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摘 要： 通过分析电网继电保护、开发和应用故障录波信息处理系统，以及了解细化国内现有的模式和应用情况，深度探讨这个系统中远程数据的传输、子站的设计、高层应用和信息组织等关键技术问题，同时也予以提出部分试验数据及其结论。
关键词： 继电保护；故障信息；数据传输；信息组织；高层应用接口
中图分类号：TM77 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2011）1220021－01
0 引言
近年来，继电保护及故障信息处理系统受到电网调度运行管理部门越来越多的重视。在故障时，该系统由子站负责搜集保护装置的保护动作信息和故障录波器的录波信息，通过网络实时传送到主站端，供调度和保护人员及时分析和处理，从而大大提高了电网故障的分析水平、事故处理效率以及故障信息的管理水平。近年来，该系统的作用得到了广泛的关注，它在电网多点故障和连锁误跳闸的情况下，优先及时地上传重要的异常信息到达省网调度端，从而为调度人员统一调度并对事故进行统一指挥提供了有效的依据。目前，国内对该系统的作用和定位已基本达成一致，但对系统的通信协议、硬件/软件平台结构布局、功能界定等方面有不同的理解。
1 系统概述
电网继电保护及故障信息处理系统是由子站系统、主站系统和连接二者的通信网络构成。一般地，为了不影响原有微机保护和录波装置的独立可靠运行，要求所有通信接口具备光电隔离措施，并尽可能地拥有瞬变干扰抑制能力和使用无源通信转换器；子站系统的可靠性要求等同于继电保护装置。子站系统安装于厂站现场，采用分布式结构，一般包含多个子站，每个子站一般由一台保护管理机或集控中心来完成站内装置信息的采集和通信。主站系统的主要任务是基于子站上传的信息进行故障告警、故障分析、故障处理、信息的归档和统计等。主站系统采用分布式的C/S结构，主要应用于地调或省调。
通信网络负责信息的远程传输。一般采用以电力数据专线网（SPDnet）
为主，公众电话交换网（PSTN）为辅的广域网通信方式。从整个系统看，子站系统侧重于信息的采集和通信，而主站系统侧重于信息的分析、处理和管理。
目前，由于高压电网的厂站内各种智能装置新旧不一，类型多样，装置的通信协议往往各自独立，子站系统需要解决如何将这些装置连接到保护管理机并进行数据通信、数据统一和数据同步的问题；从应用的角度上看，子站获得各种装置的信息是一定的，整个系统的作用主要体现在主站系统上。因此，主站系统的平台结构和功能界定对于整个系统功能的发挥具有重要作用。
2 硬件平台设计
2.1 主站系统的独立性。主站系统侧重于在电网发生故障后实时地进行故障处理和故障分析，EMS等侧重于电网正常运行时的实时监视和控制。因此，主站系统与EMS等现有系统应该是相互独立的，所以宜采用相对独立的硬件平台，以避免不同系统之间的干扰。
2.2 主站系统的可靠性。电网故障的突发性决定了主站系统必须具有很高的可靠性，以保证故障时故障信息的可靠上传。为此，采用冗余设计，设置两台服务器作为主/备用通信服务器，且每台通信服务器均可通过拨号网络或电力专线数据网络与子站系统通信。同时，通信服务器最好采用UNIX操作系统和基于UNIX的底层通信服务，因为UNIX具有Windows无可比拟的安全可靠性和灵活开放性。
2.3 主站系统的安全性。根据我国电力二次系统安全防护的总体要求，电网继电保护及故障信息处理主站系统的大多应用属于二级安全区的非控制生产区，而Web信息发布的应用应属于三级安全区的生产管理区。根据安全等级和防护水平的要求，主站系统的二级安全区与三级安全区之间应该设置安全隔离的硬件防火墙，并采取签名认证和数据过滤等措施。此外，为了防止主站系统的数据遭到网络黑客或病毒的侵扰，主站系统与外部系统之间应该采用安全的网络隔离方案。为此，主站系统的通信服务器与外部网络连接的网关上应该设置软/硬件防火墙。同时，数据库服务器宜采用主/备方式来保证数据安全。
3 软件平台设计
主站系统的软件平台功能要求完成与子站的通信，并把故障时子站上传的信息存人数据库，同时提供各种应用功能模块供主站用户及时地进行故障分析、处理及日常业务管理。因此，主站软件系统中的通信服务层、应用服务层和数据库三大模块是必需的。
