深入分析电网继电保护故障信息系统

深入分析电网继电保护故障信息系统摘要：继电保护故障信息系统是智能型二次设备、计算机信息传输技术、卫星时钟同步技术等现代科技在电力系统的成功应用。

继电保护故障信息系统的开发和使用，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。

关键词：继电保护继电保护故障信息系统（以下简称故障信息系统）利用计算机、网络和通信技术，实时收集变电站运行和故障信息，为继电保护信息和电网故障信息的分析和处理提供完整的解决方案，并通过对变电站故障信息的综合分析，为调度管理部门及时了解电网故障情况，分析事故、故障定位和整定计算工作提供科学依据，以做出正确的分析和决策来保证电网的稳定运行。

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。

1 故障信息系统的基本功能1.1自动采集装置信息正常运行时，主站调取保护和录波装置的运行信息，对装置进行其规约提供且硬件支持的一些操作，如调取定值、采样值、启动录波、修改设备参数等，监视设备运行工况，及时发现和处理设备缺陷，提高设备的可用率和健康运行水平。

在各种情况下，系统都不能影响所连保护和故障录波等装置的正常独立运行性能，如对子站进行数据访问、子站连接装置的接口异常或通信链路故障、或子站连接的任一装置故障等情况。

1.2综合分析功能a）故障诊断。

电网发生故障时，通过对子站上传的保护动作信息、录波数据、开关跳闸等故障信息综合分析，对故障电气量等信息进行组合分析计算，如波形、谐波、向量分析、阻抗计算、序分量计算、功率分析等，判断故障区域、故障性质及保护动作行为。

b）故障测距。

根据故障元件的录波数据，运用单端、双端或自定义等测距算法进行计算，快速准确提供故障点、故障相、故障性质和巡线范围等。

c）故障报告。

根据故障诊断和故障测距的结果，自动生成电网故障分析报告，包括故障时间、故障范围、故障点、故障相、故障性质、相关装置动作情况等。

1.3故障信息共享考虑调度运行人员需要，在电网故障后将保护、录波器报头性质的报告直接发送到调度人员终端，为调度员处理事故提供依据。

并通过生产网络将最终信息送至各级调度和相关领导，以供参考。

1.4对历史数据的综合管理能将子站上送的各种信息进行处理并归类存储，并能方便地进行不同条件的查询，如按单位、设备型号、报告类型、时间段等，并能实现查询后的转存备份、打印历史记录等。

1.5通信功能通信软件采用模块化结构，容错性良好。

具备自诊断功能，自动检查主站与各子站、各子站与连接设备的通信情况，通信中断时自动报警。

主子站之间：选用IEC870252103扩充规约，能够同时处理与多个子站之间的信息传输。

1.6安全可靠系统涉及到对保护、故障录波和安自装置的直接访问和控制，对系统的安全性和可靠性及数据的准确性都有极高的要求。

调度数据网是直接为电力调度生产服务的专用数据网络，是调度中心与厂站之间计算机监控系统等实现实时数据通信的基础设施。

整个系统各终端操作过程有详细日志记录。

1.7图形界面系统具备灵活方便的图形分析功能，保护和录波装置的故障电气量的图形显示和分析灵活多样，适用于保护专业人员；界面可显示电网地理接线图和各厂、站电气主接线图、保护配置图等，并且图库结合，便于在图形上点击查询故障数据。

2 高层应用功能故障信息系统可将采集到的电网故障信息进行分层处理。

第一层，将采集的微机保护和故障录波装置数据经处理后输出；第二层，子站将收集到的各装置经过处理的数据加以综合分析，并将结果自动传送到主站；第三层，主站将收到的报告打印输出，或做进一步综合分析处理。

当电网发生故障时，尽快的分析判断故障情况，对恢复电网正常运行，起着至关重要的作用。

全网故障数据的集中存储为分析故障和提出反事故措施提供所需的资料，并为进一步发展智能型的故障分析软件打下了基础。

2.1快速故障分析和处理当电网发生故障，系统综合分析来自保护、录波器、RTU等信息，实时判断真实故障情况。

尤其当因保护、开关等误动、拒动而导致大面积复杂故障发生时，能通过综合分析准确判断现场真实情况。

在准确判断的基础上，运用系统具有的专家系统技术（知识库和推理机，专家经验、网络拓扑知识、故障信息等，判断故障设备和故障类型），按照预先设定的规则，对继电保护装置和断路器动作行为进行分析判断，指导调度人员快速处理故障、恢复系统。

具备专家系统功能：能识别设备及与之相配合的保护关系，具备专门的知识库（或叫规则库），具有良好的用户界面，知识库能自动修正与积累。

专家系统具有较高的容错性，在信息不完整时，同样可推理出结论并具有解释功能。

具备校核分析功能：根据预先设定的各种继电器动作特性，利用电网故障时的模拟量对保护安装处的继电器的动作行为进行校核分析；确定电网一次系统状态，利用故障时的模拟量对任意选定的保护进行定值校核。

