哈爾濱電氣集團(tuán)阿城繼電器有限責(zé)任公司 白彥鋒

電網(wǎng)故障信息處理系統(tǒng)由調(diào)度端的主站和設(shè)在各變電站的子站通過電力信息傳輸網(wǎng)絡(luò)組成，從保護(hù)信息自動(dòng)化管理系統(tǒng)上看，其功能總體上可以分為兩個(gè)層次：繼電保護(hù)運(yùn)行管理和電網(wǎng)故障分析。繼電保護(hù)運(yùn)行管理主要包括設(shè)備管理、保護(hù)信息管理、定值管理等，針對(duì)的是保護(hù)的日常工作。電網(wǎng)故障分析在保護(hù)信息管理系統(tǒng)中屬于高級(jí)應(yīng)用，它主要涵蓋網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹V波分析、故障定位、短路電流計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)等值、保護(hù)整定、定值校核等。。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的迅速發(fā)展，出現(xiàn)了許多新的開發(fā)技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)，如可擴(kuò)展標(biāo)記語言XML、統(tǒng)一建模語言UML、中間件技術(shù)等，以及最新的IEC 61850和61970標(biāo)準(zhǔn)，這都為故障信息系統(tǒng)提供了先進(jìn)、有效的解決方案和技術(shù)支持。IEC61850保護(hù)信息管理系統(tǒng)作為智能電網(wǎng)建設(shè)的數(shù)據(jù)支持系統(tǒng)，為后續(xù)的故障分群、在線監(jiān)測(cè)、可視化展現(xiàn)、精確測(cè)距等智能高級(jí)應(yīng)用提供了完善的必要的數(shù)據(jù)信息以及分析手段。

1.系統(tǒng)方案

系統(tǒng)由基于IEC61850規(guī)范的主站、分站、子站構(gòu)成，錄波器和保護(hù)裝置采用分網(wǎng)接入，接收繼電保護(hù)、錄波器等智能裝置的實(shí)時(shí)/非實(shí)時(shí)的運(yùn)行、配置和故障信息，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)其運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視、配置信息管理和動(dòng)作行為分析。

2.系統(tǒng)通信架構(gòu)

全系統(tǒng)通訊基于IEC61850規(guī)范進(jìn)行通信。子站與站內(nèi)裝置間和主站與子站的通訊方式遵循IEC61850 8-1部分，即映射到MMS規(guī)約上的特殊通信服務(wù)，具體通訊架構(gòu)如圖1所示。

子站是站內(nèi)裝置與主站通訊的“橋梁”，子站既需要向上級(jí)主站提供服務(wù)，同時(shí)需要與下級(jí)的裝置進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。子站變電站內(nèi)的裝置來說是客戶端，使用SCD文件模型實(shí)時(shí)交互；對(duì)信息主站來說是服務(wù)器，應(yīng)用代理模型實(shí)時(shí)交互。

主站采用SCD模型和代理節(jié)點(diǎn)的方式與站內(nèi)裝置交互，SCD模型與子站Client使用的SCD模型是完全一致的，代理節(jié)點(diǎn)則是用于子站向主站說明站內(nèi)各個(gè)裝置的通訊狀態(tài)等信息。

圖1 通訊架構(gòu)圖

3.系統(tǒng)特色

（1）模型規(guī)范，架構(gòu)開放

一次模型遵循IEC 61970標(biāo)準(zhǔn)，采用CIM模型進(jìn)行一次設(shè)備建模，與其他系統(tǒng)間采用CIM模型交互的方式進(jìn)行。二次模型遵循IEC61850標(biāo)準(zhǔn)，采用標(biāo)準(zhǔn)的SCD模型進(jìn)行二次建模，系統(tǒng)兼容IEC61850和IEC61970建模標(biāo)準(zhǔn)，為IEC61850等規(guī)范升級(jí)提供兼容和擴(kuò)展空間。

