火電廠嵌入式繼電保護故障信息管理系統研究

武永生，賈 楠

（中電神頭發電有限責任公司，山西朔州036011）

火電廠的運行對繼電保護系統十分依賴，這是火電廠安全、順暢運行的重要技術支撐。繼電保護故障信息管理系統中的功能模型和數據共享，是電網系統發生故障時能夠快速、準確的定位并安全控制的保障。另外，在運行中，火電廠的機電設備常會出現非正常的停運、誤運情況，對此方面的維護需要大量的人力，通過信息管理系統的建立，能夠在可視化的條件下對機電設備運行情況進行監控和數據采集，通過計算機計算，將準確數據反饋給工作人員，減少工作人員的工作量，預防和保護電網系統中事故的能力也較強。

1 繼電保護故障信息管理系統建設的必要性

以往的火電廠繼電保護故障信息管理系統包括：（1）線路繼電保護信息系統；（2）發電廠自動化系統；（3）機組廠用電管理系統。三種保護系統均是單獨運行，無法形成一個統一的共享通信平臺，使數據信息資源大量浪費，并且主要信息也無法傳達［1］。

1.1 線路側繼電保護信息子站

電網的調度需要實現智能化、自動化，電廠中的線路側繼電保護信息系統便是為此而設置。在電網調度智能化、自動化的統一條件下，使用220 k V的線路保護、故障錄波器等裝置對設備數據信息進行保護，采集的繼電保護數據通過web服務器上傳到電網系統調度控制主站內。

1.2 升壓站自動化系統

升壓站自動化系統建立在變電站的自動化系統基礎上，火電廠原有設備中的綜合自動化信息管理系統對升壓站內設備的運行進行監控、操作和保護。此功能的建立完全自動化，變電站工程師在主站內便可以對繼電保護裝置進行操作，在此系統中接入升壓站監控對象進行監控，能夠管理和監控數據信息［2］。

1.3 機組廠用電監控管理系統

此管理系統是針對火電廠內部廠用電設備進行的管理系統，對設備的參數、運行等數據進行收集，將信息通過該系統上傳至主站，工程師在主站內便可對電氣設備裝置進行保護和監控，并且此系統對得到的監控信息具有集成管理功能，但是其單獨運行，不能與其他系統實現數據共享。

1.4 現有系統存在的問題

目前火電廠繼電保護故障信息管理系統存在以下問題：（1）信息采集數量不夠，三個管理系統針對的管理對象不同，采集的信息也不同，但是數據信息的采集還不夠全面；（2）規模不完善，原有的管理系統中三個單獨的管理系統無法組成一個完善的系統，規模較小；（3）功能結構側重點不同，三個獨立的管理系統針對不同的保護故障信息進行監控、保護及數據管理，所采集的信息相融性不強，無法為工作人員的調度決策提供幫助；（4）系統運行較為獨立，三個管理系統的運行均是單獨運行，其保護故障功能機錄波數據存儲較為分散。

上述4點是目前較為突出的問題，可以看出若無系統的繼電保護故障信息管理技術平臺，盡管監控得到的數據十分完善，但信息無法共享，資源無法流通，這使得火電廠繼電保護工作無法完全展開，并且對數據的分析、挖掘也不全面。例如，實時故障預警、調度決策的輔助能力均較差。所以，建設新型火電廠繼電保護故障信息管理系統十分必要［3］。

2 火電廠新型繼電保護故障信息管理系統

在以往火電廠繼電保護系統運行的基礎上，建立智能調度繼電保護故障信息管理系統，建設一個信息管理的集成平臺，實現站與站之間的有效共享、實時傳輸［6］。首先建設繼電保護故障信息管理系統的共享平臺，以主站、子站、采集站三站合一的方式進行建設。假設全廠繼電保護故障信息管理系統包括：下屬6個子站、2個數據服務器、一個通信服務器、一個網絡交換機、一個web服務器和一個電力系統正向隔離裝置。此平臺能實現在工作站中進行數據轉換，并通過打印機和網絡交換機傳輸至全廠數據監控系統中，這樣的設計其作用與優點為：

（1）主站的作用及優點

繼電保護故障信息管理系統的主站由通信服務器、數據服務器、WEB服務器、全場信息管理系統、全場監控信息系統、工作站、電力系統隔離裝置、網絡交換機等部分組成。主站負責對子站上傳的數據進行存儲和分析，它擁有一個龐大的歷史信息數據庫，根據實際運行功能提供監查、運算分析、調控決策及制定檢修計劃。這些信息是主站運行的主要數據，為高層管理用戶提供豐富的數據信息，并與其他站、系統之間的數據庫相連，達成數據共享。火電廠中的web服務器在原管理系統網絡上能夠瀏覽、查閱部分數據，并在權限設置下，通過監控系統發布數據信息。全場由一個主站控制，其包括網絡、站點、服務器等均在同一網段內，將火電廠的GPS數據信息與主站中收集到的信息進行校對，數據的可靠性提高。

