一、引言 在發(fā)生嚴(yán)重故障或復(fù)雜故障的情況下，調(diào)度值班人員和繼電保護(hù)運(yùn)行管理人，員需及時(shí)準(zhǔn)確地了解故障情況，快速地判斷故障發(fā)生的地點(diǎn)、性質(zhì)及嚴(yán)重程度，科學(xué)地分析故障原因，并采取及時(shí)正確的措施縮小故障范圍、避免事故擴(kuò)大、減少故障損失，這些都要求建設(shè)一個(gè)技術(shù)先進(jìn)、安全性高、可靠實(shí)用、開(kāi)放性好、可擴(kuò)展性強(qiáng)的繼電保護(hù)及故障信息管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)運(yùn)行管理、故障分析、輔助決策等主要功能，并與現(xiàn)有的變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)、EMS系統(tǒng)、MIS系統(tǒng)等互聯(lián)互通。 繼電保護(hù)及故障信息管理系統(tǒng)由主站系統(tǒng)和子站系統(tǒng)組成，本文主要就河南南陽(yáng)220kV遮山變電站改造及運(yùn)行過(guò)程的實(shí)際情況進(jìn)行分析，對(duì)繼電保護(hù)及故障信息管理系統(tǒng)子站的應(yīng)用提出一些著法。 二、系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 22OkV南陽(yáng)遮山變電站是南陽(yáng)局所屬的6座220kV變電站之一，設(shè)計(jì)規(guī)模為：OSFPS8-120000/220自耦主變2臺(tái)，均為有載調(diào)壓；220kV出線4回，母聯(lián)兼旁路1回，采用雙母線帶專用旁路接線；1lOkV出線7回，分段1回，專用旁路1回，采用單母線分段帶旁路接線；35kV出線8回，分段1回，專用旁路1回，4回電容器，采用單母線分段帶旁路接線。 遮山變子站需接入的不同廠家保護(hù)設(shè)備種類較多，主變保護(hù)采用南自廠的WBZ-500，220kV線（旁）路保護(hù)采用許繼的WXH- l1、WXH-15、WXH-802、南瑞繼保的LFP-901A、北京四方的CSL-103，22OkV母線保護(hù)采用南瑞繼保的RCS-915A，1lOkV線（旁）路保護(hù)采用許繼的WXH-811和南瑞繼保的RCS-914D, 1lOkV母線保護(hù)采用南瑞繼保的RCS-915A,HOW母聯(lián)保護(hù)采用南京中德的NSP788，35kV出線分段旁路及電容器保護(hù)采用南京中德的NSP788和NSP782，錄波器分別是南京銀山的YS-8A和深圳雙合的WGL-12。 遮山變子站系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)的縱向結(jié)構(gòu)分為站控層和間隔層兩層結(jié)構(gòu)，層間傳輸介質(zhì)采用光纖。 （一）間隔層 間隔層配有保護(hù)通信管理機(jī)1臺(tái)，加插MOXA多串口卡1塊，并配有RS-232/422（485）轉(zhuǎn)換器若干，獨(dú)立組屏，保護(hù)設(shè)備均分散安裝在各保護(hù)屏上，全部通過(guò)串口和管理機(jī)通信（所有保護(hù)皆不支持網(wǎng)絡(luò)功能）實(shí)現(xiàn)各種保護(hù)的規(guī)約轉(zhuǎn)換（不具備串口接入的老保護(hù)、設(shè)備仍以硬接點(diǎn)接入監(jiān)控系統(tǒng)）。其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1。 1．兩種接入模式的比較 保護(hù)裝置和故障錄波器接入子站系統(tǒng)的保護(hù)通信管理機(jī)一般有直接和間接接入兩種模式。兩種接入模式的特點(diǎn)見(jiàn)表1。 2．接入模式的選擇 考慮到遮山變子站接入的國(guó)內(nèi)外的保護(hù)種類繁多，同一廠家的不同類型的保護(hù)裝置都采用不同的規(guī)約，為了實(shí)現(xiàn)規(guī)約的統(tǒng)一化和標(biāo)準(zhǔn)化，最好采用間接接入的模式，即各廠家的保護(hù)裝置都通過(guò)自己的規(guī)約轉(zhuǎn)換器與子站的保護(hù)通信管理機(jī)通信，通訊規(guī)約采用標(biāo)準(zhǔn)的IEC60870-5-103規(guī)約，這樣可以大大降低接口的復(fù)雜程度，維護(hù)起來(lái)更加容易。但由于南陽(yáng)變是改造站，有些裝置早在1994年就已投運(yùn)，要求各廠家都采用各自的規(guī)約轉(zhuǎn)換器通信的難度較大，綜合遮山變的實(shí)際情況，決定采用直接接入模式。 另外，由于故障錄波數(shù)據(jù)量較大，所以調(diào)試時(shí)曾希望與故障錄波器通過(guò)以太網(wǎng)進(jìn)行通信，但YS-8A是1996年投運(yùn)的老產(chǎn)品，不支持網(wǎng)絡(luò)功能，只能通過(guò)串口進(jìn)行通信，這就大大增加了錄波數(shù)據(jù)讀取的時(shí)間，子站系統(tǒng)的性能受到影響。