繼電保護故障信息系統應用分析

鄭天齊 王永剛 沈永良 王世奇 鄔軍軍

摘要：隨著變電站的高速發展，傳統變電站正在向智能變電站甚至無人值守變電站快速轉型。因此，變電系統及其組成設備種類繁多、構造復雜，集智能化與復雜化于一體的日常維護要求不斷增髙，傳輸到主站的數據也越來越復雜，給運維人員和調度人員帶來了巨大的工作壓力。本文提出了一種監控與預警系統，對設備的實時運行狀態進行監測和上傳，減少工作人員的工作量并節約故障排查時間。

關鍵詞：變電運維;繼保信息;實時監視

中圖分類號：TM77 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2019）12-0024-02

0 引言

目前，電力行業逐漸向智能化靠攏。然而，由于變電站中的設備來自不同廠家，各廠家繼電保護裝置對外接口不統一。因此，對各繼電保護裝置的測試，運行維護人員仍采取手動測試方法，測試速度慢且無法滿足實時傳輸的要求，很難在第一時間獲得故障數據。

從IEC61850標準實施開始，定值清單和對外接口信息更加規范。加之5G技術的快速發展，高清視頻信息可以同步傳輸到后臺，讓繼電保護裝置的數字化監控、數據的實時傳輸與下載得以實現。

1 背景

繼電保護故障信息系統的建設和應用起于1998年，2003年開始在全國范圍內普遍應用，經過繼電保護專業人員的不斷努力，該系統在使用過程發揮了重要作用，繼電保護故障信息系統的作用不斷被認可。國家電力公司在《電網二次系統“十一五”規劃》以及《電網“十一五”科技規劃》中明確提出要廣泛建設繼電保護故障信息系統，并將繼電保護故障信息系統列入到電網二次系統規劃的范疇，要求在比較短的時間內完成對220kV及以上電網的基本覆蓋。

2 主要功能

繼電保護故障信息系統，相比傳統的繼電保護設備管理方法，更加契合未來繼電保護信息處理的發展方向。操作人員不再需要人為操作收集設備來對信息進行采集和分析，繼電保護故障信息系統可以自行采集信息，并對這些信息進行數據篩選，直觀地展現給操作人員。解決了繼電保護的管理工作量大，勞動生產率低的問題，同時為未來智能決策系統提供了基礎運行環境。

繼電保護故障信息系統主要由各級調度中心或集控站主站系統和變電站端的子站系統組成。具體系統框架見圖1。

主站系統：繼電保護故障信息主站系統是近年的熱門項目。為適應國家規定，主站需要解決如下兩個問題：（1）在廠站端，繼電保護故障信息處理子站可以將不同裝置的通信接口、通信協議和數據協議統一，主站能向所有子站開放;（2）在調度端，建立故障信息數據庫及相關處理應用，并且和其他系統及應用要有良好的兼容性。

子站系統：主要負責信息的采集、處理、存儲及轉發，為調度中心提供數據分析的原始數據和事件記錄量。同時負責站內巡檢與自檢、數據查詢與檢索、視頻監視和日志管理。

3 繼電保護信息系統的技術實現

3.1 信息數據源的分布

繼電保護故障信息系統順利運行的前提是采集數據的準確性、快速性，數據主要來源如下：變電站信息采集終端通過保護裝置RTU發送至控制端的實時數據;現場運維人員存放的試驗記錄、運行制度等記錄;智能終端定時采集的數據，其他系統中提供的繼電保護有關數據和參考資料。

3.2 信息數據源分布的改進

繼電保護故障信息系統，通過加入新的數據源——網絡系統監控數據，這樣可以保證數據采集的及時性，同時可以提高系統對數據的分析處理能力，同時采集多數據源提供的數據可以提高系統可靠性。通過構架集成各個端口數據，能容納更加多樣的應用程序，提升系統的拓展開發能力，通過網絡數據的交換，實現開放MIS接口的開放。

