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【摘 要】 提出电网保护综合自动化系统的概念，阐述系统结构，功能及实现方法。
【关键词】 电网；微机保护；综合自动化系统；应用
一、 概述
随着微机保护装置的广泛应用和变电站综合自动化水平的不断提高，各种智能设备采集的模拟量、开关量、一次设备状态量大大增加，运行人员可以从中获取更多的一、二次设备的实时信息。电网是一个不可分割的整体，对整个电网的一、二次设备信息进行综合利用，对保证电网安全稳定运行具有重大的意义。近几年，计算机和网络技术的飞速发展，使综合利用整个电网的一、二次设备信息成为可能。电网继电保护综合自动化系统就是综合利用整个电网智能设备所采集的信息，自动对信息进行计算分析，并调整继电保护的工作状态，以确保电网运行安全可靠的自动化系统，它可以实现以下主要功能：
（1）实现微机保护装置对系统运行状态的自适应。
（2）实现对各种复杂故障的准确故障定位。
（3）完成事故分析及事故恢复的微机保护辅助决策。
（4）实现微机保护装置的状态检修。
（5）对线路纵联保护退出引起的系统稳定问题进行分析，并提供解决方案。
（6）对系统中运行的微机保护装置进行可靠性分析。
二、系统构成
电网的结构和参数，可以从调度中心获得；一次设备的运行状态及输送潮流，可以通过EMS系统实时获得；保护装置的投退信息，由于必须通过调度下令，由现场执行，因此可以从调度管理系统获得，并从变电站监控系统得到执行情况的验证；保护装置故障及异常，可以从微机保护装置获得；电网故障信息，可以从微机保护及微机故障录波器获得。
通过以上分析，可以看出，实现电网微机保护综合自动化系统的信息资源是充分的。为了更好的利用信息资源，应建立客户/服务器体系的系统结构，按此结构将系统分解成几个部分，由客户机和服务器协作来实现上述主要功能。这样就可以实现最佳的资源分配及利用，减少网络的通信负担，提高系统运行的总体性能。
客户机设在变电站，主要实现以下功能：
1.管理与保护及故障录波器的接口，实现对不同厂家的保护及故障录波器的数据采集及转换功能。在正常情况下巡检保护的运行状态，接收保护的异常报告。在电网发生故障后接收保护和故障录波器的事故报告。
2.管理与监控系统主站的接口，查询现场值班人员投退保护的操作。
3.管理与远动主站的接口，将装置异常、保护投退及其它关键信息通过远动主站实时上送调度端。
4.执行数据处理、筛选、分析功能。实现对保护采集数据正确性的初步分析，筛选出关键信息。
5.管理及修改保护定值。
6.向服务器发出应用请求，并接收服务器反馈信息。
7.主动或按服务器要求传送事故报告，执行服务器对指定保护和故障录波器的查询。
服务器设在调度端，可由一台或多台高性能计算机组成，主要实现以下功能：
1.向客户机发送指令，接收并回答客户机的请求。
2.接收客户机传送的事故报告。
3.控制对EMS系统共享数据库的存取。获得一次设备状态、输送潮流及客户机通过远动主站上送调度端的信息。
4.通过调度运行管理信息系统获得调度员对保护的投退命令、设备检修计划等信息。
5.与继电保護管理信息系统交换保护配置、定值、服役时间、各种保护装置的正动率及异常率等信息，实现继电保护装置的可靠性分析。
6.执行故障计算程序、继电保护定值综合分析程序、事故分析程序、保护运行状态监测程序、稳定分析程序等应用软件。
由以上功能划分可以看出，客户机与服务器之间的数据交换量并不大，仅在电网发生故障后，由于与故障设备有关联的厂站的客户机需要向服务器传送详细的故障报告，才会出现较大的信息量。因此，客户机和服务器之间的联络，在目前条件下，完全可以采用调制解调器进行异步通信。将来如有条件，建议尽量采用广域网交换数据。
