引言

為提高電網(wǎng)繼電保護(hù)裝置的運(yùn)行、管理及故障分析水平，各電力調(diào)度部門廣泛建設(shè)故障信息管理系統(tǒng)，將保護(hù)和故障錄波信息傳送到調(diào)度中心，提高了電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)的信息化、智能化水平。但同時(shí)由于調(diào)度主站端存在眾多功能復(fù)雜的系統(tǒng)，如數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制(SCADA)系統(tǒng)、能量管理系統(tǒng)(EMS)等，不但包含海量數(shù)據(jù)，且系統(tǒng)間也沒有直接聯(lián)系，增大了結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度及資源的嚴(yán)重浪費(fèi)。

本文提出一種新的故障信息管理系統(tǒng)建設(shè)模式，即在一個(gè)數(shù)據(jù)中心的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)保護(hù)整定計(jì)算、定值單發(fā)布、故障信息管理等幾個(gè)系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)信息的自由交換，不但簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)，同時(shí)也節(jié)省了資源，具有較高的實(shí)用價(jià)值。

1.數(shù)據(jù)中心

數(shù)據(jù)中心也稱繼電保護(hù)專業(yè)的在線管理平臺(tái)，它是繼電保護(hù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與分析系統(tǒng)的核心，具有動(dòng)態(tài)性、時(shí)效性、可用性。它采用多層結(jié)構(gòu)體系，軟件設(shè)計(jì)基于瀏覽器／服務(wù)器(B／S)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，應(yīng)用和數(shù)據(jù)服務(wù)器分別采用J2EE體系和MSSQLServer，運(yùn)行穩(wěn)定可靠、易于維護(hù)。它將各種繼電保護(hù)設(shè)備管理的應(yīng)用程序，如保護(hù)整定計(jì)算、定值單發(fā)布等都集成到統(tǒng)一的數(shù)據(jù)平臺(tái)上，具備完善的保護(hù)、自動(dòng)裝置及故障錄波器的數(shù)據(jù)采集、信息處理、故障綜合分析處理功能，同時(shí)具有強(qiáng)大的故障計(jì)算、整定計(jì)算、定值管理功能，真正實(shí)現(xiàn)了繼電保護(hù)運(yùn)行、計(jì)算、管理的網(wǎng)絡(luò)化和自動(dòng)化。

圖1 數(shù)據(jù)中心的示意圖

為便于管理，數(shù)據(jù)中心只允許有2個(gè)圖形化界面的數(shù)據(jù)入口：一個(gè)是整定計(jì)算數(shù)據(jù)庫，它提供電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫畔⒓耙淮卧O(shè)備參數(shù)和編碼信息；另一個(gè)是基于設(shè)備編碼的定值單數(shù)據(jù)庫，它不僅提供保護(hù)定值通知單的整定值，而且可以將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)納入對(duì)應(yīng)編碼設(shè)備的定值單數(shù)據(jù)庫中。獲得實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)可能有2種方式：一是通信服務(wù)程序與變電站子站通過TCP／IP協(xié)議進(jìn)行Socket通信，通信協(xié)議為安徽電網(wǎng)繼電保護(hù)信息管理系統(tǒng)站間通信協(xié)議，主站為客戶端，各變電所子站為服務(wù)器端。通信程序作為Socket客戶端連接到每一個(gè)變電所子站，實(shí)現(xiàn)IEC60870-5-104網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的鏈路控制，完成各種數(shù)據(jù)報(bào)文的收發(fā)；二是SCADA／EMS采集到的一次設(shè)備狀態(tài)信息及繼電保護(hù)裝置信息，可直接從系統(tǒng)服務(wù)器中訪問。通信協(xié)議采用標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議，便于維護(hù)、擴(kuò)展和數(shù)據(jù)交換。

數(shù)據(jù)平臺(tái)中集成的應(yīng)用程序，均采用標(biāo)準(zhǔn)的基于可擴(kuò)展置標(biāo)語言(XML)的描述方法。XML完全面向數(shù)據(jù)語義，可提供描述結(jié)構(gòu)化信息的格式，具有極強(qiáng)的數(shù)據(jù)語義和元素結(jié)構(gòu)描述能力，為在線管理平臺(tái)中其他應(yīng)用提供了統(tǒng)一的通用接口，大大減少了軟件系統(tǒng)的開發(fā)工作量和后期的維護(hù)工作量。

故障信息管理系統(tǒng)主站通過調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，從各個(gè)變電站子站中獲取保護(hù)裝置數(shù)據(jù)，完全存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)中心。因此，統(tǒng)一平臺(tái)、統(tǒng)一界面、統(tǒng)一維護(hù)是數(shù)據(jù)中心的最大優(yōu)勢(shì)。