主站系统软件平台有如下设计方案：采用3层软件体系结构，把通信服务层和应用服务层中的数据访问逻辑独立出来构成数据访问服务层。有以下特点：① 主站软件系统的可移植性大大增强。目前不同地区的主站系统往往采用不同类型的数据库，针对不同的数据库环境，方案只需对数据访间控制层进行修改。② 主站系统的用户级别访问控制更灵活。主站系统的用户包括保护、调度、安检和系统管理员等，不同用户具有不同的权限，这些权限在数据访问层更容易实现跟踪和控制。而且，该层也便于维护不同用户对公共数据的一致性。③ 大大简化了主站用户的计算机系统对数据库客户端环境的依赖。当然，这一方案必须保证数据访问服务层具有足够高的可靠性和稳定性。
4 应用功能设计
4.1 主站系统的信息划分闹。主站系统所处理的信息都来源于各个子站，从时间上可以划分为电网正常时的信息和电网故障时的信息。此外，还可以按照不同的角度对这些信息进行划分。
4.2 主站系统的应用功能划分。主站系统的作用主要定位于电网发生故障后实时/准实时的故障通知并进行故障判断、分析、处理和决策等，以及电网正常运行时对二次系统本身（而不是对一次电网）的实时监视、管理和控制。目前，由于继电保护及故障信息处理系统还处于推广和发展阶段，对于主站系统的应用功能划分还没有形成统一的看法。在对江苏和福建两省的主站系统实施过程中，在充分了解用户需求的基础上，结合对系统的理解，我们对主站系统的应用功能按以下方法进行划分，并已在实际系统中实现和应用。
5 结束语
子站通信、远程数据传输、信息组织和高层应用接口技术的试验结果表明，新的方案将使继电保护及故障录波信息处理系统更为实用化，并为提高继电保护自动化管理水平和电网事故分析与处理发挥重要的作用。
参考文献：
[1]赵自刚、黄华林、赵春雷等，继电保护运行与故障信息自动化管理系统，电力系统自动化，1999（19）.
[2]袁宇波、丁俊健等，基于Internet/Intranet的电网继电保护及故障信息管理系统，电力系统自动化，2001（17）.
[3]任雁铭、操丰梅、秦立军等，基于嵌入式以太网的变电站自动化系统通信网络，电力系统自动化，2001（17）.
[4]柳焕章、段献忠等，电力系统继电保护数据交换标准的探讨，电力系统自动化，2002（7）.
关键词： 继电保护；故障信息；数据传输；信息组织；高层应用接口
中图分类号：TM77 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2011）1220021－01
0 引言
近年来，继电保护及故障信息处理系统受到电网调度运行管理部门越来越多的重视。在故障时，该系统由子站负责搜集保护装置的保护动作信息和故障录波器的录波信息，通过网络实时传送到主站端，供调度和保护人员及时分析和处理，从而大大提高了电网故障的分析水平、事故处理效率以及故障信息的管理水平。近年来，该系统的作用得到了广泛的关注，它在电网多点故障和连锁误跳闸的情况下，优先及时地上传重要的异常信息到达省网调度端，从而为调度人员统一调度并对事故进行统一指挥提供了有效的依据。目前，国内对该系统的作用和定位已基本达成一致，但对系统的通信协议、硬件/软件平台结构布局、功能界定等方面有不同的理解。
1 系统概述
电网继电保护及故障信息处理系统是由子站系统、主站系统和连接二者的通信网络构成。一般地，为了不影响原有微机保护和录波装置的独立可靠运行，要求所有通信接口具备光电隔离措施，并尽可能地拥有瞬变干扰抑制能力和使用无源通信转换器；子站系统的可靠性要求等同于继电保护装置。子站系统安装于厂站现场，采用分布式结构，一般包含多个子站，每个子站一般由一台保护管理机或集控中心来完成站内装置信息的采集和通信。主站系统的主要任务是基于子站上传的信息进行故障告警、故障分析、故障处理、信息的归档和统计等。主站系统采用分布式的C/S结构，主要应用于地调或省调。
通信网络负责信息的远程传输。一般采用以电力数据专线网（SPDnet）
为主，公众电话交换网（PSTN）为辅的广域网通信方式。从整个系统看，子站系统侧重于信息的采集和通信，而主站系统侧重于信息的分析、处理和管理。
