（電力系統(tǒng)及其自動化專業(yè)論文）地區(qū)電網(wǎng)智能調(diào)度中故障信息系統(tǒng)的研究.pdf

華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文 摘要 針對電力系統(tǒng)調(diào)度自動化系統(tǒng)的運行現(xiàn)狀，本文引入了電網(wǎng)智能決策支持系統(tǒng) ( 又稱“調(diào)度機器人”) 的思想，提出了一個面向地區(qū)電網(wǎng)智能調(diào)度系統(tǒng)的、基于統(tǒng) 一廣域數(shù)據(jù)信息平臺的故障信息系統(tǒng)的設(shè)計方案。論文以蘭州地區(qū)電網(wǎng)為研究對 象，采用d e l p h i 編程技術(shù)、s o l 語言并結(jié)合東方電子公司d f 8 0 0 2 數(shù)據(jù)平臺和o r a c l e 數(shù)據(jù)庫技術(shù)，解決了對電網(wǎng)智能調(diào)度系統(tǒng)中故障信息采集與處理中存在的問題，完 成了蘭州電網(wǎng)智能調(diào)度支持系統(tǒng)的一個子系統(tǒng)一一故障信息系統(tǒng)主站部分的開發(fā)。 該系統(tǒng)依據(jù)電網(wǎng)發(fā)生故障后，故障信息從子站向調(diào)度主站進行傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流 程，實現(xiàn)調(diào)度中心與變電站之間的信息交互，將保護動作信息和故障錄波數(shù)據(jù)等故 障信息與來自s c a d a 系統(tǒng)的保護、開關(guān)接點的變位信息相結(jié)合，建立成一個統(tǒng)一的 數(shù)據(jù)平臺，從而為電網(wǎng)調(diào)度和保護人員正確、快速處理電網(wǎng)事故提供信息支持和決 策參謀。本設(shè)計已經(jīng)在“蘭州地區(qū)電網(wǎng)智能決策支持系統(tǒng)”中得到實際應(yīng)用，項目 已通過國家電網(wǎng)公司鑒定，鑒定結(jié)論為“具有國際先進水平”。 關(guān)鍵字：電力系統(tǒng)，智能調(diào)度，故障信息系統(tǒng)，主站系統(tǒng)，通信規(guī)約 a b s t r a c t a c c o r d i n gt ot h ep r e s e n tr u n n i n gs t a t u so nt h ed i s p a t c h i n gs y s t e mo fe l e c t r i cp o w e r s y s t e m t h i sa r t i c l ei n t r o d u c e st h ei d e ao ft h ep o w e rg r i di n t e l l i g e n td e c i s i o n - m a k i n ga n d s u s t a i ns y s t e ma n dp r o p o s e st h ed e s i g na b o u ta ni d e ao ff a u l ti n f o r m a t i o ns y s t e m ( f i s ) b a s e do nau n i f o r md a t ap l a t f o r ma n df a c e df o rr e g i o n a lp o w e rg r i di n t e l l i g e n t d i s p a t c h i n gs y s t e m t h es y s t e ma p p l i e sd e l p h ia n ds q la n dv ca n do r a c l ed a t a b a s e c o m b i n i n gw i t ht h ed f s 0 0 2d a t ap l a t f o r mo fe a s te l e c t r o n i c sc o m p a n y ，s e t t l e ss o m ek e y i s s u e si nt h ec o l l e c t i o na n dd i s p o s a lo ft h ef a u l ti n f o r m a t i o ni np o w e rs y s t e m ，a c h i e v e s t h es t u d yo ft h es u b s y s t e mn a m e df a u l ti n f o r m a t i o ns y s t e m ( f i s ) i nt h ep o w e rg r i d i n t e l l i g e n td e c i s i o n m a k i n ga n ds u s t a i ns y s t e mo fl a n z h o u a c c o r d i n gt ot h ed a t af l o wf r o mt h es u b s t a t i o nt o t h ed i s p a t c h i n gs y s t e m ，t h e s y s t e ma c h i e v e st h ec o m m u n i c a t i o nb e t w e e nt h es u b s t a t i o nt ot h ed i s p a t c h i n gs y s t e m ， c o m b i n e st h ep r