继电保护故障信息分析处理系统问题探讨

　　前言

　　随着电力系统的发展，微机型保护和故障录波装置在系统中所占的比例日益加大，录取系统故障信息的能力也日益加强［1］。为了充分发挥微机型装置的优良性能，山西省从1997年开始，在经过充分调研及可行性研究的基础上，设计了山西电网故障信息分析处理系统的结构、规模及其实现方式，确定了系统的技术方案，并于2000年6月建成系统并投入运行。目前，该系统连接了山西电网10个220 kV变电站的微机型保护和故障录波装置。

　　继电保护故障信息分析处理系统的建立，实现了在电力系统发生故障后将完整的保护装置动作报告和录波报告迅速传送到省电力调度中心及相关继电保护部门，使所有关心故障状况的人员（尤其是调度人员）能及时、准确地掌握电网的故障情况，提高事故的分析处理水平。同时，实现了保护人员在日常运行中对全网微机型保护和录波装置运行状况的动态、实时监 测，大大提高了系统保护装置的健康运行水平［2］。

　　1　系统组成

　　山西电网故障信息分析处理系统组成见图1。

　　图1　山西电网故障信息分析处理系统

　　1.1　变电站端

　　在变电站端设置专门的子站系统，所有数据采集和分析系统的硬件单独组屏，尽量不影响原有保护和录波装置的独立运行性能。管理屏通过Modem与调度端中心站连接，通过工控机与现场设备连接。工控机经由插在IPC中的多功能MOXA卡将RS-232信号转换成RS485/422信号，同时进行串行口扩展，经双绞线连接到站内微机保护和故障录波设备。管理屏装设一台GPS授时装置，为了尽量减少对运行装置的影响，GPS仅采用了“软对时”方式，即GPS只校正工控机的时钟，工控机再通过串口为所连接的装置对时。非微机保护装置及其他监控信号以开 关量的方式接入变电站管理屏。

　　工控机以各连接设备的通信协议接收数据后，将数据格式进行转化，录波器数据格式转化为ANSI/IEEE c37，111-1991COMTRADE格式，保护报告转成文本文件，以TCP/IP协议与调度端中心站进行数据传输。

　　1.2　中心站端

　　中心站设一台通信主机和一台数据管理服务器。通信主机通过Modem经专用微波话路与变电站管理屏连接，系统发生故障后可同时接收相关变电站上传的信息，经分析处理后将最终数据存入管理服务器。服务器负责存储、统计所有变电站的信息，对接收的数据经过初步分析，并经维护人员归纳、总结后通过Internet发布，每个终端可以共享服务器提供的标准化数据及资源，实现整个局域网对最新故障数据的共享。同时，调度员可以浏览管理服务器上原始的故障数据及波形信息。通信主机与服务器之间遵循TCP/IP（FTP）协议。

　　2　系统功能

　　2.1　故障信息的及时、准确处理功能

　　变电站管理机能自动完成对本站所连接的保护和录波装置的正常查询、动作报告和自检报告的自动搜集和分析处理，当分析到有保护跳闸报告时能自动拨号将报告上传至中心站，并在管理机上以醒目的方式就地显示，实现了对所有连接装置动作信息的自动管理，提高了故障 处理的自动化水平。

　　管理屏的GPS装置可以精确地同步各装置的时钟，极大地提高了系统故障分析的准确性，消除了因时钟的影响而造成事故分析不便的隐患。

　　通过远传系统，继电保护各级管理部门在系统发生故障时可以及时、准确取得有关数据而无须赶到现场，缩短了处理故障的时间。

　　中心站后台软件具有完善的分析工具对上传的数据进行分析，如故障测距、波形分析、矢量计算、谐波分析等。故障测距提供了多种算法，为故障点的查找带来很大方便。双端测距算法的实现，大大提高了故障测距的精确度，这也正是本系统实现的最有效、实用的故障处理功能。

　　2.2　运行设备的远方监控、维护功能

　　变电站定时对连接装置进行巡检，一旦装置有自检异常报告，自动收集并保存，同时可以就地显示或声响等方式提醒运行人员。管理机每天自动调取一次各装置定值，也可由中心站远方操作随时调取装置定值，可自动记录接入变电站管理屏的开关变位情况并给出汉化的变位信息和有关提示。

　　在中心站可以远方调取各连接装置的实时采样数据及波形、装置自检报告、开关变位状况、当时定值等，监视装置的运行状况。对录波装置，还可以实现远方启动录波的功能。

　　2.3　故障信息的管理、统计功能

　　中心站服务器管理系统的设计基于Browser/Server模式，采用满足国际技术标准的通信协议及数据库环境，实现数据库的管理功能。接入本系统的所有装置的动作信息、自检信息及录波数据都记录在数据库中，可以方便地进行不同条件的查询和统计，如按照单位、厂站、线路名、开关号、保护及录波装置型号等，同时，要求该软件具备查询或统计后相应数据的转存、备份、删除等功能。

　　2.4　图形功能

　　中心站通信机可显示山西电网地理接线图，通过点击地理接线图中任一变电站可调出该变电站的主接线图及保护、录波装置的配置图，点击任一装置即可调出该装置的历史数据。当系统发生故障，有报告传到中心站时，变电站主接线图中有明显标志自动显示故障报告的存在。图形具有方便的编辑功能，如添加、删除设备等。

