繼電保護(hù)測試儀故障信息分析處理系統(tǒng)及探討問題前言
　　隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，微機(jī)型保護(hù)和故障錄波裝置在系統(tǒng)中所占的比例日益加大，錄取系統(tǒng)故障信息的能力也日益加強(qiáng)。為了充分發(fā)揮微機(jī)型裝置的優(yōu)良性能，山西省從97年開始，在經(jīng)過充分調(diào)研及可行性研究的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了山西電網(wǎng)故障信息分析處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、規(guī)模及其實(shí)現(xiàn)方式，確定了系統(tǒng)的技術(shù)方案，并于2000年6月建成系統(tǒng)并投入運(yùn)行。目前，該系統(tǒng)連接了山西電網(wǎng)十個220KV變電站的微機(jī)型保護(hù)和故障錄波裝置。
　　繼電保護(hù)故障信息分析處理系統(tǒng)的建立，實(shí)現(xiàn)了在電力系統(tǒng)發(fā)生故障后將完整的保護(hù)裝置動作報(bào)告和錄波報(bào)告迅速傳送到省調(diào)及相關(guān)繼電保護(hù)部門，使所有關(guān)心故障狀況的人員（尤其是調(diào)度人員）能及時(shí)、準(zhǔn)確地掌握電網(wǎng)的故障情況，提高事故的分析處理水平。同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了保護(hù)人員在日常運(yùn)行中對全網(wǎng)微機(jī)型保護(hù)和錄波裝置運(yùn)行狀況的動態(tài)、實(shí)時(shí)監(jiān)測，大大提高了系統(tǒng)保護(hù)裝置的健康運(yùn)行水平。
　　1 系統(tǒng)組成
　　1.1變電站端
　　在變電站端設(shè)置專門的子站系統(tǒng)，所有數(shù)據(jù)采集和分析系統(tǒng)的硬件單獨(dú)組屏，盡量不影響原有保護(hù)和錄波裝置的獨(dú)立運(yùn)行性能。管理屏通過Modem與調(diào)度端中心站連接，通過工控機(jī)與現(xiàn)場設(shè)備連接。工控機(jī)經(jīng)由插在IPC中的多功能MOXA卡將RS-232信號轉(zhuǎn)換成RS485/422信號，同時(shí)進(jìn)行串行口擴(kuò)展，經(jīng)雙絞線連接到站內(nèi)微機(jī)保護(hù)和故障錄波設(shè)備。管理屏裝設(shè)一臺GPS授時(shí)裝置，為了盡量減少對運(yùn)行裝置的影響，GPS僅采用了“軟對時(shí)”方式，即GPS只校正工控機(jī)的時(shí)鐘，工控機(jī)再通過串口為所連接的裝置對時(shí)。非微機(jī)保護(hù)裝置及其它監(jiān)控信號以開關(guān)量的方式接入變電站管理屏。
　　工控機(jī)以各連接設(shè)備的通訊協(xié)議接收數(shù)據(jù)后，將數(shù)據(jù)格式進(jìn)行轉(zhuǎn)化，錄波器數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)化為ANSI/IEEE c37，111-1991 COMTRADE格式，保護(hù)報(bào)告轉(zhuǎn)成文本文件，以TCP/IP協(xié)議與調(diào)度端中心站進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
　　1.2中心站端