三、功能分析
1.实现继电保护装置对系统运行状态的自适应。
电网微机保护综合自动化系统只要在调度端的服务器安装故障计算及保护定值综合分析程序，依靠从EMS系统获得的系统一次设备的运行状态，就可以迅速准确的判断出当前保护装置整定值的可靠性，如出现部分后备保护定值不配合时，根据从调度管理系统获得的线路纵联保护及母差保护的投入情况，确定是否需要调整定值。如需要调整，可通过调度端服务器向变电站的客户机下达指令，由客户机动态修改保护定值，从而实现继电保护装置对系统运行状态的自适应。
2.实现对各种复杂故障的准确故障定位。
我们知道，得到的系统故障信息愈多，则对故障性质、故障位置的判断和故障距离的检测愈准确，因此，通过电网保护综合自动化系统，可以彻底解决这个问题。调度端数据库中，已经储备了所有一次设备参数、线路平行距离、互感情况等信息，通过共享EMS系统的数据，可以获得故障前系统一次设备的运行状态。故障发生后，线路两端变电站的客户机可以从保护和故障录波器搜集故障报告，上送到服务器。调度端服务器将以上信息综合利用，通过比较简单的故障计算，就可确定故障性质并实现准确的故障定位。
3.完成事故分析及事故恢复的微机保护辅助决策。
系统发生事故后，往往有可能伴随着其它保护的误动作。由于电网微机保护综合自动化系统搜集了故障前后系统一次设备的运行状态和变电站保护和故录的故障报告，可以综合线路两端保护动作信息及同一端的其它保护动作信息进行模糊分析，并依靠保护和故录的采样数据精确计算，从而能够迅速准确的做出判断，实现事故恢复的继电保护辅助决策。借助电网微机保护综合自动化系统，可以分析当前运行方式下保护的灵敏度及配合关系，并通过远程改定值，完成微机保护装置对系统事故运行状态的自适应。 4.实现微机保护装置的状态检修。
由于微机保护装置具有自检及存储故障报告的能力，因此，可以通过电网保护综合自动化系统实现继电保护装置的状态检修。具体做法如下：
A. 依靠微机保护的自检功能，可以发现保护装置内部的硬件异常。
B.变电站的客户机可以监视保护装置的开关量变位报告。
通过以上措施，可以加强状态检修，相应延长定期检修周期，使保护装置工作在最佳状态。同时，还可以提高维护管理水平，减轻微机保护工作人员的劳动强度，减少因为人员工作疏漏引起的误动作。
5.对线路纵联保护退出引起的系统稳定问题进行分析，并提供解决方案。
随着电网的发展，系统稳定问题日益突出。故障能否快速切除成为系统保持稳定的首要条件，这就对线路纵联保护的投入提出较高要求。借助电网微机保护综合自动化系统，我們可以完成以下工作。
A. 根据系统当前运行状态校验保护的配合关系。
B. 根据线路两侧定值确定不同点故障保护的切除时间。
C. 根据系统当前的运行方式、输送潮流、系统及机组的参数，结合故障切除时间，判断线路不同点故障时系统能否保持稳定。
D. 判断能否通过控制输送潮流保持系统稳定。
E. 反推系统保持稳定需要的故障切除时间。
F. 通过远程改定值，保证系统稳定及周围系统后备保护的配合。
6.对系统中运行的微机保护装置进行可靠性分析。
通过与微机保护管理信息系统交换保护配置、服役时间、各种保护装置的正动率及异常率等信息，电网保护综合自动化系统可以实现对微机保护装置的可靠性分析。特别是当某种保护或保护信号传输装置出现问题，并暂时无法解决时，通过将此类装置的可靠性评价降低，减轻系统对此类保护的依赖，通过远程调整定值等手段，实现周围系统保护的配合，防止因此类保护的拒动而扩大事故。
四、结束语
通过以上分析，我们可以看到电网微机保护综合自动化系统的实现，将给电网保护工作带来一次质的飞跃，它将能大大加强保护的效能和可靠性，对保证电网安全稳定运行具有重大的意义。希望今后科研、运行、设计人员加强对综合利用整个电网的一、二次设备信息的研究，争取尽快将此类系统投入电网运行。