　　3　使用情况

　　3.1　连接装置

　　山西电网故障信息分析处理系统连接了目前使用较多的微机型线路保护和故障录波装置及部 分变压器保护，还接入了部分开关量信号。

　　（1）线路保护装置：南京自动化设备厂生产的WXB-11C/15型保护和南瑞公司生产的LFP-900系列保护。

　　（2）故障录波装置：南京银山公司生产的YS-8A录波器和电力自动化研究院远动室、深圳深宁公司生产的WDS-2B录波器。

　　（3）变压器保护装置：南京自动化设备厂生产的WBZ-03、04保护和南瑞公司生产的LFP-970系列保护。

　　（4）开关量信号：根据各厂站的需要接入目前无法监测到的信号，如各电压等级母线接地信号、装置直流电源消失信号等。

　　装置的连接过程中，LFP-900系列保护和YS-8A录波器比较容易接入，后台接收的信息也与装置本体差不多，但对于早期投产的微机型装置，如WXB-11线路保护、WBZ-03/04变压器保护及WDS-2B录波器，如果进行组网，必须对设备进行升级。WXB-11需升级为WXB-11C型，WBZ-03/04变压器保护，原装置的运行程序没有联网功能，需要对程序进行修改，而WDS-2B录波器需升级为WDS-2E型。对于这些装置的联网，需要做的工作很多，但联网后调取的信息非常有限，上传报告的内容比装置本体打印的内容少得多，运行中还存在许多问题，如：XB-11C/15保护，只能调取2个周波的故障波形，运行中经常出现无法与变电站管理屏通信的情况，原因是保护装置的打印机卡纸，卡纸时保护串口不进行通信；WBZ-03/04保护组网后，WBZ-03装置不能调取定值，WBZ-04装置调取的定值有一项错误。所以，在建立保护故障信息系统时，早期的微机型装置是否接入，其必要性有待于进一步探讨。

　　3.2　系统特点

　　（1）保护及录波装置的动作、自检报告在变电站端经过数据格式转换后，文件体积比较小，传输速率较高，同时，通信模块软件支持断点续传，缩短了占用通道时间，提高了远传成功率。

　　（2）对变电站连接的各种装置的通信软件采用了模块化设计，可对不同厂站的设备通过连接装置的设置完成通信软件设置，而无需重新编制软件，当变电站扩容或设备变更时，站端软件调整、维护工作量小，使用方便。

　　（3）中心站软件具备灵活、丰富的故障分析功能，可以显示有关电气量的曲线和相量，当光标在曲线上移动时，可实时显示光标所在位置各电气量的有效值、瞬时值、相角、谐波值等，也可对选定的曲线进行叠加、拉伸、压缩、放大、缩小等显示。

　　（4）提供了对故障线路的多种测距算法，有单端测距、双端测距、对侧助增测距。

　　3.3　存在问题商榷

　　山西电网故障信息分析处理系统于2000年6月投入试运行，运行期间经历了10多次系统故障，故障报告基本完整，但时效性不佳。根据运行情况分析，有一些问题值得在建设信息系统时引起重视。

　　（1）为了确保电网故障时故障数据自动上传的时效性、准确性，中心站与变电站之间传输通道最好是数据网通道。在不具备数据网而用微波电话传输时，要求通信软件具有很强的容错能力，否则难以实现电网故障时故障数据的自动上传，中心站向下访问也容易受阻，大大影响了对电网故障的判断、处理。

　　（2）变电站端系统连接保护及录波设备后，抗干扰问题应予以高度重视。保护和录波装置连接的规约转换盒应是有源设备，以提高其抗干扰能力。从保护串口到变电站管理屏的整个回路（包括规约转换盒、双绞线、串口转换及扩展MOXA卡）的抗干扰能力都应满足抗干扰的要求。

　　（3）故障信息系统建设时应同时建立起变电站二次设备参数数据库，该数据库由变电站端系统填写和修改，与变电站主接线图、二次设备分布图的绘制相结合，一次完成。调度端中心站可以调用该数据库并可实现所有联网变电站二次设备参数的查询、统计等管理功能。

　　（4）变电站管理机不仅要实现对连接设备的访问，而且要进行智能管理。如对设备的定值、定值区号、开入量、连接情况等进行监视，记录其变更时间及变更内容，根据预先设定的优先级别进行相应处理，如当地的声光显示或自动上传中心站。

　　（5）变电站端与保护和录波装置通信的管理软件时序配合上应合理，应能确保与设备连接畅通，否则变电站管理屏经常出现与设备连接不上的现象。

　　（6）中心站对变电站端设备的访问不能仅通过一台通信主机进行，MIS网上已被授权的其他终端应能通过该机访问变电站设备。

　　4　结束语

　　继电保护故障信息分析处理系统的开发和使用，标志着继电保护专业的技术管理水平登上一个新台阶，为电力系统故障的准确分析、及时处理提供了重要的依据和手段。它的建立，为今后继电保护动作行为进行智能化分析和仿真，为保护专家系统的建立奠定了基础，必将为电力系统的安全可靠运行做出贡献，为提高各专业技术管理的自动化水平发挥愈来愈大的作用。