智能电网背景下继电保护故障信息主站系统的研究

智能电网背景下继电保护故障信息主站系统的研究

吴培涛乔成银杨小龙

1.华北电力大学电气与电子工程学院北京102206；2.国网宁夏电力公司检修公司宁夏银川750000；

3.国网宁夏电力公司培训中心宁夏银川750000

摘要：智能电网的核心环节就是智能调度中心，而继电保护故障信息的主站系统在智能调度中心内有着极具重要的作用。此篇文章就对继电保护故障信息系统的性能及结构进行了分析和研究，以便于使其可以与智能电网的新标准、要求相适应。

关键词：继电保护；智能电网；状态监测

继电保护故障信息主站系统在智能调度中心中有着非常重要的作用，也是其内的核心子系统，此系统主要是通过远处变电站继电保护故障系统的子站收接到的信息来对电网中的各项信息进行分析和检测，比如继电保护装置和故障录波器的故障录波文件、保护装置动作信息以及二次设备的自行检测和运行报告。如果电网出现故障，系统就会及时的对电网故障进行分析，以确定故障原因，为系统提供正确的信息；在电网正常运行的情况下，系统也会实时对相关装置进行检测和监视。

一、我国继电保护故障信息系统的发展状况

虽然我国在继电保护故障信息系统方面发展的较为良好，且在信息监视、收集以及分析等方面有些比较重要的作用，但是其本身仍然存在着不足之处。

1.数据量过大，不易整理

在电网出现故障以后，主站系统不但要收集保护的信息，还要收集与故障相干扰有关信息，例如，其它保护装置的启动，由于所要处理的数据信息量较大且较为繁杂，则在对故障进行排查时需要逐一的甄选，并手工召唤录波，系统处理故障的性能不完善，以至于缺乏较好的实用性。

2.缺乏对系统的重视

系统所涉及的信息和数据较多，且涵盖广泛，除在保护信息和处理故障录波信息方面起到较为重要的作用外，在二次设备方面并没有得到充分的利用，没有引起对系统的重视，导系统产生的作用有限。

系统的维护工作量大

子站在第一次接入主站的时候在对点验证时的工作量较大，尽管主子站的通讯规范中具备了初始化保护装置模型功能，减少了模型配置工作量，但是在完成初始化后，主站就要对保护装置的相关信息进行召唤，在规模不断扩大增长的带动下，子站的数量也会随之增加，且子站又与大量二次设备有直接的联系，因此对二次设备接入情况统计和维护的工作量巨大。

二、主站信息系统的结构和功能

1.系统的主要特征

故障信息主站系统的功能主要包括两点：一是在电网运行正常的情况下对联网设备进行有效的监管；二是当故障发生时通过对相关故障录波器设备及保护设备的信息采集、综合分析处理，从而可以及时的找出故障在存在的地方，以便于为管理电网的相关人员故障处理提供依据。系统除功能较为全面及时外，还有着独有的特征，主要表现在以下几方面：1）信息传递具有实时性。现阶段在电网中所选用的保护设备大多数都是遵循polling的数据传输方式，当系统出现故障或异常时，保护系统不会自动的将信息上传到调度中心，只有在主站调用信息时才会进行反馈，以进行事故后的详细分析。2）信息处理遵循分层过滤的原则。

在电网出现故障时，特别是面积较大的故障时，故障信息也会增多，若对这些信息不进行相应的过滤处理，与故障录波器和保护的信息无相互关联，则必将会致使大量的信息上传到调度中心，影响调度系统的正常运行。3）信息交换接口要与标准要求相符合。由于故障信息系统的生产厂家互不相同，所以必须要对信息进行集成，以使其完成标准的转化。在信息交换的过程中，要与网络通信规约和数据传输规约标准化的要求相适应。也就是厂站端的信息交换要支持联网互通，做到及时连接及时可用的状态，而主站系统和调度中心系统以及其他子系统之间的信息交换要与SVG图形模型和IEC61970公共信息模型相符。