4 故障信息管理系統在的應用功能

（1）設別信息的實時狀態監控功能。繼電保護技術相關人員或者電力調度人員可以清楚地觀察繼電保護裝置如：軟件板、硬壓板以及開關量的實時狀態。主要是針對繼電保護裝置的使用可靠性進行檢查。（2）監控畫面的歷史事件數據查詢。各個變電站相關工作人員向系統提交保護動作信息后，系統會自動將獲取的信息進行整合，但是調度中心通常難以確定保護裝置發生了的哪一種保護動作，因此監控畫面的歷史事件數據查詢可以為調度人員提供參考依據，尤其是進行線路檢查和布置工作時更加重要。（3）定值管理。故障信息管理系統的定值管理應用功能主要體現在定值召喚和查詢比較。通常子站向分站或主站傳輸定值，都需要進行數據歸檔管理，同時自動標記召喚時間，能夠和歷史定值數據實施比較。給查詢分析定值變化狀況提供數據支撐;系統還同時擁有自動定值校核的作用，能夠提前設定對比周期，通過設備定值的錄入和單定值之間實施相應的分析比較，提示比較產生的差異項，并且這些數據情況還能夠傳輸至IV區對所有普通人員的WEB端發布。（4）由于各個地方變電站有不同的地理分布和運行情況，通過地理圖導航科學轉變分析變電站地形，轉換成相關配置地形圖，以供繼電保護相關工作人員工作需求使用。（5）數據庫和方法庫，數據庫比傳統的關系數據庫更高一級，它支持大數據處理和動態儲存，應用了程序編程接口，具有較強的非結構化數據。

5 系統特點

5.1 可靠性高、實用性強

繼電保護故障系統的數據來源準確可靠，而且有利于系統的維護與升級。繼電保護故障信息系統可以對整個變電站設備進行集中管理，同時采用分布式結構，當某一工作站出現故障不能正常工作時，分布式布局可大大減小局部問題對系統的沖擊，相比于傳統信息處理系統擁有更強的運行可靠性，另外這種分部式管理體系便于管理維護，允許局部切除檢修，大大提高了故障檢修的靈活性，同時減小了故障維護造成的損失。

5.2 開放勝和先進性

目前互聯網技術已經進入了云端時代，大數據時代已經到來，計算機技術已經越來越多在電力行業中的應用越來越多，各類分析程序也加快了發展的腳步，不局限于對數據的簡單整理，有些已經可以對數據的走向進行預測，進而預防故障的發生，從數據上為繼電保護設備保駕護航。由于本系統的便捷性和可擴展性，對這些分析程序有很好的兼容性，因此具有廣闊的發展空間和應用前景。目前針對大電網環境下繼電保護應對過負荷、FACTS設備對保護的影響以及基于身份識別的保護管理技術開展研究，提出了適應串補線路電流反向的電流差動保護新原理，已有裝置樣機并進行試運。項目研究顯著提升了電網保護，尤其是距離保護抵御過負荷能力，提升了系統對保護信息的收集和整理分析能力，增強了繼電保護系統的整體性能，對于預防保護潛在故障、限制事故范圍擴大，保證電網安全穩定運行具有重要意義。

6 結語

互聯網時代和大數據時代的來臨為繼電保護運行管理的現代化提供了機遇，同時也帶來了挑戰。在繼電保護信息化方面，繼電保護專業強調運行使用經驗、而且對安全可靠性要求較高，而通信和信息產業發展時間仍相對較短，在繼電保護方面應用經驗不足，有些解決方案仍由于缺少數據和經驗的支撐而無法實現，給繼保運維人員帶來了困擾。因此，繼電保護信息網絡建設任重而道遠，在實施之前需要更加詳細的平臺規劃以及數據處理測試。在這方面，本系統已完成較長時間的運行測試，技術相對成熟。

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Application Analysis of? Relay Protection Fault Information System

ZHENG Tian-qi，WANG Yong-gang，SHEN Yong-liang，WANG Shi-qi，WU Jun-jun

（Shanghai XUJI ELECTRIC Limited Company， Shanghai? 200120）

Abstract：With the rapid development of substation， the traditional substation is transforming to intelligent substation or even unattended substation. Therefore， the substation system and its component equipment are of various types and complex structures， and the daily maintenance requirements integrating intelligence and complexity are constantly increasing. The data which transported to relay master station becomes larger， and huge work pressure are brought to the operation and maintenance personnel. In this paper， a monitoring and early warning system is proposed to monitor and upload the real-time operation status of the equipment， reduce the workload of operation and maintenance personnel and save troubleshooting time.

Key words：substation operation;Relay protection information;maintenance real-time monitoring