（2）實(shí)現(xiàn)了源端維護(hù)

通過配置工具可在變電站端實(shí)現(xiàn)源端維護(hù)，根據(jù)提供的配置參量對(duì)變電站進(jìn)行建模和配置，同時(shí)生成變電站的統(tǒng)一的相關(guān)配置文件（主接線圖和變電站描述文件等）。主站端通過文件服務(wù)獲得相關(guān)配置文件，以用于系統(tǒng)模型的重新加載。

（3）智能化故障診斷

系統(tǒng)通過接收到的實(shí)時(shí)變電站的事件數(shù)據(jù)信息，和保護(hù)裝置動(dòng)作信息中反映的動(dòng)作時(shí)間、發(fā)生故障的變電站信息；整合發(fā)生故障的線路間隔（或主變間隔）內(nèi)相關(guān)多套保護(hù)動(dòng)作信息，以及變電站一次模型與二次模型的關(guān)聯(lián)關(guān)系，建立相應(yīng)故障診斷知識(shí)庫，通過故障樹模型方式對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行推理判斷并結(jié)合數(shù)據(jù)挖掘等信息分析技術(shù)，形成具有參考價(jià)值的故障診斷報(bào)告。

（4）基于站內(nèi)裝置拓?fù)渑袛嗟墓收细婢悄茏R(shí)別技術(shù)應(yīng)用

根據(jù)站內(nèi)一次模型和二次裝置的關(guān)聯(lián)關(guān)系以及拓?fù)湫畔ⅲ⑦壿嬇袛嗑仃?，將子站系統(tǒng)上送的事件信息映射到矩陣中，通過矩陣中預(yù)設(shè)置的前提條件進(jìn)行計(jì)算，判斷信息的真實(shí)性。如果未滿足矩陣設(shè)置的前提條件，則該事件會(huì)被認(rèn)為是檢修事件，否則為真正的故障事件。

4.總體功能

（1）定值功能

主站具備對(duì)裝置的定值召喚功能。主站可以召喚當(dāng)前定值區(qū)的定值，也可以對(duì)不同編輯區(qū)的定值進(jìn)行召喚；主站還可以查看當(dāng)前裝置運(yùn)行的定值區(qū)號(hào)；主站對(duì)召喚過的定值數(shù)據(jù)可以做入庫處理以備后續(xù)分析使用。同時(shí)，為了方便定值歷史核對(duì)，系統(tǒng)也了提供定值的校核功能。

（2）錄波功能

主站不但提供實(shí)時(shí)錄波接收功能，同時(shí)，主站可以對(duì)裝置產(chǎn)生的錄波文件列表進(jìn)行時(shí)間段查詢，主站可以選擇不同的召喚源，即主站可以選擇從子站庫中召喚相應(yīng)的錄波文件列表，或者是從裝置本地召喚相應(yīng)的錄波文件列表。

主站對(duì)錄波文件列表中的文件可以進(jìn)行即時(shí)召喚，同時(shí)對(duì)召喚上來的錄波文件提供錄波簡(jiǎn)報(bào)和波形分析功能。

（3）實(shí)時(shí)故障信息處理

主站實(shí)時(shí)采集繼電保護(hù)裝置和故障錄波器的運(yùn)行狀態(tài)、通訊狀態(tài)、正常運(yùn)行參數(shù)。當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，主站能將收到的各子站上傳的故障信息，并實(shí)時(shí)地在監(jiān)視畫面上顯示。主站系統(tǒng)能將故障時(shí)的單臺(tái)保護(hù)的事件信息與錄波文件信息進(jìn)行關(guān)聯(lián)整合，形成單裝置級(jí)的動(dòng)作報(bào)告，動(dòng)作報(bào)告包括以下內(nèi)容：保護(hù)名稱、故障絕對(duì)時(shí)間、故障相別、測(cè)距信息、動(dòng)作事件和保護(hù)的錄波波形等相關(guān)信息。