目前，由于高压电网的厂站内各种智能装置新旧不一，类型多样，装置的通信协议往往各自独立，子站系统需要解决如何将这些装置连接到保护管理机并进行数据通信、数据统一和数据同步的问题；从应用的角度上看，子站获得各种装置的信息是一定的，整个系统的作用主要体现在主站系统上。因此，主站系统的平台结构和功能界定对于整个系统功能的发挥具有重要作用。
2 硬件平台设计
2.1 主站系统的独立性。主站系统侧重于在电网发生故障后实时地进行故障处理和故障分析，EMS等侧重于电网正常运行时的实时监视和控制。因此，主站系统与EMS等现有系统应该是相互独立的，所以宜采用相对独立的硬件平台，以避免不同系统之间的干扰。
2.2 主站系统的可靠性。电网故障的突发性决定了主站系统必须具有很高的可靠性，以保证故障时故障信息的可靠上传。为此，采用冗余设计，设置两台服务器作为主/备用通信服务器，且每台通信服务器均可通过拨号网络或电力专线数据网络与子站系统通信。同时，通信服务器最好采用UNIX操作系统和基于UNIX的底层通信服务，因为UNIX具有Windows无可比拟的安全可靠性和灵活开放性。
2.3 主站系统的安全性。根据我国电力二次系统安全防护的总体要求，电网继电保护及故障信息处理主站系统的大多应用属于二级安全区的非控制生产区，而Web信息发布的应用应属于三级安全区的生产管理区。根据安全等级和防护水平的要求，主站系统的二级安全区与三级安全区之间应该设置安全隔离的硬件防火墙，并采取签名认证和数据过滤等措施。此外，为了防止主站系统的数据遭到网络黑客或病毒的侵扰，主站系统与外部系统之间应该采用安全的网络隔离方案。为此，主站系统的通信服务器与外部网络连接的网关上应该设置软/硬件防火墙。同时，数据库服务器宜采用主/备方式来保证数据安全。
3 软件平台设计
主站系统的软件平台功能要求完成与子站的通信，并把故障时子站上传的信息存人数据库，同时提供各种应用功能模块供主站用户及时地进行故障分析、处理及日常业务管理。因此，主站软件系统中的通信服务层、应用服务层和数据库三大模块是必需的。
主站系统软件平台有如下设计方案：采用3层软件体系结构，把通信服务层和应用服务层中的数据访问逻辑独立出来构成数据访问服务层。有以下特点：① 主站软件系统的可移植性大大增强。目前不同地区的主站系统往往采用不同类型的数据库，针对不同的数据库环境，方案只需对数据访间控制层进行修改。② 主站系统的用户级别访问控制更灵活。主站系统的用户包括保护、调度、安检和系统管理员等，不同用户具有不同的权限，这些权限在数据访问层更容易实现跟踪和控制。而且，该层也便于维护不同用户对公共数据的一致性。③ 大大简化了主站用户的计算机系统对数据库客户端环境的依赖。当然，这一方案必须保证数据访问服务层具有足够高的可靠性和稳定性。
4 应用功能设计
4.1 主站系统的信息划分闹。主站系统所处理的信息都来源于各个子站，从时间上可以划分为电网正常时的信息和电网故障时的信息。此外，还可以按照不同的角度对这些信息进行划分。
4.2 主站系统的应用功能划分。主站系统的作用主要定位于电网发生故障后实时/准实时的故障通知并进行故障判断、分析、处理和决策等，以及电网正常运行时对二次系统本身（而不是对一次电网）的实时监视、管理和控制。目前，由于继电保护及故障信息处理系统还处于推广和发展阶段，对于主站系统的应用功能划分还没有形成统一的看法。在对江苏和福建两省的主站系统实施过程中，在充分了解用户需求的基础上，结合对系统的理解，我们对主站系统的应用功能按以下方法进行划分，并已在实际系统中实现和应用。
5 结束语
子站通信、远程数据传输、信息组织和高层应用接口技术的试验结果表明，新的方案将使继电保护及故障录波信息处理系统更为实用化，并为提高继电保护自动化管理水平和电网事故分析与处理发挥重要的作用。
参考文献：
[1]赵自刚、黄华林、赵春雷等，继电保护运行与故障信息自动化管理系统，电力系统自动化，1999（19）.
[2]袁宇波、丁俊健等，基于Internet/Intranet的电网继电保护及故障信息管理系统，电力系统自动化，2001（17）.
[3]任雁铭、操丰梅、秦立军等，基于嵌入式以太网的变电站自动化系统通信网络，电力系统自动化，2001（17）.
[4]柳焕章、段献忠等，电力系统继电保护数据交换标准的探讨，电力系统自动化，2002（7）.