　　中心站設(shè)一臺通訊主機(jī)和一臺數(shù)據(jù)管理服務(wù)器。通訊主機(jī)通過MODEM經(jīng)專用微波話路與變電站管理屏連接，系統(tǒng)發(fā)生故障后可同時(shí)接收相關(guān)變電站上傳的信息，經(jīng)分析處理后將*終數(shù)據(jù)存入管理服務(wù)器。服務(wù)器負(fù)責(zé)存儲、統(tǒng)計(jì)所有變電站的信息，對接收的數(shù)據(jù)經(jīng)過初步分析，并經(jīng)維護(hù)人員歸納、總結(jié)后通過Internet發(fā)布，每個終端可以共享服務(wù)器提供的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)及資源,實(shí)現(xiàn)整個局域網(wǎng)對*新故障數(shù)據(jù)的共享。同時(shí)，調(diào)度員可以瀏覽管理服務(wù)器上原始的故障數(shù)據(jù)及波形信息。通訊主機(jī)與服務(wù)器之間遵循TCP/IP（FTP）協(xié)議。
　　2 繼電保護(hù)測試儀故障信息分析處理系統(tǒng)及探討問題系統(tǒng)功能
　　2.1故障信息的及時(shí)、準(zhǔn)確處理功能
　　變電站管理機(jī)能自動完成對本站所連接的保護(hù)和錄波裝置的正常查詢、動作報(bào)告和自檢報(bào)告的自動搜集和分析處理，當(dāng)分析到有保護(hù)跳閘報(bào)告時(shí)能自動撥號將報(bào)告上傳至中心站，并在管理機(jī)上以醒目的方式就地顯示，實(shí)現(xiàn)了對所有連接裝置動作信息的自動管理，提高了故障處理的自動化水平。
　　管理屏的GPS裝置可以**地同步各裝置的時(shí)鐘，極大地提高了系統(tǒng)故障分析的準(zhǔn)確性，消除了因時(shí)鐘的影響而造成事故分析不便的隱患。
　　通過遠(yuǎn)傳系統(tǒng)，繼電保護(hù)各級管理部門在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)可以及時(shí)、準(zhǔn)確取得有關(guān)數(shù)據(jù)而無須趕到現(xiàn)場，縮短了處理故障的時(shí)間。
　　中心站后臺軟件具有完善的分析工具對上傳的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，如故障測距、波形分析、矢量計(jì)算、諧波分析等。故障測距提供了多種算法，為故障點(diǎn)的查找?guī)砗艽蠓奖恪ｋp端測距算法的實(shí)現(xiàn)，大大提高了故障測距的**度，這也正是本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的*有效、實(shí)用的故障處理功能。
　　2.2運(yùn)行設(shè)備的遠(yuǎn)方監(jiān)控、維護(hù)功能變電站定時(shí)對連接裝置進(jìn)行巡檢，一旦裝置有自檢異常報(bào)告，自動收集并保存，同時(shí)可以就地顯示或聲響等方式提醒運(yùn)行人員。管理機(jī)每天自動調(diào)取一次各裝置定值，也可由中心站遠(yuǎn)方操作隨時(shí)調(diào)取裝置定值?？勺詣佑涗浗尤胱冸娬竟芾砥恋拈_關(guān)變位情況并給出漢化的變位信息和有關(guān)提示。
　　在中心站可以遠(yuǎn)方調(diào)取各連接裝置的實(shí)時(shí)采樣數(shù)據(jù)及波形、裝置自檢報(bào)告、開關(guān)變位狀況、當(dāng)時(shí)定值等，監(jiān)視裝置的運(yùn)行狀況。對錄波裝置，還可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方啟動錄波的功能。
　　2.3故障信息的管理、統(tǒng)計(jì)功能
　　中心站服務(wù)器管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)基于Browser/Server模式，采用滿足國際技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的通訊協(xié)議及數(shù)據(jù)庫環(huán)境，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的管理功能。接入本系統(tǒng)的所有裝置的動作信息、自檢信息及錄波數(shù)據(jù)都記錄在數(shù)據(jù)庫中，可以方便地進(jìn)行不同條件的查詢和統(tǒng)計(jì)，如按照單位、廠站、線路名、開關(guān)號、保護(hù)及錄波裝置型號等，同時(shí)，要求該軟件具備查詢或統(tǒng)計(jì)后相應(yīng)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)存、備份、刪除等功能。