【关键词】 电网；微机保护；综合自动化系统；应用
一、 概述
随着微机保护装置的广泛应用和变电站综合自动化水平的不断提高，各种智能设备采集的模拟量、开关量、一次设备状态量大大增加，运行人员可以从中获取更多的一、二次设备的实时信息。电网是一个不可分割的整体，对整个电网的一、二次设备信息进行综合利用，对保证电网安全稳定运行具有重大的意义。近几年，计算机和网络技术的飞速发展，使综合利用整个电网的一、二次设备信息成为可能。电网继电保护综合自动化系统就是综合利用整个电网智能设备所采集的信息，自动对信息进行计算分析，并调整继电保护的工作状态，以确保电网运行安全可靠的自动化系统，它可以实现以下主要功能：
（1）实现微机保护装置对系统运行状态的自适应。
（2）实现对各种复杂故障的准确故障定位。
（3）完成事故分析及事故恢复的微机保护辅助决策。
（4）实现微机保护装置的状态检修。
（5）对线路纵联保护退出引起的系统稳定问题进行分析，并提供解决方案。
（6）对系统中运行的微机保护装置进行可靠性分析。
二、系统构成
电网的结构和参数，可以从调度中心获得；一次设备的运行状态及输送潮流，可以通过EMS系统实时获得；保护装置的投退信息，由于必须通过调度下令，由现场执行，因此可以从调度管理系统获得，并从变电站监控系统得到执行情况的验证；保护装置故障及异常，可以从微机保护装置获得；电网故障信息，可以从微机保护及微机故障录波器获得。
通过以上分析，可以看出，实现电网微机保护综合自动化系统的信息资源是充分的。为了更好的利用信息资源，应建立客户/服务器体系的系统结构，按此结构将系统分解成几个部分，由客户机和服务器协作来实现上述主要功能。这样就可以实现最佳的资源分配及利用，减少网络的通信负担，提高系统运行的总体性能。
客户机设在变电站，主要实现以下功能：
1.管理与保护及故障录波器的接口，实现对不同厂家的保护及故障录波器的数据采集及转换功能。在正常情况下巡检保护的运行状态，接收保护的异常报告。在电网发生故障后接收保护和故障录波器的事故报告。
2.管理与监控系统主站的接口，查询现场值班人员投退保护的操作。
3.管理与远动主站的接口，将装置异常、保护投退及其它关键信息通过远动主站实时上送调度端。
4.执行数据处理、筛选、分析功能。实现对保护采集数据正确性的初步分析，筛选出关键信息。
5.管理及修改保护定值。
6.向服务器发出应用请求，并接收服务器反馈信息。
7.主动或按服务器要求传送事故报告，执行服务器对指定保护和故障录波器的查询。
服务器设在调度端，可由一台或多台高性能计算机组成，主要实现以下功能：
1.向客户机发送指令，接收并回答客户机的请求。
2.接收客户机传送的事故报告。
3.控制对EMS系统共享数据库的存取。获得一次设备状态、输送潮流及客户机通过远动主站上送调度端的信息。
4.通过调度运行管理信息系统获得调度员对保护的投退命令、设备检修计划等信息。
5.与继电保護管理信息系统交换保护配置、定值、服役时间、各种保护装置的正动率及异常率等信息，实现继电保护装置的可靠性分析。
6.执行故障计算程序、继电保护定值综合分析程序、事故分析程序、保护运行状态监测程序、稳定分析程序等应用软件。
由以上功能划分可以看出，客户机与服务器之间的数据交换量并不大，仅在电网发生故障后，由于与故障设备有关联的厂站的客户机需要向服务器传送详细的故障报告，才会出现较大的信息量。因此，客户机和服务器之间的联络，在目前条件下，完全可以采用调制解调器进行异步通信。将来如有条件，建议尽量采用广域网交换数据。
三、功能分析
1.实现继电保护装置对系统运行状态的自适应。