而據(jù)WGL-12廠家介紹錄波數(shù)據(jù)目前只能保存在裝置中不能送出，所以暫時(shí)無(wú)法取到WGL-12的錄波數(shù)據(jù)。 3．與主站的通信 為了能夠使故障發(fā)生后將所有的信息快速地傳送到主站端，遮山變子站與主站端采用了以太網(wǎng)方式進(jìn)行通信，通信規(guī)約采用標(biāo)準(zhǔn)的103規(guī)約，由于目前國(guó)家對(duì)子站和主站之間通信所采用的規(guī)約標(biāo)準(zhǔn)并沒(méi)有具體的定義，應(yīng)用服務(wù)數(shù)據(jù)單元符合（（DL/T-667-1999遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備及系統(tǒng)第5部分傳輸規(guī)約第103篇繼電保護(hù)設(shè)備信息接口配套標(biāo)準(zhǔn)），鏈路協(xié)議符合《OL/T634.5104-2002遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備及系統(tǒng)第5-104部分：傳輸規(guī)約采用標(biāo)準(zhǔn)傳輸子集的IEC60870-5-101網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)》，為今后方便過(guò)渡到IEC61850變電站通信網(wǎng)絡(luò)系列標(biāo)準(zhǔn)打下基礎(chǔ)。 （二）站控層 站控層設(shè)有系統(tǒng)服務(wù)器（Web服務(wù)器）和繼電保護(hù)工程師站各1臺(tái)，它與保護(hù)設(shè)備及自動(dòng)裝置間的通信通過(guò)保護(hù)通信管理機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)，與保護(hù)通信管理機(jī)通過(guò)以太網(wǎng)進(jìn)行通信。其結(jié)構(gòu)示意圖如圖2。 1．兩種結(jié)構(gòu)模式的比較 對(duì)整個(gè)子站系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，現(xiàn)在常用的有兩種模式：并行主站模式和前置機(jī)模式，下面是這兩種模式的比較： （1）并行主站模式 ①優(yōu)點(diǎn)：所有保護(hù)、故障錄波器和安全自動(dòng)裝置都直接上站內(nèi)局域網(wǎng)或通過(guò)保護(hù)通信管理機(jī)上站內(nèi)局域網(wǎng)，監(jiān)控系統(tǒng)和子站系統(tǒng)通過(guò)站內(nèi)局域網(wǎng)共享保護(hù)信息（各自的側(cè)重點(diǎn)不同），這樣不但提高了通訊效率，同時(shí)采用雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)將會(huì)提高系統(tǒng)的可用率。 ②缺點(diǎn)：監(jiān)控系統(tǒng)和子站系統(tǒng)以及站內(nèi)裝置必須在同一網(wǎng)段內(nèi)，設(shè)計(jì)時(shí)需考慮網(wǎng)絡(luò)安全，避免兩個(gè)系統(tǒng)互相影響，必須絕對(duì)保證繼電保護(hù)和故障錄波器以及安全自動(dòng)裝置的獨(dú)立、安全及可靠運(yùn)行。 （2）前置機(jī)模式 ①優(yōu)點(diǎn)：監(jiān)控系統(tǒng)與子站系統(tǒng)完全獨(dú)立成網(wǎng)，互不影響，容易保證兩套系統(tǒng)以及保護(hù)、錄波裝置的獨(dú)立、安全、可靠地運(yùn)行。 ②缺點(diǎn)：由于采用單網(wǎng)結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)可用率將比并行主站模式低。 2．結(jié)構(gòu)模式的選擇 綜上所述，由于南陽(yáng)遮山變是采用監(jiān)控系統(tǒng)的子站，監(jiān)控系統(tǒng)和故障信息系統(tǒng)都是同一公司的產(chǎn)品，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)就考慮到了兩個(gè)系統(tǒng)處于同一網(wǎng)段中的網(wǎng)絡(luò)安全問(wèn)題，從而有效避免了兩個(gè)系統(tǒng)的互相影響，可以保證保護(hù)和故障錄波器的安全可靠運(yùn)行，同時(shí)采用雙網(wǎng)系統(tǒng)也提高了系統(tǒng)的可用率，信息共享也容易實(shí)現(xiàn)，根據(jù)這種情況，遮山變子站系統(tǒng)采用了并行主站模式。 二、功能和特點(diǎn) 常規(guī)的變電站子站系統(tǒng)一般包括通信管理、保護(hù)管理、錄波管理、用戶管理等功能，且為單機(jī)系統(tǒng)，而遮山變子站采用c/S及B/S模式，有著較為突出的功能特點(diǎn)，見(jiàn)表2。 