提供便利的工具能方便地设定各种继电器动作特性，对各种继电器有关参量的赋值可以从保护定值库读取。

提供可定义的测量量（如：i1+ki2、r+jx）、时间特性分析和域平面轨迹分析功能（域平面可定义），提供自定义工具。

能从故障变化情况、保护动作情况、电网状态变化情况等多个侧面动态地、同步地描述任意一次电网故障发生、发展、消失的全部细节和过程。

2.2故障回放故障信息系统提供标准Comtrade格式数据信息，其存储、管理的所有故障信息。

也可利用上述数据开发故障仿真与培训系统。

2.3统计分析功能在故障信息系统中集成统计分析功能，按照《电力系统继电保护及安全自动装置运行评价规程》，对系统中二次装置的运行数据自动进行分类统计。

根据子站上传的装置运行信息，记录每套装置的运行状况，投入及退出时间，计算出每套装置的年运行小时数。

2.4专业管理功能资料管理：在系统中集成台账信息、设备参数管理等二次设备基本信息，集成图纸、说明书、检修记录、缺陷记录等二次设备图档信息的管理功能。

二次设备资料应与本系统的资源相关联，并能实现全系统共享。

如缺陷检修流程，故障信息系统对异常装置的型号、类型和自动累加的异常运行时间进行统计分析，根据装置的异常信息，自动生成缺陷检修任务，缺陷消除后通过资料管理功能录入消除报告并归档存储。

2.5信息发布与共享可将经专家系统处理后的事故分析结论采用Web方式发布，送调度台提供事故处理依据，并可通过生产网络将数据库内详细的故障信息送到其它相关调度。

结论中应包含故障时间、故障范围、测距结果显示的故障地点、断路器跳闸情况、保护动作情况、故障时所动作的保护及断路器设备安装处模拟量等内容。

故障信息系统应与其他应用广泛、成熟可靠的生产系统接口，实现数据共享，如与变电站监控系统、EMS系统、行波（或小波）测距系统等。

信息系统也可接入PMU装置，构成WAMS系统，实现电力系统广域保护。

2.6实时检测如实时定值校核：二次设备定值的计算仅仅考虑了电网若干运行方式，而真实电网的潮流和短路水平是随时发生变化的。

利用故障信息系统能实时校验保护范围，以可视化的方式显示全网各处的保护裕量，当裕量不足，或者保护配合不合理时，能自动报警。

3 需要完善的功能3.1系统应具备的性能完备性：电网故障时，子站采集并完整记录所有装置的动作信息、相关的模拟量信息等，并进行保存，应保证在与主站通信短时中断时，不丢失任何数据。

新型号二次设备接入时，只需增加新的驱动软件即可，不需修改整个系统的处理进程。

主站数据库应体现有效性，即仅保留经筛选的信息，而子站系统体现数据的完整性，即保留最原始的数据。

3.2信息的分类上送和存储子站信息的定制：不同调度、不同主站，要求上送的信息内容不同，在子站必须能够设定。

如对500kV变电站，网调侧重500kV设备信息，省调和地调分别侧重500kV、220kV和110kV设备信息，不同设备故障时自动上送的主站不同，必须人为进行设定。

既要满足保护专业管理人员的需要，又要考虑调度运行人员的需要，自动上送调度人员的信息要简明、扼要，信息必须筛选，仅送调度人员关心的内容。

3.3故障信息一致性为了再现历史上任意时刻的一整套的数据环境以支持特定的应用研究，数据必须具有版本标识，内容包括一次设备名称、安装地点、一次拓扑、电网设备参数、TV/TA变比、保护及故障录波器配置、保护整定值、一二次关联关系、厂站配置文件、电网图形等。

故障信息必须保留经过整理的、与计算分析数据环境相关联的完整信息作为原始档案，即与当时的数据环境保持一致性。

3.4图形化建模为了方便对一次系统、二次装置、一次设备关联关系等的建模，必须提供标准的图形化建模工具，生成主站配置、子站配置、二次装置配置、一次设备参数、电网图形等描述文件，该工具应具备数据环境的提取功能，提供数据版本的检索、显示、提取等操作，适用于所有子站和主站系统，改变目前不同厂商子站图形不兼容、重复绘制的现状。

3.5其他功能的完善a）选用标准的、运行稳定的数据库管理系统，如Oracle等大型数据库，数据库具备自动备份、自动故障恢复、数据迁移（可将数据迁移到其它商用数据库平台上）等功能，确保数据的一致性、完整性和可靠性。

b）由目前单纯调取二次设备定值、采样、开关状态等实现对其改变及形成时间的诊断。

c）完善后台编辑功能，方便故障信息归档和故障分析报告等的编写，提供保护不正确动作责任和原因、重合闸不成功原因、保护装置异常种类及原因分析等内容的录入界面。

系统中任一图形界面应可局部放大、缩小、移动、剪切、存储或插入故障分析报告文档。

d）规范二次智能设备送出的信息内容及格式。

目前子站连接设备种类繁多、型号繁杂，上传的信息各不相同，虽多数保护以103规约接入子站，但因其扩展的方法不尽相同，如对通用分类服务的扩展方法大多不同，使得同样使用103规约的装置之间也不能访问，造成信息交互困难。

必须改变数据格式及规约不统一的现状。

e）各级主站、子站数据库命名规范应统一。

庞大的故障信息系统，将网调、省调、地调等连在一起，要实现故障信息的共享和交互，必须在诸如变电站和设备名称、编号、单位名称等命名上统一规范。

4 结束语继电保护故障信息系统是智能型二次设备、计算机信息传输技术、卫星时钟同步技术等现代科技在电力系统的成功应用。

随着系统的不断完善、不断发展，系统的安全性、可靠性和稳定性将不断提高，大大提高保护专业管理水平，提高电网自动化水平，为电网事故的分析处理提供技术支持和有效方法，为电网的安全运行发挥作用。

参考文献：1.李勃，继电保护及故障信息系统规约的应用.湖南电力.2.赵有铖，赵曼勇，贺春，继电保护故障信息系统建设经验谈.继电器.3.黄良，章坚民，竺华敏，戴波，李建军，基于IEC 61850MMS的继电保护故障信息系统通信机的实现.继电器.2010年《科园月刊》12月下半月刊单号：0814704，采编：李景林。