火電廠監控、保護的對象多，繼電保護系統中的子站可以通過主站中的網絡交換機傳輸數據，達到共享。機組中繼電保護設備的種類也較多，可以通過GPS數據與主站系統中數據設置同步，達成共享。

（2）采集站的作用

采集站是火電廠繼電保護故障信息管理系統的終端數據采集單元，采集站分布于各個用電系統的配電室中，對常用負荷保護裝置進行監控、檢測，所采集的信息均在監控、檢測范圍內，并通過端口與其他采集站相連，在統一的信息平臺中進行數據共享。

（3）分系統子站的作用

分系統子站中的數據來源于采集站，通過計算機管理采集到的測量、保護、控制、故障信息，與主站連接，將整理后的數據傳送至主站。采集站中的數據能夠滿足子站所需，包括保護信息、監控信息、PLC控制器信息、故障錄波器信息等。

3 繼電保護故障信息管理系統應用評價

火電廠繼電保護故障信息管理系統是對火電廠用電裝置、調度、信息、故障管理、監控等信息的統一管理平臺，通過主站收集的采集站、子站的信息，對信息進行儲存和分析，達到數據共享并應用［8］。

新建設的繼電保護故障信息管理系統的主要特點是具有人機界面，能夠實現可視化操作，使電廠中一次電氣主接線路設備的運行狀態直接顯示，能對保護故障信息管理系統的功能需求進行設定。該集成化、網絡化、智能化、系統化的管理系統，能對采集到的信息精準的計算分析、歸納整理，對有效數據進行存儲。此系統的建立很大程度上減輕了繼電保護工作人員的實地勘察工作，取代了人力的抄表、運算、分析等工作，采用計算機計算數據，避免了人工計算出現誤差，提高工作效率的同時，對故障信息也能實時監控，在管理系統中實現可視化，為繼電保護人員的調度策略和檢修計劃提供準確的參考依據［9］。

本文研究的火電廠嵌入式繼電保護故障信息管理系統還較為淺顯，應該從多方面作深入性研究，例如，本文未涉及到的發電機、變壓器等主設備的診斷、監控，在日后的研究中應該結合工作人員的經驗建立更為完善的故障信息管理系統，將火電廠與電網繼電保護故障信息管理系統相結合，為火電廠的運行實現智能診斷、準確定位、科學分析。

4 結 論

綜上所述，火電廠嵌入式繼電保護故障信息管理系統的建設證明了火電廠的信息管理能力還需要進一步提升，通過對以往電廠中的數據管理系統的分析可以看出，在以往的管理系統中無法將數據達成共享，造成數據浪費、運行紊亂。而建立的新型系統化、智能化、集成化、網絡化的信息管理系統能夠更加準確地處理數據，在達成數據共享的同時，對數據進行存儲、計算，為火電廠的運行和操作提供精確的數據。

［1］ 陳紹亮.基于B／S／C模式的電網故障信息管理系統的設計和實現［D］.北京：電子科技大學，2013.

［2］ 劉 園.基于集成保護理念的中壓微網內部故障定位隔離方法的研究［D］.合肥：合肥工業大學，2013.

［3］ 何鳴一，陸進軍，張華寧，等.一種調度控制中心間保護故障信息數據交換方式的設計與實現［C］.中國電機工程學會，2013年中國電機工程學會年會論文集，2013.

［4］ 張道農，紀峰磊，劉 宇，等.國調中心智能電網調度支持系統二次設備在線監視與分析應用適應性研究［C］.中國電機工程學會，2013年中國電機工程學會年會論文集，2013.

［5］ 高洪鵬.吉林石化公司化肥廠一次變電所系統安全隱患治理可行性研究［D］.上海：華東理工大學，2013.

［6］ 李穎超.新一代智能變電站層次化保護控制系統方案及其可靠性研究［D］.北京：北京交通大學，2013.

［7］ 宋小欣.基于IEC61970標準的信息集成平臺系統的研究與開發［D］.保定：華北電力大學，2013.

［8］ 劉 釗.繼電保護及故障信息管理系統在秦皇島電網的應用研究［D］.保定：華北電力大學，2013.

［9］ 王 峰，張 弛，賀 春，等.一種繼電保護故障信息系統在線通信報文分析工程方案［J］.電力系統保護與控制，2013，7（05）：151-155.