繼電保護及故障信息管理系統(tǒng)的現(xiàn)狀及發(fā)展對策

摘要:隨著電網(wǎng)自動化技術(shù)的快速發(fā)展，電網(wǎng)自動化系統(tǒng)的功能和性能不斷完善，電力運行管理水平進一步提高。但對變電站內(nèi)各類微機繼電保護及安全自動裝置、故障錄波器、行波測距裝置所產(chǎn)生的大量信息卻缺乏統(tǒng)一有效的管理，該文提出了具體的解決方案并加以應(yīng)用，不僅提高了繼電保護運行管理水平和電網(wǎng)事故處理效率，也為電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞:繼電保護;故障管理系統(tǒng);應(yīng)用;發(fā)展

一、發(fā)展歷史及研究現(xiàn)狀

繼電保護及故障信息系統(tǒng)是一個繼電保護運行、管理的技術(shù)支持系統(tǒng)，同時又是一個電網(wǎng)故障時的信息支持、輔助分析和決策系統(tǒng)。

早期的繼電保護裝置和錄波器均為分散獨立的產(chǎn)品，其信息輸出方式形式單一，主要靠自帶的打印機輸出，當(dāng)故障發(fā)生時保護故障數(shù)據(jù)和錄波數(shù)據(jù)主要是依靠電話，傳真，專門派人到現(xiàn)場收集的方式傳送，浪費了大量的人力和物力，而且對這些數(shù)據(jù)信息保存，檢索，再利用都相當(dāng)困難。

隨著變電站綜合自動化技術(shù)的發(fā)展，各保護廠商為實現(xiàn)保護與監(jiān)控系統(tǒng)配套的繼電保護工程師站，，有關(guān)繼電保護及故障信息管理系統(tǒng)的研究也得到了很大的發(fā)展。

二、繼電保護的基本概念

在電力系統(tǒng)運行中，外界因素(如雷擊、鳥害呢)、內(nèi)部因素(絕緣老化，損壞等)及操作等，都可能引起各種故障及不正常運行的狀態(tài)出現(xiàn)，常見的故障有:單相接地;三相接地;兩相接地;相間短路;短路等。

電力系統(tǒng)非正常運行狀態(tài)有:過負(fù)荷，過電壓，非全相運行，振蕩，次同步諧振，同步發(fā)電機短時失磁異步運行等。

電力系統(tǒng)繼電保護和安全自動裝置是在電力系統(tǒng)發(fā)生故障和不正常運行情況時，用于快速切除故障，消除不正常狀況的重要自動化技術(shù)和設(shè)備。電力系統(tǒng)發(fā)生故障或危及其安全運行的事件時，他們能及時發(fā)出告警信號，或直接發(fā)出跳閘命令以終止事件。

(一)系統(tǒng)構(gòu)成

繼電保護故障信息管理系統(tǒng)，是一個繼電保護運行、管理的技術(shù)支持系統(tǒng)，同時又是一個電網(wǎng)故障時的信息支持、輔助分析和決策系統(tǒng)，包括運行于各級調(diào)度的主站系統(tǒng)和運行于變電站的子站系統(tǒng)。

1.主站系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

主站端包括數(shù)據(jù)/通信服務(wù)器，保護工作站以及web服務(wù)器。數(shù)據(jù)/通信服務(wù)器主要負(fù)責(zé)與子站的通信以及路由的選擇，對子站傳送來的信息進行加工、處理、分析、顯示和存儲。保護工作站作為數(shù)據(jù)服務(wù)器的客戶端，可以通過數(shù)據(jù)服務(wù)器查詢各子站保護信息，并可實時顯示故障和事件信息。web服務(wù)器實現(xiàn)web方式的各子站保護信息發(fā)布。

2.子站系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

每個子站配置一臺RCS-9798保護信息管理裝置，它以光纖網(wǎng)絡(luò)與主站端及分站端以(IEC60870-5-103+IEC60870-5-104)規(guī)約進行通信，以串口(RS232，RS422，RS485)、光纖或網(wǎng)絡(luò)方式與各個保護裝置、故障錄波器裝置及行波測距裝置通信，以串口、光纖或者網(wǎng)絡(luò)方式與當(dāng)?shù)乇O(jiān)控系統(tǒng)通信。

3.子站系統(tǒng)主要功能

完成各裝置的通信連接及通信規(guī)約的轉(zhuǎn)換，繼電保護信息管理子站系統(tǒng)對裝置的定值以及參數(shù)可以調(diào)閱及修改，可以查閱各裝置的歷史記錄、當(dāng)前狀況。可以通過設(shè)置是否允許修改保護定值及區(qū)號，遠方主站可以通過保護管理裝置實行此項功能。可以對裝置信號進行復(fù)歸，同時可以接收和執(zhí)行遠方主站或者計算機監(jiān)控系統(tǒng)的信號復(fù)歸命令。

(二)現(xiàn)場應(yīng)用

對繼電保護及安全自動裝置運行狀態(tài)進行統(tǒng)一管理，包括裝置運行狀態(tài)監(jiān)視、運行參數(shù)、壓板狀態(tài)等。系統(tǒng)正常運行時，可根據(jù)廠站主接線圖或裝置列表，定制畫面中顯示裝置的運行狀態(tài)，如裝置自檢、實時采樣值、開入量狀態(tài)、運行定值等;當(dāng)裝置發(fā)生異常時，系統(tǒng)自動提示，反饋異常類型、參數(shù)和時間等信息，并進行記錄;電網(wǎng)故障后，系統(tǒng)收集故障點位置、故障類型、跳閘開關(guān)等故障信息，顯示保護動作信息、相關(guān)保護的動作行為分析報告，顯示故障時刻系統(tǒng)采樣數(shù)據(jù)、故障錄波數(shù)據(jù)等。可以在線對各子站的保護裝置定值，按照設(shè)定的時間自動進行巡檢，發(fā)現(xiàn)有差異時自動給出告警信息。建成的電網(wǎng)故障信息管理系統(tǒng)在正常運行和電網(wǎng)故障時，可以實時采集、處理各種保護信息，充分利用這些信息為繼電保護運行、管理服務(wù)，為分析、處理電網(wǎng)故障提供支持。