　　2.4圖形功能
　　中心站通訊機(jī)可顯示山西電網(wǎng)地理接線圖，通過點(diǎn)擊地理接線圖中任一變電站可調(diào)出該變電站的主接線圖及保護(hù)、錄波裝置的配置圖，點(diǎn)擊任一裝置即可調(diào)出該裝置的歷史數(shù)據(jù)。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障，有報(bào)告?zhèn)鞯街行恼緯r(shí)，變電站主接線圖中有明顯標(biāo)志自動顯示故障報(bào)告的存在。圖形具有方便的編輯功能，如添加、刪除設(shè)備等。
　　3 使用情況
　　3.1連接裝置
　　山西電網(wǎng)故障信息分析處理系統(tǒng)連接了目前使用較多的微機(jī)型線路保護(hù)和故障錄波裝置及部分變壓器保護(hù)，還接入了部分開關(guān)量信號。
　　線路保護(hù)裝置：南自廠生產(chǎn)的WXB-11C/15型保護(hù)和南瑞生產(chǎn)的LFP-900系列保護(hù)故障錄波裝置：南京銀山公司生產(chǎn)的YS-8A錄波器和電自院遠(yuǎn)動室、深圳深寧公司生產(chǎn)的WDS-2B錄波器變壓器保護(hù)裝置：南自廠生產(chǎn)的WBZ-03、04保護(hù)和南瑞生產(chǎn)的LFP-970系列保護(hù)開關(guān)量信號：根據(jù)各廠站的需要接入目前無法監(jiān)測到的信號。如各電壓等級母線接地信號、裝置直流電源消失信號等。
　　裝置的連接過程中，LFP-900系列保護(hù)和YS-8A錄波器比較容易接入，后臺接收的信息也與裝置本體差不多，但對于早期投產(chǎn)的微機(jī)型裝置，如WXB-11線路保護(hù)、WBZ-03/04變壓器保護(hù)及WDS-2B錄波器，如果進(jìn)行組網(wǎng)，必須對設(shè)備進(jìn)行升級。WXB-11需升級為WXB-11C型，WBZ-03/04變壓器保護(hù)，原裝置的運(yùn)行程序沒有聯(lián)網(wǎng)功能，需要對程序進(jìn)行修改，而WDS-2B錄波器需升級為WDS-2E型。對于這些裝置的聯(lián)網(wǎng)，需要做的工作很多，但聯(lián)網(wǎng)后調(diào)取的信息非常有限，上傳報(bào)告的內(nèi)容比裝置本體打印的內(nèi)容少得多，運(yùn)行中還存在許多問題，如WXB-11C/15保護(hù)，只能調(diào)取兩個周波的故障波形，運(yùn)行中經(jīng)常出現(xiàn)無法與變電站管理屏通訊的情況，原因是保護(hù)裝置的打印機(jī)卡紙，卡紙時(shí)保護(hù)串口不進(jìn)行通訊；WBZ-03/04保護(hù)組網(wǎng)后，WBZ-03裝置不能調(diào)取定值，WBZ-04裝置調(diào)取的定值有一項(xiàng)錯誤。所以，在建立保護(hù)故障信息系統(tǒng)時(shí)，早期的微機(jī)型裝置是否接入，其必要性有待于進(jìn)一步探討。
　　3.2系統(tǒng)特點(diǎn)
　　（1）保護(hù)及錄波裝置的動作、自檢報(bào)告在變電站端經(jīng)過數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換后，文件體積比較小，傳輸速率較高，同時(shí)，通訊模塊軟件支持?jǐn)帱c(diǎn)續(xù)傳，縮短了占用通道時(shí)間，提高了遠(yuǎn)傳成功率。
　?。?）對變電站連接的各種裝置的通信軟件采用了模塊化設(shè)計(jì)。對不同廠站的設(shè)備通過連接裝置的設(shè)置完成通訊軟件設(shè)置，而無需重新編制軟件，當(dāng)變電站擴(kuò)容或設(shè)備變更時(shí)，站端軟件調(diào)整、維護(hù)工作量小，使用方便。
