電網故障錄波信息管理系統組網與應用

摘 要：闡述了建設電網故障錄波信息管理系統的必要性，介紹了此系統在安徽電網組網運行的實施情況以及在組網過程中遇到的難點和解決方案，最后介紹了此系統的主要功能與應用。

關鍵詞：故障錄波；組網；故障測距；故障簡報；調控一體化

中圖分類號：TM732 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）35-0063-02

引 言

故障錄波信息管理系統（以下簡稱故錄系統）對系統內所有故障錄波器進行在線狀態監視[1]，為故障錄波信息的快速獲取和分析提供了統一的平臺。本文從建設故錄系統的必要性、組網過程與實踐中的難點以及系統的功能和應用方面進行了研究和介紹。

1 建設故錄系統的必要性

1.1 專業技術上的需求

電網故障時，豐富詳盡的現場實測信息，尤其是故障或非正常狀態下的信息，無疑具有最重要的價值。而故障錄波器正是完成這一任務的裝置，但是單靠變電站內孤立、單一的錄波器裝置已無法滿足綜合性、復雜性故障的分析要求。

1.2 管理應用上的需求

不管電網在正常運行狀態下，還是故障狀態下，如何將站內所有故障錄波器的信息完整、及時準確地上傳到調度端，是最基本的需求。進而對采集的數據進行詳細的整理與分析，對系統失穩作出提前預判與快速準確地判斷故障性質、故障位置，將為電網及時排除故障、縮小停電范圍等提供有力保障，具有非常大的經濟效益和社會效益。另一方面，故錄系統的建設在實現信息遠傳、信息分析與管理的同時，還能有效解決因電網規模快速擴大而使調度、繼電保護專業人員不足的現實問題。

2 安徽電網故錄系統組網運行實施情況

2.1 故錄系統組網前的運行狀況

在故錄系統組網運行前，故障錄波器裝置均未與主站聯接，有的只是接入到了故障信息管理機。故障信息管理機能夠實現變電站二次設備綜合數據采集、就地存儲和數據轉發等功能[2]，大大提高了信息自動化的水平。因為故障信息系統在功能設計上比較全面，某種程度上替代了故障錄波組網。但事實證明，故障信息系統并不能替代錄波組網，究其原因是其無法滿足錄波器采樣率高、頻繁啟動、文件多大等特性。

2.2 故錄系統組網運行實施情況

安徽電網從2014年開始實施了故障錄波器裝置改造及聯網接入工程，本系統采用“采集站-地調/省檢分站-中調主站”三級結構。

站端采集利用以太網交換機匯接站內所有錄波裝置，對于無法提供以太網通信接口的裝置，將使用接口轉換器實現轉換接入，匯接交換機最終接至站內調度數據網交換機，從而實現錄波裝置與數據網的接入。

安裝在地調的數據通信服務器通過II區數據網實現對所有聯網錄波裝置信息的采集，分析、存儲以及運行工況的監視；同時負責將故障錄波數據轉發至省調錄波主站。

系統總體框架及數據流向圖如圖1所示。

3 安徽電網故錄系統組網中的難點及對策

3.1 故障錄波器裝置程序缺陷

鑒于早先投運的故障錄波器裝置程序多為單線程版，無法滿足多網絡通信，針對組網接入主站運行的需求對老程序進行了升級，并對升級后的程序進行了測試。但在測試與安裝的過程中仍遇到以下問題：原設計容量過小，尚不能滿足大面積組網；故障錄波裝置程序對操作系統版本兼容性差，經常出現宕機；裝置大多是Windows操作系統，而且是全天24h運行，穩定性差，經常發生卡死現象。

解決方案：對故錄系統裝置的程序進行升級并將系統改為嵌入式操作系統。

3.2 故錄系統硬件故障率相對較高

相比繼電保護裝置，故錄裝置硬件損壞率較高，因為裝置采用工控機設備，有硬盤等旋轉部件，較易發生故障；裝置電源、采集板等插件故障率也相對較高。這些硬件故障都會使故錄裝置無法正常運行。

解決方案：近期采用加大故錄系統的巡視維護，在試驗和運行中及早發現硬件缺陷。長期解決方案為更換為高性能、低功耗的嵌入式設備，徹底解決硬件系統穩定性差的問題。

3.3 故錄系統組網運行通信問題及解決方案

（1）由于故障錄波器裝置可能處于非同一個調度數據網，其組網比較難。如線路兩側故錄系統裝置分別處于華東調度數據網和安徽省調度數據網，其聯通需在兩側數據網的路由器及防火墻等網絡裝置進行多次配置，難度較大。

（2）對于500kV變電站，由于故障錄波器裝置位于不同的保護小室，且與數據網屏不在一個保護小室內，其距離較長，超出了網絡線的通信范圍。必須采用光纖連接，并加裝光電轉換裝置。

（3）部分廠家的故障錄波裝置，網口的數量不夠。自身采集裝置與工控機通信占用一個網口，一平面與二平面的接入各需一個網口，這就要求故障錄波裝置對外至少提供兩個網口，但部分廠家的錄波裝置總共只有兩個網口。必須對硬件進行升級擴展網口，無法升級的適時進行更換。

3.4 故錄系統主站信息的發布水平較低

由于故錄系統在二區，而一般調度和保護人員工作在三區，不可能經常到二區系統去查看錄波信息，這就要求必需對二區的錄波信息進行整理，在三區或調度臺進行展示。

解決方案：對錄波信息、跳閘邏輯等進行深入分析與研究，增加智能化的故障簡報窗口彈出功能，實現對線路兩側不同動作信息的分析、對比與合成，并在發布界面實時彈出與提示，符合人性化的理念。

4 安徽電網故錄系統的功能及應用

4.1 故錄系統子站的功能與應用

故錄系統子站主要用于電網故障記錄與分析，記錄當電力系統中發生各種擾動。在電網發生短路、振蕩、頻率波動、電壓崩潰時，能記錄各相關電流、電壓、頻率、有功、無功等電氣量，以及開關量變化的全過程。是為電力系統生產工作人員正確分析故障原因，研究反事故對策，及時處理事故，評價繼電保護和自動裝置動作的正確性等提供可靠原始數據的設備。

4.2 故錄系統主站的功能與應用

故錄主站系統是一套跨平臺的，功能完備的分布式錄波信息實時采集、處理、存儲和發布系統。主要有通信采集、波形分析、故障測距、數據管理、系統管理、安全防護、圖形系統等功能，并且實現了在智能電網調度技術支持系統上展示錄波信息和故障簡報的功能，方便了調度和運行人員對錄波信息的查看，實現了調控一體化模式。

5 結 論

故錄系統經過改進后的組網與原來分散式網絡相比，具有信息網絡化水平高、實時性強的優點。投運以來應用效果良好，在安徽電網發揮了越來越重要的作用。

調控一體化模式優化了調度、變電工作流程，提高日常工作效率，以及電網事故處理效率，全面提升電網安全水平和應急水平。同時也為工作人員綜合素質能力和電網智能化水平提出了更高的要求，為電網智能調度奠定了基礎。

參考文獻

[1]林 圣，何正友，錢清泉.輸電線路故障診斷方法綜述與發展趨勢.電力系統保護與控制，2010，38（4）：140～150.

[2]何 鳴，王 皓，謝紅福.基于數據中心的故障信息管理系統[J].電力系統自動化，2008，32（18）：108～111.

[3]何 鳴，等.繼電保護故障信息子站建立的調試方法和應用.電力系統保護與控制，2009，37（10）：121～124.

收稿日期：2018-11-6