2.系统功能主体架构

1）系统的整体架构

故障信息主站系统的主要特征的体现是利用故障信息子站与主站相互连接，对信息进行收集，以便于为数字式保护和故障录波器的信息集成应用提供便利，并且依据信息的特性和系统的处理要求来完成对信息的处理，或者来对信息交互体制的设立和确定。故障信息主站系统的功能模块主要涵盖了数据管理、集成、采集以及分析等四种。

2）数据采集架构

故障信息主站系统根据通信的规约（103规约），来实现对子站的继电保护、安全自动装置、故障录波器等智能电子设备的正常动态、异常警告以及故障等信息进行采集。在此方面系统主要采集的数据包括：异常提醒、信号归复、正常运行、定值保护、录波保护、故障相量、类型以及通讯状态等信息。

3）数据的管理架构

故障信息主站系统的数据平台具有较强的统一性，目的是为了可以更好的协调平台内部各个功能模块之间的工作，以便于更加便捷快速的与主站数据和其他相关数据的交互工作。根据故障信息系统的特点对主站数据库进行分类，主要分为静态库、动态库和历史库。为给系统维护工作提供方便和确保系统正常运行的效率，应该将这三种库在逻辑上相互分开，也就是要将其应用到互不相同的数据表中。静态库中所存储的数据多为一次性输入且不在更改的数据，通常涵盖的信息主要有一、二次系统和通信系统的配置信息、关联信息和参数信息等，可以说这些信息是电网故障分析的基础。而动态库中所存储的信息大都为变动信息，不固定，主要有装置运行、保护动态及故障录波器定值等相关信息。历史库的主要目的是为了提高运行效率，使系统正常运行。系统遵循复制策略的原则，动态库中的数据将定期转储到历史库中，对整个系统运行过程中所发生和处理的所有信息和分析结构都将被一同存储到历史库当中。

4）数据的集成架构

在现阶段故障信息系统结构的建立情况下，建立具有统一性的故障信息平台，使其功能得以被激发并有效的利用，总体的思维模式和思路要以国际标准IEC31970为标准，选用CIM公共信息模型来完成对数据交换和接口的规范。对一次系统的拓展要采用SVG的格式，文件要以CIM的格式，在经过SCADA的转换将文件传输到系统内部。对于SCADA系统传过来的模型文件，要在其对数据进行分析和数据提取之后，在进行对总数据库的补充和完善。

5）数据的展示架构

故障信息系统的主站之所以可以充分将功能展现出来，就是因为主站系统各项功能的实现，它不但可以为用户展现出具有实时动态的二次设备提醒、录波信息以及相关动作等；还可以对故障信息进行分析、统计和归整。在故障发生的情况下，利用二次设备的检测和快速识别的方式可以对故障的情况进行全面的分析和甄别，并利用互联网技术将信息、数据传输到局域网内，或者传递给相关的工作人员。

三、结论

现阶段，虽然智能电网在我国的电网领域已经被认可和接纳，并作为我国电网自动化发展的新方向，但是在实际运行的过程中还是存有不足。尽管在本篇文章中对继电保护故障系统的功能进行了进一步的完善和设计，在信息集成功能方面也有了较大的进步，但随着智能调度中心一体化系统的建设发展，信息的集成功能也会逐渐的从处理层向下拓展到信息的收集和传输等方面，此时，继电保护故障信息系统将会摆脱信息的收集环节而实现直接对数据的获取，从而获取到更多更广泛的数据信息，以便于使继电保护故障信息系统的实用性得以提升，面向的使用人员更加广泛，使其可以更好更便捷广泛的应用到各个领域，得到更好的发展。

参考文献

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[2]刘国平.地区电网继电保护在线整定与评估预警方法研究[D].华北电力大学，2013.

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[4]郭迎辉.继电保护及故障信息处理系统的研究[D].华北电力大学，2013.

[5]申盛召.基于新疆电网继电保护故障信息系统研究及应用[D].新疆大学，2014.

作者简介：吴培涛（1985-），男，高级技师，工程师，从事电力系统自动化和继电保护技术工作。