、刪除等功能。

2.4圖形功能

中心站通訊機可顯示山西電網(wǎng)地理接線圖，通過點擊地理接線圖中任一變電站可調(diào)出該變電站的主接線圖及保護、錄波裝置的配置圖，點擊任一裝置即可調(diào)出該裝置的歷史數(shù)據(jù)。當系統(tǒng)發(fā)生故障，有報告?zhèn)鞯街行恼緯r，變電站主接線圖中有明顯標志自動顯示故障報告的存在。圖形具有方便的編輯功能，如添加、刪除設備等。

3 使用情況

3.1連接裝置

山西電網(wǎng)故障信息分析處理系統(tǒng)連接了目前使用較多的微機型線路保護和故障錄波裝置及部分變壓器保護，還接入了部分開關(guān)量信號。

線路保護裝置：南自廠生產(chǎn)的WXB-11C/15型保護和南瑞生產(chǎn)的LFP-900系列保護

故障錄波裝置：南京銀山公司生產(chǎn)的YS-8A錄波器和電自院遠動室、深圳深寧公司生產(chǎn)的WDS-2B錄波器

變壓器保護裝置：南自廠生產(chǎn)的WBZ-03、04保護和南瑞生產(chǎn)的LFP-970系列保護

開關(guān)量信號：根據(jù)各廠站的需要接入目前無法監(jiān)測到的信號。如各電壓等級母線接地信號、裝置直流電源消失信號等。

裝置的連接過程中，LFP-900系列保護和YS-8A錄波器比較容易接入，后臺接收的信息也與裝置本體差不多，但對于早期投產(chǎn)的微機型裝置，如WXB-11線路保護、WBZ-03/04變壓器保護及WDS-2B錄波器，如果進行組網(wǎng)，必須對設備進行升級。WXB-11需升級為WXB-11C型，WBZ-03/04變壓器保護，原裝置的運行程序沒有聯(lián)網(wǎng)功能，需要對程序進行修改，而WDS-2B錄波器需升級為WDS-2E型。

對于這些裝置的聯(lián)網(wǎng)，需要做的工作很多，但聯(lián)網(wǎng)后調(diào)取的信息非常有限，上傳報告的內(nèi)容比裝置本體打印的內(nèi)容少得多，運行中還存在許多問題，如WXB-11C/15保護，只能調(diào)取兩個周波的故障波形，運行中經(jīng)常出現(xiàn)無法與變電站管理屏通訊的情況，原因是保護裝置的打印機卡紙，卡紙時保護串口不進行通訊；WBZ-03/04保護組網(wǎng)后，WBZ-03裝置不能調(diào)取定值，WBZ-04裝置調(diào)取的定值有一項錯誤。所以，在建立保護故障信息系統(tǒng)時，早期的微機型裝置是否接入，其必要性有待于進一步探討。

3.2系統(tǒng)特點

（1）保護及錄波裝置的動作、自檢報告在變電站端經(jīng)過數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換后，文件體積比較小，傳輸速率較高，同時，通訊模塊軟件支持斷點續(xù)傳，縮短了占用通道時間，提高了遠傳成功率。

（2）對變電站連接的各種裝置的通信軟件采用了模塊化設計。對不同廠站的設備通過連接裝置的設置完成通訊軟件設置，而無需重新編制軟件，當變電站擴容或設備變更時，站端軟件調(diào)整、維護工作量小，使用方便。

（3）中心站軟件具備靈活、豐富的故障分析功能?？梢燥@示有關(guān)電氣量的曲線和相量，當光標在曲線上移動時，可實時顯示光標所在位置各電氣量的有效值、瞬時值、相角、諧波值等；可對選定的曲線進行疊加、拉伸、壓縮、放大、縮小等顯示。

（4）提供了對故障線路的多種測距算法，有單端測距、雙端測距、對側(cè)助增測距。

3.3存在問題商榷

山西電網(wǎng)故障信息分析處理系統(tǒng)于2000年6月投入試運行，運行期間經(jīng)歷了十多次系統(tǒng)故障，故障報告基本完整，但時效性不佳。根據(jù)運行情況分析，有一些問題值得在建設信息系統(tǒng)時引起重視：

1、為了確保電網(wǎng)故障時故障數(shù)據(jù)自動上傳的時效性、準確性，中心站與變電站之間傳輸通道最好是數(shù)據(jù)網(wǎng)通道。在不具備數(shù)據(jù)網(wǎng)而用微波電話傳輸時，要求通訊軟件具有很強的容錯能力，否則難以實現(xiàn)電網(wǎng)故障時故障數(shù)據(jù)的自動上傳，中心站向下訪問也容易受阻，大大影響了對電網(wǎng)故障的判斷、處理。

2、變電站端系統(tǒng)連接保護及錄波設備后，抗干擾問題應予以高度重視。保護和錄波裝置連接的規(guī)約轉(zhuǎn)換盒應是有源設備，以提高其抗干擾能力。從保護串口到變電站管理屏的整個回路（包括規(guī)約轉(zhuǎn)換盒、雙絞線、串口轉(zhuǎn)換及擴展MOXA卡）的抗干擾能力都應滿足抗干擾的要求。

3、故障信息系統(tǒng)建設時應同時建立起變電站二次設備參數(shù)數(shù)據(jù)庫，該數(shù)據(jù)庫由變電站端系統(tǒng)填寫和修改，與變電站主接線圖、二次設備分布圖的繪制相結(jié)合，一次完成。調(diào)度端中心站可以調(diào)用該數(shù)據(jù)庫并可實現(xiàn)所有聯(lián)網(wǎng)變電站二次設備參數(shù)的查詢、統(tǒng)計等管理功能。

4、變電站管理機不僅要實現(xiàn)對連接設備的訪問，而且要進行智能管理。如對設備的定值、定值區(qū)號、開入量、連接情況等進行監(jiān)視，記錄其變更時間及變更內(nèi)容，根據(jù)預先設定的優(yōu)先級別進行相應處理。

5、變電站端與保護和錄波裝置通訊的管理軟件時序配合上應合理，應能確保與設備連接暢通，否則變電站管理屏經(jīng)常出現(xiàn)與設備連接不上的現(xiàn)象。

6、中心站對變電站端設備的訪問不能僅通過一臺通訊主機進行，MIS網(wǎng)上已被授權(quán)的其它終端應能通過該機訪問變電站設備。

4 結(jié)束語

繼電保護故障信息分析處理系統(tǒng)的開發(fā)和使用，標志著繼電保護專業(yè)的技術(shù)管理水平登上一個新臺階，為電力系統(tǒng)故障的準確分析、及時處理提供了重要的依據(jù)和手段。它的建立，為今后繼電保護動作行為進行智能化分析和仿真，為保護專家系統(tǒng)的建立奠定了基礎(chǔ)，必將為電力系統(tǒng)的安全可靠運行做出貢獻，為提高各專業(yè)技術(shù)管理的自動化水平發(fā)揮愈來愈大的作用。

參考文獻

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