　?。?）中心站軟件具備靈活、豐富的故障分析功能?？梢燥@示有關(guān)電氣量的曲線和相量，當(dāng)光標(biāo)在曲線上移動時(shí)，可實(shí)時(shí)顯示光標(biāo)所在位置各電氣量的有效值、瞬時(shí)值、相角、諧波值等；可對選定的曲線進(jìn)行疊加、拉伸、壓縮、放大、縮小等顯示。
　?。?）提供了對故障線路的多種測距算法，有單端測距、雙端測距、對側(cè)助增測距。
　　3.3存在問題商榷
　　山西電網(wǎng)故障信息分析處理系統(tǒng)于2000年6月投入試運(yùn)行，運(yùn)行期間經(jīng)歷了十多次系統(tǒng)故障，故障報(bào)告基本完整，但時(shí)效性不佳。根據(jù)運(yùn)行情況分析，有一些問題值得在建設(shè)信息系統(tǒng)時(shí)引起重視：
　　1、為了確保電網(wǎng)故障時(shí)故障數(shù)據(jù)自動上傳的時(shí)效性、準(zhǔn)確性，中心站與變電站之間傳輸通道*好是數(shù)據(jù)網(wǎng)通道。在不具備數(shù)據(jù)網(wǎng)而用微波電話傳輸時(shí)，要求通訊軟件具有很強(qiáng)的容錯能力，否則難以實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)故障時(shí)故障數(shù)據(jù)的自動上傳，中心站向下訪問也容易受阻，大大影響了對電網(wǎng)故障的判斷、處理。
　　2、變電站端系統(tǒng)連接保護(hù)及錄波設(shè)備后，抗干擾問題應(yīng)予以高度重視。保護(hù)和錄波裝置連接的規(guī)約轉(zhuǎn)換盒應(yīng)是有源設(shè)備，以提高其抗干擾能力。從保護(hù)串口到變電站管理屏的整個回路（包括規(guī)約轉(zhuǎn)換盒、雙絞線、串口轉(zhuǎn)換及擴(kuò)展MOXA卡）的抗干擾能力都應(yīng)滿足抗干擾的要求。
　　3、故障信息系統(tǒng)建設(shè)時(shí)應(yīng)同時(shí)建立起變電站二次設(shè)備參數(shù)數(shù)據(jù)庫，該數(shù)據(jù)庫由變電站端系統(tǒng)填寫和修改，與變電站主接線圖、二次設(shè)備分布圖的繪制相結(jié)合，一次完成。調(diào)度端中心站可以調(diào)用該數(shù)據(jù)庫并可實(shí)現(xiàn)所有聯(lián)網(wǎng)變電站二次設(shè)備參數(shù)的查詢、統(tǒng)計(jì)等管理功能。
　　4、變電站管理機(jī)不僅要實(shí)現(xiàn)對連接設(shè)備的訪問，而且要進(jìn)行智能管理。如對設(shè)備的定值、定值區(qū)號、開入量、連接情況等進(jìn)行監(jiān)視，記錄其變更時(shí)間及變更內(nèi)容，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的優(yōu)先級別進(jìn)行相應(yīng)處理。
　　5、變電站端與保護(hù)和錄波裝置通訊的管理軟件時(shí)序配合上應(yīng)合理，應(yīng)能確保與設(shè)備連接暢通，否則變電站管理屏經(jīng)常出現(xiàn)與設(shè)備連接不上的現(xiàn)象。
　　6、中心站對變電站端設(shè)備的訪問不能僅通過一臺通訊主機(jī)進(jìn)行，MIS網(wǎng)上已被授權(quán)的其它終端應(yīng)能通過該機(jī)訪問變電站設(shè)備。
　　4 結(jié)束語
　　繼電保護(hù)故障信息分析處理系統(tǒng)的開發(fā)和使用，標(biāo)志著繼電保護(hù)專業(yè)的技術(shù)管理水平登上一個新臺階，為電力系統(tǒng)故障的準(zhǔn)確分析、及時(shí)處理提供了重要的依據(jù)和手段。它的建立，為今后繼電保護(hù)動作行為進(jìn)行智能化分析和仿真，為保護(hù)專家系統(tǒng)的建立奠定了基礎(chǔ)，必將為電力系統(tǒng)的**可靠運(yùn)行做出貢獻(xiàn)，為提高各專業(yè)技術(shù)管理的自動化水平發(fā)揮愈來愈大的作用。