（4）故障信息歸檔

主站接收各子站主動(dòng)上送的保護(hù)事件信息及錄波器主動(dòng)上送的故障簡(jiǎn)報(bào)信息，實(shí)時(shí)保存到數(shù)據(jù)庫，作為歷史數(shù)據(jù)供查詢。主站系統(tǒng)提供站級(jí)、間隔級(jí)以及到裝置級(jí)的歷史信息查詢。

（5）廠站故障報(bào)告

主站系統(tǒng)可以根據(jù)采集到的裝置事件信息、錄波文件以及根據(jù)一次模型關(guān)聯(lián)等，可以形成初步的廠站級(jí)故障報(bào)告。廠站故障報(bào)告以站內(nèi)的一次設(shè)備為核心，根據(jù)與該一次設(shè)備相關(guān)聯(lián)的二次設(shè)備信息形成報(bào)告，報(bào)告內(nèi)容包括：故障名、故障設(shè)備、故障時(shí)間、相關(guān)廠站、涉及的二次設(shè)備以及二次設(shè)備事件信息和相關(guān)的錄波文件。同時(shí)，形成的報(bào)告入庫保存以備查詢。主站系統(tǒng)提供故障報(bào)告的編輯工具，對(duì)形成的電網(wǎng)級(jí)故障報(bào)告進(jìn)行編輯以滿足不同的需求。

（6）圖形配置功能

主站系統(tǒng)具備完善的圖形管理與參數(shù)維護(hù)功能，即圖模一體化功能。系統(tǒng)不但提供常用的電力系統(tǒng)元件庫，包括線路、母線、斷路器、變壓器、發(fā)電機(jī)、電抗器等電力系統(tǒng)元件，同時(shí)還提供了對(duì)特殊圖元的定制編輯功能。為了日常維護(hù)，系統(tǒng)可以編輯電網(wǎng)地理接線圖和各廠站電氣主接線圖，方便地增加和修改子站信息。

（7）波形分析功能

主站系統(tǒng)能夠讀取、轉(zhuǎn)換、分析各種兼容格式的COMTRADE文件，支持同時(shí)多文件通道錄波信息的抽取讀入，具有波形同步，矢量分析，諧波分析，阻抗軌跡顯示，視在功率、有功功率、無功功率計(jì)算，公式編輯等功能。

5.結(jié)論

不僅能準(zhǔn)確、全面地實(shí)時(shí)采集、記錄和存儲(chǔ)了各接入信息子站站內(nèi)微機(jī)保護(hù)的運(yùn)行信息，同時(shí)能彌補(bǔ)子站的不足和遺漏之處。通過一年多時(shí)間的使用和驗(yàn)證，證明該系統(tǒng)實(shí)時(shí)性強(qiáng)，界面友好，自動(dòng)化程度高，顯著提高了電網(wǎng)繼電保護(hù)專業(yè)智能化水平，為保證電網(wǎng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行發(fā)揮了重要的作用。

該系統(tǒng)為電力系統(tǒng)調(diào)度、運(yùn)方人員快速獲得故障數(shù)據(jù)提供了必備系統(tǒng)支持和重要技術(shù)手段；為智能電網(wǎng)的發(fā)展以及數(shù)字化全景數(shù)據(jù)平臺(tái)的建設(shè)奠定了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。

[1]袁宇波,丁俊健,陸于平,等.基于Internet/Intranet的電網(wǎng)繼電保護(hù)及故障信息管理系統(tǒng)[J].電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化,2001,25(17):39-42.

[2]李陽春.電力系統(tǒng)故障綜合信息處理系統(tǒng)的研制[D].浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文,2001.

[3]Draft IEC 61970:Energy Management System Application Program Interface(EMS-API)Part 301.

[4]IEC61850.變電站通訊網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)系列標(biāo)準(zhǔn).全國(guó)電力系統(tǒng)控制及其通訊標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì),2002.