论文部分内容阅读
摘要：根据国内变电站的实际建设和配置情况、以前的工程经验以及调度人员的使用反馈从技术角度详细讨论了保护及故障信息管理系统的设计方案，包括网络结构设计、软件结构设计、数据库以及信息发布方式等，重点讨论了系统中最复杂、最重要的子站系统的设计思想。
关键词：变电站信息管理；系统子站系统；设计方案
中图分类号：TV文献标识码： A
引言
电网微机型继电保护和故障录波装置的广泛应用使传统继电保护信息收集汇报不能适应现代调度运行。基于通信网络和计算机技术的保护及故障录波信息管理系统应运而生。它是分布式高可靠性开放系统，即能在无人干预下长期稳定地运行；能适应各种接口类型和规约类型的微机智能保护装置，并可预见性的适应未来网络技术的发展。
1.系统结构
1.1变电站概况
根据保护的配置和分布情况,目前国内变电站主要有两种设计形式:一是保护集中式;二是保护下放式。本文设计的子站系统为后者:采集系统可据变电站情况由一、或多个子系统组合,各子系统将采集的信息统一格式后存于集中数据库中,由另外的远传系统统一上送到主站系统。
1.2应用功能
较之目前变电站普遍应用的监控系统,保护及故障录波信息管理系统应用功能的固有特点为:
①接入系统的二次设备一般只包含微机型保护装置和故障录波装置,而无其它二次设备。
②除监控系统所采集的保护事件信息外,还要采集保护装置的当前定值信息、线路及变压器保护的录波采样信息及故障报告信息、模拟和开关量通道的采样信息等系统通信数据量非常巨大。
③系统是为调度和保护专责人员提供现场装置运行信息的,实时性要求低于监控系统的要求,一般min 级即可。为安全计,该系统一般不提供对现场装置的遥控操作(录波装置遥控启动功能除外) 。
④因各厂家装置采用的通信接口、通信协议、数据格式不同,难有统一标准,故该系统的一项重要功能就是统一整理、翻译、归类各厂家的信息数据,转换成统一的格式发给信息用户。
⑤该系统采集的信息主要是提供给调度和保护专责人员,而一般不在变电站内工作,故应能够支持不同种类的长距离数据通信方式(主要是目前电力系统中使用较多的电话拨号和光纤以太网两种) 长距离通信方式。
⑥因所采集的信息量极大且种类繁多,故应有良好的信息分类检索接口,能够分析、处理故障信息,為工作人员分析故障提供参考依据。
2.网络结构
该系统完整的网络结构分为底、中间、顶3个层次。底层在变电站端，是子站系统与保护及故障录波装置间的网络连接层；中间层是从变电站端的子站系统到调度端的主站系统间的网络连接层；上层是调度端主站系统与各保护工程师站间的网络连接层。底层网络涉及的设备类型和通信接口类型多种多样，又是整个系统的信息源，最关键，也是本文重点讨论的。
2.1为简化系统结构、方便软件开发、减少维护工作,且因以太网接口目前应用最为普遍,在底层网络设计时将所有非以太网接口的设备接入子站系统之前,都经过一个前端接口转换器转换为标准以太网接口,再接入子站系统的以太网交换机上,完成子站系统与被接入设备间的物理连接。子站系统中的信息处理部分至少应包含信息采集和信息远传两单元。两单元间以数据库为媒介来交换信息数据,即由信息采信单元将采集到的信息即时保存了数据库中,当主站端向子站端请求数据时,信息远传单元根据主站端的请求条件,将数据库中的数据传送到主站端。子站端的信息远传单元至少应给主站端提供上述两种通信接口形式：以太网接口和Modem 电话拨号接口。为使系统安全、可靠，避免该系统的大量数据通信影响监控系统的实时性能，因此设计系统网络结构时应将监控系统的通信网络与本系统的通信网络在保护装置的通信接口处就完全分离，各走自己独立的通道，两系统间在下层尽可能不发生任何数据报联系，即保护及故障录波信息管理子站应直接由保护和故障录波装置而非监控系统来采集信息；同时监控系统也直接从保护装置而非保护及故障录波信息管理子站来采集信息。原因是保护及故障录波信息管理子站的实时性不能满足监控系统的要求；同时监控系统所采集的信息内容不能满足保护及故障录波信息管理子站的要求。但两系统所采集到的信息可以在上层共享，发布给调度端。
2.2中间层网络有光纤以太网和Modem 电话两种形式，前者为宽带网络，可靠性高、传输率高、实时在线，虽造价昂贵，仍为电力系统数据网络的发展方向和趋势，是保护及故障信息管理系统的首选网络，基于该网络的保护及故障信息管理系统可准实时的向调度端报告变电站内的运行状况。后者可用目前已经具备的电话网络，几乎无再建设的成本，但是其缺点是数据传输效率低、可靠性差，不能实时在线。它一般作为保护及故障信息管理系统的备用网络，在尚未建设完成光纤以太网的地区也可以暂时使用此种网络。基于此网络的保护及故障信息管理系统一般需要调度人员主动查询站内的状态，自动上报的实时性比较左且不能长期的实时在线。
