電網繼電保護運行及故障信息管理系統的探討

黃麗華

（福州電業局，福建 福州 350000）

引言

隨著電網規模的日益擴大和復雜程度的不斷提高，特別是計算機網絡與通信技術在電力系統中的應用，電網控制與調度自動化程度也越來越高。面向電網調度自動化的EMS 系統已日趨成熟，各種高級應用功能也在逐步完善。而以微機保護、故障錄波器、安全自動裝置等智能裝置為代表的二次系統自動化管理水平還遠沒有發揮出來。

目前220kV 及以上電壓等級的變電站中，大多同時運行著許多廠家的微機保護、微機故障錄波器及微機型安全自動裝置等智能裝置，這些智能裝置能提供完善的保護,為調度部門有關專業人員分析電網事故、排除故障，盡快恢復供電提供了可靠的依據。但這些不同廠家、不同型號的裝置有著不同的接入方式，各自使用各不相同的規約,這些規約之間的差別往往很大。如何將這些智能裝置豐富的數據高效、快速地傳送到電網調度機構,更好的為電網調度服務是面臨的一個新問題。

繼電保護故障信息系統在這種要求下應運而生。它能夠實現對大量不同廠家、不同類型及不同規約的微機保護裝置、故障錄波器和其它智能設備的統一接入與集中管理實現資源共享，實現諸如波形分析、故障測距、專家系統等高級應用功能。

當前，國調中心、各網省電網調度中心都已陸續開始了繼電保護故障信息系統的建設，有的已經初具規模。及時總結已經投運系統的成功經驗，找出存在的問題，展望發展方向，可為繼電保護及故障信息系統的建設提供借鑒。

1 系統的主要結構和管理模式

目前，繼電保護故障信息系統(以下簡稱系統)在各網省公司所采用的管理方式不完全一致，系統配置、組網方案更是不盡相同。一般說來，系統由設在電網調度中心的主站、設在超高壓局和直管電廠、電業局的分站及設在變電站、發電廠的子站通過電力系統的通信網絡組成。各個網省公司根據自身電網管理的特點確定系統的具體組成結構，目前應用的系統主要有以下幾種模式。

1.1 主站/分站/子站三級管理模式

目前故障信息系統中最復雜的一種。在500kV 變電站中,500kV 部分的信息直接上送至主站，220kV 及以下部分的信息可以上送至各級分站，也可以上送至主站。主站則根據實際情況，可以從各級分站調取需要的信息。對于220kV 變電站，站內的信息先上送至各級分站，主站保留從各級分站調取信息的接口。這種模式實現了多級結構、分級管理，但實現起來也是最為復雜的，在具體實施過程中需要分階段逐步建設，一步建設到位的可能性較小。

1.2 主站/分站獨立的三級管理模式

此模式與前一種模式的區別在于子站端留有向主站、分站上送全部信息的接口，主站、分站端根據需要選擇子站上送的信息,但分站和主站之間沒有信息的交互。這種模式在主站、分站管理信息的內容上有所差別，但從功能界定上沒有明顯的區分。這種模式主站、分站、子站的信息流向相對簡單，因此從實施的難易程度上較前一種模式要容易。

1.3 主站/子站二級管理模式

系統由設在調度端的主站和設在廠站端的子站組成，形成二級管理模式。該模式由于系統結構的簡化使得需要傳送的信息量、網絡管理的工作量都大大減少，適用于處于科研項目階段或者規模較小的系統。規模較大的系統在建設初期也可以考慮先建立二級管理模式，然后隨著系統規模的擴大再過渡到三級管理模式。

2 系統建設中應注意的問題

隨著系統應用范圍和實施規模越來越大，在系統建設過程中出現了一些問題，積累了一些經驗。這些問題應在以后的方案設計和工程實施中盡量避免。

系統的組成不管是采用哪種管理模式，必須保證信息的唯一性，廠站端只允許有一個子站系統運行。

系統建設應不影響現有設備的功能和自身運行的獨立性，在廠站端運行的子站設備等同于保護設備，安全可靠性也應不低于保護設備。

系統的信息采集不管是否獨立于站內的自動化系統，均應充分考慮信息的共享,在滿足繼電保護專業設備管理、故障分析等需求的同時，兼顧各生產、運行專業的需求。

系統在進行功能和規模擴展時，不能影響現有系統的運行。

新建的系統在進行方案設計時必須對安全性進行充分的考慮，在系統內建立完善的計算機病毒防護、監視、查殺體系，保證系統軟件運行的安全和可靠。

保證系統內的時鐘統一，為電網事故分析提供可靠的依據。

子站向主站/分站傳送的信息要符合規范的數據格式和通信傳輸規約，不符合要求的數據格式和規約必須在子站系統中完成相應的數據和規約轉換。

接入子站的保護裝置不論是集中式布置還是分布式布置，應使用統一的接口方式和規約(如:IEC60870-5-103 規約)接入子站。不能提供這些接口和規約的保護裝置應經過規約轉換裝置轉換后接入子站系統。

對于新接入系統的故障錄波器應提供以太網接口，提高故障錄波文件傳輸的快速性。

3 系統的發展動向

3.1 安全性

計算機病毒和黑客對系統的入侵防不勝防，這些問題以前未引起足夠的重視。各種安全防護技術還沒有在電力二次系統中進入完全實用化的階段，行之有效的安全性防護措施恐怕尚需時日。

3.2 信息共享

目前國內超高壓變電站普遍采用的分層分布式的體系結構為故障信息系統的建立提供了一個極其開放的平臺，使得繼電保護專業與自動化專業之間的聯系更加緊密。

3.3 傳輸可靠性

故障信息系統主站、分站、子站之間的信息傳輸采用可靠性高、速度快的網絡方式來代替通過MODEM 撥號進行信息傳輸的方式已成為大勢所趨，而且可以利用現有的國家電力數據網絡(SPDnet)逐步形成完善的調度系統專用數據網絡，連接各級調度中心和各調度直管的發電廠和變電站。

4 系統發展應采取的策略

為了使故障信息系統能夠更好地為電力系統的安全、穩定運行服務，系統的發展應采取以下策略。

及時跟蹤國際最新的技術發展動向和應用情況，迅速制定相關的標準，出臺相應的指導性和規范性文件。

借鑒國內外成功經驗，開發出具有性能優良、運行可靠、價格合理的具有完全自主知識產權的繼電保護及故障信息系統產品。

隨著系統功能結構的標準化和開放程度的提高，系統安全問題會變得非常突出,必須給予足夠的重視。

盡快實現通信規約的通用化、標準化和通信結構的網絡化。

有關保護裝置生產廠家要設計既能與監控系統通信又能與故障信息管理系統通信的成熟的保護通信管理機。

盡可能提高設備的抗干擾能力。

5 結束語

隨著社會經濟的快速發展和人民生活水平的不斷提高，繼電保護故障信息系統建設規模的不斷擴大和運行經驗的不斷積累，以及在系統中使用更多成熟、可靠的新技術，將大大提高調度部門信息和故障綜合分析處理能力，實現繼電保護裝置運行管理的信息化、網絡化和自動化，使電力行業繼電保護管理的自動化水平邁上一個新的臺階。

[1]趙自剛,黃華林,趙春雷,周紀錄.繼電保護運行與故障信息自動化管理系統[J].電力系統自動化.1999年19期.

[2]韓曉萍,李佰國,王肅,馬洪峰,邵宏強.繼電保護及故障信息系統的設計與實現[J].電網技術.2004年18期.