三、經(jīng)驗(yàn)與認(rèn)識(shí) （一）建設(shè)子站系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn) 目前，建設(shè)子站系統(tǒng)尚沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)可循，只能根據(jù)其本身特點(diǎn)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)專門的數(shù)據(jù)類型和應(yīng)用功能，弱化部分實(shí)時(shí)功能，不能完全照搬變電站監(jiān)控系統(tǒng)（SCADA/EMS）的功能和技術(shù)指標(biāo)要求。故障信息管理系統(tǒng)畢竟不是實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，沒(méi)必要對(duì)響應(yīng)時(shí)間、數(shù)據(jù)模型種類、輔助計(jì)算處理能力等提出過(guò)高要求。 （二）子站系統(tǒng)的作用和地位 繼電保護(hù)及故障信息管理系統(tǒng)子站在整個(gè)繼電保護(hù)及故障信息管理系統(tǒng)中像一座橋梁，一端連著各種保護(hù)裝置和故障錄波器，一端連著調(diào)度值班人員。在發(fā)生復(fù)雜電網(wǎng)事故特別在出現(xiàn)繼電保護(hù)異常動(dòng)作后，子站系統(tǒng)傳送的繼電保護(hù)事故信息，為調(diào)度值班人員進(jìn)，一步恢復(fù)電網(wǎng)提供支持，也是制定反事故措施的基礎(chǔ)，從而提高電網(wǎng)安全運(yùn)行水平，所以繼電保護(hù)及故障信息管理系統(tǒng)子站在變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中是不可替代的。 （三）與監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)系 對(duì)于500 kV及重要的220 kV變電站，設(shè)計(jì)規(guī)程都要求建立計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。因此，擺正繼電保護(hù)及故障信息管理系統(tǒng)子站與監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)系顯得尤為重要，既要做到軟硬件資源的合理配置，留有發(fā)展和擴(kuò)充的余地并做到雙方信息的共享，又要考慮到網(wǎng)絡(luò)的安全，避免兩個(gè)系統(tǒng)互相影響。 由于兩個(gè)系統(tǒng)的側(cè)重點(diǎn)不同，監(jiān)控系統(tǒng)主要是針對(duì)變電站運(yùn)行的正常監(jiān)控裝置，其采集的信息不能滿足事故分析，而且，由于保護(hù)和錄波信息的特殊性，使得監(jiān)控系統(tǒng)不可能處理所有的保護(hù)和錄波數(shù)據(jù)，因而把子站系統(tǒng)作為一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)是必要的，當(dāng)然它必須對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)留有數(shù)據(jù)接口，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享。 （四）界面的友好性和系統(tǒng)的二次開(kāi)發(fā) 應(yīng)根據(jù)用戶的具體要求，符合不同用戶的操作習(xí)慣，界面更加友好、操作更加簡(jiǎn)便，方便用戶自行定義、修改數(shù)據(jù)，并留有靈活的數(shù)據(jù)接口，方便用戶進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)的二次利用開(kāi)發(fā)，擴(kuò)展系統(tǒng)的應(yīng)用。 （五）通信規(guī)約 一定要采用標(biāo)準(zhǔn)通信規(guī)約，便于維護(hù)、擴(kuò)展和數(shù)據(jù)交換，決不可強(qiáng)調(diào)應(yīng)用的特殊性或?qū)Ｓ眯远远ㄒ?guī)約，否則會(huì)產(chǎn)生無(wú)窮后患。 四、結(jié)束語(yǔ) 近年來(lái)，國(guó)內(nèi)許多地區(qū)都在逐步建立獨(dú)立的保護(hù)信息網(wǎng)絡(luò)，不同程度地開(kāi)展了繼電保護(hù)及故障信息管理系統(tǒng)的試點(diǎn)工作，以利于加快對(duì)電網(wǎng)事故及保護(hù)異常的處理，增加反事故的手段，提高電網(wǎng)安全運(yùn)行的水平，本文提到的這套繼電保護(hù)及故障信息管理系統(tǒng)克服了以往子站系統(tǒng)單機(jī)運(yùn)行、功能簡(jiǎn)單等缺點(diǎn)，充分滿足了用戶的需求，并已在多個(gè)廠站投運(yùn)。