1.1統(tǒng)一設(shè)備編碼

電力系統(tǒng)的調(diào)度信息管理需要處理大量的數(shù)據(jù)信息。變電站內(nèi)有變壓器、發(fā)電機(jī)、線路信息等；對(duì)于保護(hù)，包括線路開關(guān)保護(hù)、母差保護(hù)、發(fā)電機(jī)或發(fā)變組保護(hù)及故障錄波器等信息。所有的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)需要在各個(gè)系統(tǒng)之間自由流動(dòng)，這就要求所有設(shè)備編碼的統(tǒng)一性。高效、簡(jiǎn)潔的編碼能有效地獲取用戶所關(guān)心的設(shè)備信息，也為整個(gè)數(shù)據(jù)中心打下了基礎(chǔ)。

該設(shè)備庫具備以下特點(diǎn)：

1)設(shè)備命名規(guī)則采用調(diào)度專業(yè)統(tǒng)一的命名規(guī)則，避免了各個(gè)專業(yè)命名的不規(guī)范。
2)設(shè)備編碼采用調(diào)度統(tǒng)一編碼，保證了每一個(gè)設(shè)備對(duì)象的唯一性。編碼有具體的意義，通過編碼可以獲知設(shè)備的基本信息，規(guī)范了不同軟件間交換設(shè)備信息的接口。
3)利用數(shù)據(jù)建模技術(shù)，創(chuàng)建統(tǒng)一的設(shè)備樹。設(shè)備樹包含調(diào)度、運(yùn)方、市場(chǎng)、保護(hù)、自動(dòng)化、通信各專業(yè)的設(shè)備數(shù)據(jù)。
4)根據(jù)專業(yè)劃分，對(duì)設(shè)備庫中設(shè)備的類別、對(duì)象、屬性進(jìn)行分層讀和寫的權(quán)限劃分，使各專業(yè)管理設(shè)備參數(shù)方面責(zé)任清晰、不交叉，保證設(shè)備參數(shù)的唯一性和統(tǒng)一性。
5)通過建立設(shè)備參數(shù)審核體制，保證了設(shè)備參數(shù)的準(zhǔn)確性和權(quán)威性。

設(shè)備的編碼原則應(yīng)確保標(biāo)識(shí)唯一對(duì)象，主要為數(shù)據(jù)庫使用，不需要人工干預(yù)，方便計(jì)算機(jī)處理。這樣在統(tǒng)一編碼的基礎(chǔ)上，保證了數(shù)據(jù)庫中信息的一致性，可靠保證了幾個(gè)系統(tǒng)之間的信息傳遞。

1.2繼電保護(hù)整定計(jì)算系統(tǒng)

繼電保護(hù)裝置是電力系統(tǒng)不可分割的一部分，也是電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的保證，合理配置和正確使用繼電保護(hù)裝置十分重要。為滿足電網(wǎng)對(duì)繼電保護(hù)的可靠性、選擇性、靈敏性、速動(dòng)性的要求，充分發(fā)揮繼電保護(hù)裝置的效能，必須合理選擇保護(hù)的定值，以保證各保護(hù)之間的相互配合關(guān)系。因此，做好電網(wǎng)繼電保護(hù)定值的整定計(jì)算工作是保證電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的必要條件。

實(shí)際上，整定計(jì)算系統(tǒng)中的定值數(shù)據(jù)，完全可以來源于故障信息系統(tǒng)中所提供的召喚定值數(shù)據(jù)，這樣就實(shí)現(xiàn)了基于數(shù)據(jù)中心的故障信息系統(tǒng)與整定計(jì)算系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換。整定計(jì)算系統(tǒng)為數(shù)據(jù)中心提供了強(qiáng)大的分析管理手段，包括電網(wǎng)參數(shù)管理、故障分析計(jì)算、保護(hù)配置、定值的計(jì)算和管理，以及統(tǒng)計(jì)分析等功能，能完成從電網(wǎng)參數(shù)到保護(hù)定值單執(zhí)行整個(gè)過程的全部工作，并且實(shí)現(xiàn)了各功能塊之間的有機(jī)結(jié)合和無縫連接，可靠保障數(shù)據(jù)的安全性、一致性和持續(xù)性，提供方便、直觀的人機(jī)對(duì)話界面，操作簡(jiǎn)捷、設(shè)置靈活，一定程度上可滿足系統(tǒng)自身可維護(hù)和管理的特點(diǎn)。定值單和參數(shù)管理子系統(tǒng)是整定計(jì)算模塊的輸入與輸出，與整定計(jì)算緊密結(jié)合在一起。整定計(jì)算程序負(fù)責(zé)定值的計(jì)算整定并將整定計(jì)算結(jié)果輸出到共享數(shù)據(jù)，將整定計(jì)算系統(tǒng)中的一次設(shè)備信息、整定計(jì)算結(jié)果寫入共享數(shù)據(jù)目錄。功能結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 整定計(jì)算模塊功能

1.3定值單發(fā)布系統(tǒng)