2.3顶层网络目前主要采用以太网(局域网) ,由主站系统给局域网内的用户授权,允许各种不同的用户在自己的权限范围内访问系统内的相关信息。
3.软件结构
各厂家的保护和故障录波装置的通令规约多种多样,为便于软件开发、系统扩充、调试安装,与装置通信的程序宜采用模块化设计。根据现场保护和故障录波装置实际配置选择组合各个模块以采集相应装置的信息。采用这种设计方法在变电站需要增加、更换保护和故障录波装置时,只需要增加或更换相应的通信模块即可,系统的其它部分无需任何改动,大大减少维护工作量。系统数据库采用符合ANSI/ ISO 关系型SQL 标准的数据库,如Microsoft SQL Server 2000。该数据库系统支持网络分布模型。独立子站系统的信息远传应支持有、无调度主站系统两种方式。前者由调度主站软件定时向站端子站系统(如每15 s 1 次) 发出巡检请求,站端子站系统送采集到的新信息给主站系统,同时,主站系统可要求子站系统按指定条件上送相关信息;后者为基于目前最流行的Web信息发布技术的瘦客户模式,大子站系统的信息远传单元内建立一个Web 服务器,调度端的计算机只要能连接到子站系统的信息远传单元即可用Web 浏览器(如IE) 来浏览变电站内的信息,主站端无需安装任何软件,只是在打开浏览器浏览时,Web 页面是系统会自动下载并安装相应的数据分析处理控件,需要浏览相关信息(如故障录波的波形数据) 时,Windows 系统会自动调用相应的控件(如波形分析软件) 来打开和处理相应的数据。
4.主要技术特点
4.1Web 数据发布技术
领带瘦客户模式的Web 数据发布技术可使调度端(客户端) 无需安装和维护任何软件即可方便地浏览、查询和分析子站系统采集到的所有信息和数据。无主站系统时也可方便地使用子站系统。
4.2通信程序的模块化设计
与保护和故障录波分析装置通信程序的模块化设计,大大降低了变电站扩建和改造带来的系统维护和扩容成本。由于各模块独立工作使得一旦某个模块出现故障就不会扩散到整个系统,系统其它部分依然可正常工作以最大限度的缩小故障范围。
5.结语
综上所述，变电站系统的自动化是集成电路技术、微型机技术、通信技术在电力系统应用的必然结果，如果能够使变电站自动化系统更好的满足变电站的运行要求，能够更加安全可靠的服务于调度中心的指令，是我们的设计目标。
参考文献：
[1].DL/ T667219991 继电保护设备信息接口配套标准[ S] ,19991
[2].黄益庄.变电站自动化技术的发展方向[J].继电器，2008，36(6)：1－4.
关键词：变电站信息管理；系统子站系统；设计方案
中图分类号：TV文献标识码： A
引言
电网微机型继电保护和故障录波装置的广泛应用使传统继电保护信息收集汇报不能适应现代调度运行。基于通信网络和计算机技术的保护及故障录波信息管理系统应运而生。它是分布式高可靠性开放系统，即能在无人干预下长期稳定地运行；能适应各种接口类型和规约类型的微机智能保护装置，并可预见性的适应未来网络技术的发展。
1.系统结构
1.1变电站概况
根据保护的配置和分布情况,目前国内变电站主要有两种设计形式:一是保护集中式;二是保护下放式。本文设计的子站系统为后者:采集系统可据变电站情况由一、或多个子系统组合,各子系统将采集的信息统一格式后存于集中数据库中,由另外的远传系统统一上送到主站系统。
1.2应用功能
较之目前变电站普遍应用的监控系统,保护及故障录波信息管理系统应用功能的固有特点为:
①接入系统的二次设备一般只包含微机型保护装置和故障录波装置,而无其它二次设备。
②除监控系统所采集的保护事件信息外,还要采集保护装置的当前定值信息、线路及变压器保护的录波采样信息及故障报告信息、模拟和开关量通道的采样信息等系统通信数据量非常巨大。
③系统是为调度和保护专责人员提供现场装置运行信息的,实时性要求低于监控系统的要求,一般min 级即可。为安全计,该系统一般不提供对现场装置的遥控操作(录波装置遥控启动功能除外) 。
④因各厂家装置采用的通信接口、通信协议、数据格式不同,难有统一标准,故该系统的一项重要功能就是统一整理、翻译、归类各厂家的信息数据,转换成统一的格式发给信息用户。
⑤该系统采集的信息主要是提供给调度和保护专责人员,而一般不在变电站内工作,故应能够支持不同种类的长距离数据通信方式(主要是目前电力系统中使用较多的电话拨号和光纤以太网两种) 长距离通信方式。
⑥因所采集的信息量极大且种类繁多,故应有良好的信息分类检索接口,能够分析、处理故障信息,為工作人员分析故障提供参考依据。
2.网络结构
该系统完整的网络结构分为底、中间、顶3个层次。底层在变电站端，是子站系统与保护及故障录波装置间的网络连接层；中间层是从变电站端的子站系统到调度端的主站系统间的网络连接层；上层是调度端主站系统与各保护工程师站间的网络连接层。底层网络涉及的设备类型和通信接口类型多种多样，又是整个系统的信息源，最关键，也是本文重点讨论的。