通過對子站傳送來的信息進行加工、處理、分析、顯示，為調(diào)度員事故處理及電網(wǎng)的安全分析、繼電保護動作行為分析提供決策依據(jù);能對遠方子站及繼電保護裝置進行操作管理;支持網(wǎng)絡(luò)瀏覽功能，可通過MIS系統(tǒng)將有關(guān)信息發(fā)布給其他調(diào)度機構(gòu)。通過繼電保護故障信息管理系統(tǒng)不僅使變電站內(nèi)繼電保護及安全自動裝置的運行、管理各個環(huán)節(jié)實現(xiàn)“可控、能控、在控”，為實現(xiàn)繼電保護專業(yè)管理現(xiàn)代化奠定基礎(chǔ)，也使我公司繼電保護的運行、維護、管理工作帶來了嶄新的面貌。

(三)應(yīng)用成效

繼電保護故障信息管理系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)網(wǎng)為控制中心站提供監(jiān)視、控制、管理變電站內(nèi)智能裝置的管理及分析功能，它能在電網(wǎng)正常運行和故障時，采集、處理各種智能裝置信息，通過分層、分類告警，使運行人員快速定位告警事件的性質(zhì)以便故障處理。故障簡報包含故障線路名稱、保護動作事件、故障測距、故障相別、跳閘相別、錄波波形等信息。能夠為繼電保護運行、管理服務(wù)，為電網(wǎng)故障的分析、處理提供技術(shù)支持，以滿足調(diào)度中心對電網(wǎng)正常運行及故障情況下各種信息需求。主站通過向WEB服務(wù)器提供各種管理信息，使不同權(quán)限用戶通過IE瀏覽器可以訪問繼電保護故障信息管理系統(tǒng)接收到保護的各類實時信息及歷史信息。

控制中心主站對各個子站裝置進行實時查詢，并對各裝置的保護事件、自檢信號以及相關(guān)的波形及時收集并按照重要性分級記錄，給出明確的報警提示。主站對各個子站裝置的定值以及參數(shù)可以調(diào)閱及修改，可以查閱各裝置的歷史紀(jì)錄和當(dāng)前狀態(tài)。通過繼電保護故障信息管理系統(tǒng)應(yīng)用，及時消除多起保護裝置異常事故，避免了保護裝置的誤動作，杜絕了因現(xiàn)場倒閘操作順序問題造成保護裝置的誤動作。

控制中心主站可以召喚保護裝置的當(dāng)前定值區(qū)定值，可以將當(dāng)前定值轉(zhuǎn)為歷史版本保存，便于日后檢索和管理。方便地定義各種格式的定值單模板，基于模板生成定值單，并可打印定值單和導(dǎo)出定值單。實現(xiàn)實時自動巡檢和保護定值對比功能。按照設(shè)定的巡驗周期，后臺召喚裝置保護當(dāng)前運行區(qū)定值，并將召喚的定值與存檔定值進行比較，若發(fā)現(xiàn)有差異，并對不一致的定值做出標(biāo)記和告警提示，從而實現(xiàn)對運行方式變化的監(jiān)控和電子值班功能。

三、發(fā)展對策

隨著通信技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)展，繼電保護及故障信息管理系統(tǒng)將變得更加實用、可靠，更為重要的是，保信系統(tǒng)為不同地區(qū)、不同部門的信息即時共享提供了一個有效的途徑。相信有久的將來，我們可以對它提供的歷史數(shù)據(jù)進行深度挖掘，以便更好的為電力系統(tǒng)服務(wù)，而且在對實時性要求不高的領(lǐng)域，人工智能技術(shù)將會有更大的發(fā)揮空間，如利用線路兩側(cè)故障的信息，結(jié)合遺傳算法，我們呆心服精確地計算出故障測距結(jié)果，大大降低巡線工作量，減少停電時間，運用人工智能和知識庫，來分析故障數(shù)據(jù)，能夠?qū)窈蟮谋Ｗo定值配置以服安全穩(wěn)定系統(tǒng)控制策略提供一種決策依據(jù)，得用繼電保護動態(tài)監(jiān)測信息自動分析設(shè)備的健康狀況，寮現(xiàn)設(shè)備事故的超前控制，得用保信系統(tǒng)的信息，可以使電力系統(tǒng)仿真系統(tǒng)更為符合現(xiàn)場實際，具備更豐富的仿真內(nèi)容，總之保信系統(tǒng)的建立和實用化將大大提高電力生產(chǎn)的現(xiàn)代化管理水平。

參考文獻:

[1]史志鴻;劉偉;廖澤友;等繼電保護故障信息系統(tǒng)的通信協(xié)議探討[J];繼電器，2004，32(9):40-44，56.

[2]韓曉萍;李佰國;王肅;等繼電保護及故障信息系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J];電網(wǎng)技術(shù)，2004，28(18)，16-19，65.

[3]倪益民;丁杰;趙金容;等電網(wǎng)繼電保護及故障信息系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J];電力系統(tǒng)自動化，2003，27(17)，86-88.

[4]趙有鋮;趙曼勇;賀春;等繼電保護故障信息系統(tǒng)建設(shè)經(jīng)驗談[J];繼電器，2006，34(6)，64-66，70