該系統(tǒng)是結(jié)合定值單數(shù)據(jù)庫中的定值數(shù)據(jù)和共享數(shù)據(jù)中的定值單模板信息來實(shí)現(xiàn)定值單的增加、編輯、刪除、發(fā)布。由于故障信息系統(tǒng)位于電力系統(tǒng)安全區(qū)的Ⅱ區(qū)，如圖3所示，而定值單發(fā)布系統(tǒng)位于安全區(qū)的Ⅲ區(qū)，因此，故障信息系統(tǒng)與定值單發(fā)布系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交互需要通過正、反向隔離裝置來進(jìn)行隔離。具體的傳輸過程為Ⅱ區(qū)故障信息系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息通過正向隔離裝置，單向傳送至Ⅲ區(qū)指定服務(wù)器，提供給Web發(fā)布系統(tǒng)。Web發(fā)布系統(tǒng)的召喚命令寫成文本文件，通過反向隔離裝置，單向傳送到Ⅱ區(qū)指定服務(wù)器目錄。

圖3 安全防護(hù)體系

強(qiáng)大、實(shí)用的定值單發(fā)布系統(tǒng)功能能提高繼電保護(hù)的運(yùn)行和管理水平，使得管理人員和操作人員能隨時(shí)了解現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)裝置的運(yùn)行情況。

2.故障信息系統(tǒng)與數(shù)據(jù)中心的聯(lián)系

基于數(shù)據(jù)中心的故障信息處理系統(tǒng)利用安徽省內(nèi)建成的調(diào)度數(shù)據(jù)專網(wǎng)，結(jié)合變電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展，研究了一種新型故障處理模式，同時(shí)對(duì)已建系統(tǒng)進(jìn)行改造，使之適合新系統(tǒng)的運(yùn)行要求。由上述數(shù)據(jù)中心及各個(gè)功能模塊的描述可以看出，本系統(tǒng)具有其他故障信息系統(tǒng)所沒有的優(yōu)勢(shì)，所建立的系統(tǒng)可以作為一個(gè)模塊，直接掛在數(shù)據(jù)中心上，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將目前變電站的各種故障信息進(jìn)行整合，提供統(tǒng)一時(shí)標(biāo)和統(tǒng)一數(shù)據(jù)格式，通過電力通信網(wǎng)自動(dòng)上傳故障信息。而數(shù)據(jù)中心中的各個(gè)功能模塊在后臺(tái)運(yùn)行，根據(jù)全網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌瑢?shí)時(shí)進(jìn)行全網(wǎng)的短路電流計(jì)算及定值的整定計(jì)算。調(diào)度端采用開放式數(shù)據(jù)庫管理故障信息并在調(diào)度管理信息系統(tǒng)(DMIS)網(wǎng)上發(fā)布故障信息。本系統(tǒng)結(jié)合數(shù)據(jù)中心，能夠?qū)崿F(xiàn)電力系統(tǒng)故障信息的自動(dòng)處理，降低工作人員的維護(hù)量，提高電網(wǎng)故障處理的速度和準(zhǔn)確性，從而提高了電網(wǎng)的安全運(yùn)行水平。故障信息系統(tǒng)在數(shù)據(jù)中心的位置如圖4所示。

圖4 故障信息系統(tǒng)在數(shù)據(jù)中心的位置

數(shù)據(jù)中心的使用，為故障信息系統(tǒng)的高層應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)，所形成的系統(tǒng)具有以下功能：

　　1)強(qiáng)大的繪圖功能。
　　2)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)。該功能可在一個(gè)畫面中同時(shí)顯示實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和任意時(shí)刻的歷史數(shù)據(jù)。
　　3)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹Ｔ谟脩羯僧嬅娴耐瑫r(shí)自動(dòng)生成拓?fù)潢P(guān)系。設(shè)備間的連接應(yīng)具備自動(dòng)探測(cè)或捕捉功能?？赏ㄟ^某點(diǎn)或某設(shè)備點(diǎn)亮相關(guān)鏈路，可識(shí)別或忽略相關(guān)節(jié)點(diǎn)。
　　4)事件告警。提供醒目(如畫面閃動(dòng)、音響提示)的方式顯示系統(tǒng)的各類事件，能對(duì)事件進(jìn)行動(dòng)態(tài)分類和查詢，并能對(duì)產(chǎn)生事件的設(shè)備進(jìn)行定位。
　　5)支持圖形數(shù)據(jù)的本地、網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫存取。
　　6)定值的自動(dòng)校核與手動(dòng)校核。通過故障信息系統(tǒng)召喚上送的定值與定值單中的定值進(jìn)行比較，可以實(shí)現(xiàn)定值的自動(dòng)校核。
　　7)短信功能。對(duì)于需要及時(shí)獲得故障信息的管理人員，可以利用短信群發(fā)的功能通知，以便其快速獲得第一手資料，從而為故障的解決提供方便。

3.結(jié)語

本故障信息系統(tǒng)在充分融合定值單系統(tǒng)和整定計(jì)算系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)共享，從而提高了繼電保護(hù)專業(yè)管理現(xiàn)代化及電網(wǎng)安全運(yùn)行智能化水平。目前，該系統(tǒng)已研發(fā)成功并在安徽電網(wǎng)得到應(yīng)用，運(yùn)行狀況良好。