2.1为简化系统结构、方便软件开发、减少维护工作,且因以太网接口目前应用最为普遍,在底层网络设计时将所有非以太网接口的设备接入子站系统之前,都经过一个前端接口转换器转换为标准以太网接口,再接入子站系统的以太网交换机上,完成子站系统与被接入设备间的物理连接。子站系统中的信息处理部分至少应包含信息采集和信息远传两单元。两单元间以数据库为媒介来交换信息数据,即由信息采信单元将采集到的信息即时保存了数据库中,当主站端向子站端请求数据时,信息远传单元根据主站端的请求条件,将数据库中的数据传送到主站端。子站端的信息远传单元至少应给主站端提供上述两种通信接口形式：以太网接口和Modem 电话拨号接口。为使系统安全、可靠，避免该系统的大量数据通信影响监控系统的实时性能，因此设计系统网络结构时应将监控系统的通信网络与本系统的通信网络在保护装置的通信接口处就完全分离，各走自己独立的通道，两系统间在下层尽可能不发生任何数据报联系，即保护及故障录波信息管理子站应直接由保护和故障录波装置而非监控系统来采集信息；同时监控系统也直接从保护装置而非保护及故障录波信息管理子站来采集信息。原因是保护及故障录波信息管理子站的实时性不能满足监控系统的要求；同时监控系统所采集的信息内容不能满足保护及故障录波信息管理子站的要求。但两系统所采集到的信息可以在上层共享，发布给调度端。
2.2中间层网络有光纤以太网和Modem 电话两种形式，前者为宽带网络，可靠性高、传输率高、实时在线，虽造价昂贵，仍为电力系统数据网络的发展方向和趋势，是保护及故障信息管理系统的首选网络，基于该网络的保护及故障信息管理系统可准实时的向调度端报告变电站内的运行状况。后者可用目前已经具备的电话网络，几乎无再建设的成本，但是其缺点是数据传输效率低、可靠性差，不能实时在线。它一般作为保护及故障信息管理系统的备用网络，在尚未建设完成光纤以太网的地区也可以暂时使用此种网络。基于此网络的保护及故障信息管理系统一般需要调度人员主动查询站内的状态，自动上报的实时性比较左且不能长期的实时在线。
2.3顶层网络目前主要采用以太网(局域网) ,由主站系统给局域网内的用户授权,允许各种不同的用户在自己的权限范围内访问系统内的相关信息。
3.软件结构
各厂家的保护和故障录波装置的通令规约多种多样,为便于软件开发、系统扩充、调试安装,与装置通信的程序宜采用模块化设计。根据现场保护和故障录波装置实际配置选择组合各个模块以采集相应装置的信息。采用这种设计方法在变电站需要增加、更换保护和故障录波装置时,只需要增加或更换相应的通信模块即可,系统的其它部分无需任何改动,大大减少维护工作量。系统数据库采用符合ANSI/ ISO 关系型SQL 标准的数据库,如Microsoft SQL Server 2000。该数据库系统支持网络分布模型。独立子站系统的信息远传应支持有、无调度主站系统两种方式。前者由调度主站软件定时向站端子站系统(如每15 s 1 次) 发出巡检请求,站端子站系统送采集到的新信息给主站系统,同时,主站系统可要求子站系统按指定条件上送相关信息;后者为基于目前最流行的Web信息发布技术的瘦客户模式,大子站系统的信息远传单元内建立一个Web 服务器,调度端的计算机只要能连接到子站系统的信息远传单元即可用Web 浏览器(如IE) 来浏览变电站内的信息,主站端无需安装任何软件,只是在打开浏览器浏览时,Web 页面是系统会自动下载并安装相应的数据分析处理控件,需要浏览相关信息(如故障录波的波形数据) 时,Windows 系统会自动调用相应的控件(如波形分析软件) 来打开和处理相应的数据。
4.主要技术特点
4.1Web 数据发布技术
领带瘦客户模式的Web 数据发布技术可使调度端(客户端) 无需安装和维护任何软件即可方便地浏览、查询和分析子站系统采集到的所有信息和数据。无主站系统时也可方便地使用子站系统。
4.2通信程序的模块化设计
与保护和故障录波分析装置通信程序的模块化设计,大大降低了变电站扩建和改造带来的系统维护和扩容成本。由于各模块独立工作使得一旦某个模块出现故障就不会扩散到整个系统,系统其它部分依然可正常工作以最大限度的缩小故障范围。
5.结语
综上所述，变电站系统的自动化是集成电路技术、微型机技术、通信技术在电力系统应用的必然结果，如果能够使变电站自动化系统更好的满足变电站的运行要求，能够更加安全可靠的服务于调度中心的指令，是我们的设计目标。
参考文献：
[1].DL/ T667219991 继电保护设备信息接口配套标准[ S] ,19991
[2].黄益庄.变电站自动化技术的发展方向[J].继电器，2008，36(6)：1－4.