电网微机保护综合自动化系统只要在调度端的服务器安装故障计算及保护定值综合分析程序，依靠从EMS系统获得的系统一次设备的运行状态，就可以迅速准确的判断出当前保护装置整定值的可靠性，如出现部分后备保护定值不配合时，根据从调度管理系统获得的线路纵联保护及母差保护的投入情况，确定是否需要调整定值。如需要调整，可通过调度端服务器向变电站的客户机下达指令，由客户机动态修改保护定值，从而实现继电保护装置对系统运行状态的自适应。
2.实现对各种复杂故障的准确故障定位。
我们知道，得到的系统故障信息愈多，则对故障性质、故障位置的判断和故障距离的检测愈准确，因此，通过电网保护综合自动化系统，可以彻底解决这个问题。调度端数据库中，已经储备了所有一次设备参数、线路平行距离、互感情况等信息，通过共享EMS系统的数据，可以获得故障前系统一次设备的运行状态。故障发生后，线路两端变电站的客户机可以从保护和故障录波器搜集故障报告，上送到服务器。调度端服务器将以上信息综合利用，通过比较简单的故障计算，就可确定故障性质并实现准确的故障定位。
3.完成事故分析及事故恢复的微机保护辅助决策。
系统发生事故后，往往有可能伴随着其它保护的误动作。由于电网微机保护综合自动化系统搜集了故障前后系统一次设备的运行状态和变电站保护和故录的故障报告，可以综合线路两端保护动作信息及同一端的其它保护动作信息进行模糊分析，并依靠保护和故录的采样数据精确计算，从而能够迅速准确的做出判断，实现事故恢复的继电保护辅助决策。借助电网微机保护综合自动化系统，可以分析当前运行方式下保护的灵敏度及配合关系，并通过远程改定值，完成微机保护装置对系统事故运行状态的自适应。 4.实现微机保护装置的状态检修。
由于微机保护装置具有自检及存储故障报告的能力，因此，可以通过电网保护综合自动化系统实现继电保护装置的状态检修。具体做法如下：
A. 依靠微机保护的自检功能，可以发现保护装置内部的硬件异常。
B.变电站的客户机可以监视保护装置的开关量变位报告。
通过以上措施，可以加强状态检修，相应延长定期检修周期，使保护装置工作在最佳状态。同时，还可以提高维护管理水平，减轻微机保护工作人员的劳动强度，减少因为人员工作疏漏引起的误动作。
5.对线路纵联保护退出引起的系统稳定问题进行分析，并提供解决方案。
随着电网的发展，系统稳定问题日益突出。故障能否快速切除成为系统保持稳定的首要条件，这就对线路纵联保护的投入提出较高要求。借助电网微机保护综合自动化系统，我們可以完成以下工作。
A. 根据系统当前运行状态校验保护的配合关系。
B. 根据线路两侧定值确定不同点故障保护的切除时间。
C. 根据系统当前的运行方式、输送潮流、系统及机组的参数，结合故障切除时间，判断线路不同点故障时系统能否保持稳定。
D. 判断能否通过控制输送潮流保持系统稳定。
E. 反推系统保持稳定需要的故障切除时间。
F. 通过远程改定值，保证系统稳定及周围系统后备保护的配合。
6.对系统中运行的微机保护装置进行可靠性分析。
通过与微机保护管理信息系统交换保护配置、服役时间、各种保护装置的正动率及异常率等信息，电网保护综合自动化系统可以实现对微机保护装置的可靠性分析。特别是当某种保护或保护信号传输装置出现问题，并暂时无法解决时，通过将此类装置的可靠性评价降低，减轻系统对此类保护的依赖，通过远程调整定值等手段，实现周围系统保护的配合，防止因此类保护的拒动而扩大事故。
四、结束语
通过以上分析，我们可以看到电网微机保护综合自动化系统的实现，将给电网保护工作带来一次质的飞跃，它将能大大加强保护的效能和可靠性，对保证电网安全稳定运行具有重大的意义。希望今后科研、运行、设计人员加强对综合利用整个电网的一、二次设备信息的研究，争取尽快将此类系统投入电网运行。