o t e c t i o na c t i o na n dt h ef a u l tr e c o r di n f o r m a t i o nw i t ht h es w i t c hc h a n g e i n f o r m a t i o no fs c a d as y s t e m ，p r o v i d e si n f o r m a t i o ns u p p o r ta n dd e c i s i o na s s i s t a n t t h i s d e s i g nh a sb e e na p p l i e di n t h ed e c i s i o n m a k i n ga n ds u s t a i ns y s t e mo fl a n z h o u t h e p r o j e c th a sp a s s e dt h ec h e c ko ft h en a t i o n a l 鰣dc o m p a n ya s t h er e s u ko f “h a v i n gt h e i n t e r n a t i o n a la d v a n c e dl e v e l ” k e yw o r d s ：p o w e rs y s t e m ，i n t e l l i g e n td i s p a t c h ，t h ef a u l ti n f o r m a t i o ns y s t e m ( f i s ) ， c o m m u n i c a t i o na g r e e m e n t l lc h e n g c h e n g ( e l e c t r i cp o w e rs y s t e ma n di t sa u t o m a t i o n ) d i r e c t e db yp r o l l i nl i i 聲明 本人鄭重聲明：此處所提交的碩士學(xué)位論文凋g 躬網(wǎng)待計私帕9 j 懈糾賀吲凳， 是本人在華北電力大學(xué)攻讀碩士學(xué)位期間，在導(dǎo)師指導(dǎo)下進行的研究工作和取得的研究 成果。據(jù)本人所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝之處外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā) 表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得華北電力大學(xué)或其他教育機構(gòu)的學(xué)位或證書而 使用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻均已在論文中作了明確的 說明并表示了謝意。 學(xué)位論文作者簽名：套9 11 l 壘 日期：妞：立：坐 關(guān)于學(xué)位論文使用授權(quán)的說明 本人完全了解華北電力大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：學(xué)校有權(quán)保管、 并向有關(guān)部門送交學(xué)位論文的原件與復(fù)印件；學(xué)?？梢圆捎糜坝?、縮印或其它復(fù)制手 段復(fù)制并保存學(xué)位論文；學(xué)?？稍试S學(xué)位論文被查閱或借閱：學(xué)?？梢詫W(xué)術(shù)交流為 目的，復(fù)制贈送和交換學(xué)位論文；同意學(xué)?？梢杂貌煌绞皆诓煌襟w上發(fā)表、傳播學(xué) 位論文的全部或部分內(nèi)容。 ( 涉密的學(xué)位論文在解密后遵守此規(guī)定) 作者簽名：導(dǎo)師簽名： 絲i 翻 華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文 1 1 課題研究意義及背景 第一章前言 隨著廠、網(wǎng)分開后電網(wǎng)運行模式的改變，對電網(wǎng)安全、經(jīng)濟運行的要求進一步 提高，調(diào)度員對電網(wǎng)進行調(diào)整控制的工作量越來越繁重，調(diào)度員的反映速度越來越 不能滿足電網(wǎng)運行的需要。目前電力系統(tǒng)調(diào)度自動化的高層應(yīng)用軟件( e m s ) 還處在 分布式獨立在線計算分析階段，需要調(diào)度人員被動調(diào)用進行計算分析，然后再由調(diào) 度員進行綜合決策，這使調(diào)度自動化軟件的應(yīng)用受到了一定的限制。如果利用智能 技術(shù)、信息技術(shù)和在線計算分析、協(xié)調(diào)調(diào)用決策技術(shù)等，研究復(fù)雜多變的電力系統(tǒng)，由 計算機系統(tǒng)代替調(diào)度員實時根據(jù)系統(tǒng)運行狀況協(xié)調(diào)調(diào)用各個高級應(yīng)用軟件，綜合生 成系統(tǒng)調(diào)整決策方案，輔助調(diào)度員進行生產(chǎn)運行指揮和事故處理。則這個計算機系統(tǒng) 不但具備調(diào)度員對電網(wǎng)運行和控制的經(jīng)驗和智慧，又具有計算機的速度和準(zhǔn)確度， 那么調(diào)度員對系統(tǒng)運行的監(jiān)督和控制水平將會有很大程度的改進和提高。 基于以上的考慮，華北電力大學(xué)楊以涵教授提出，電網(wǎng)運行決策支持系統(tǒng)( 又稱 “調(diào)度機器人”) 是應(yīng)時而生的控制中心智能系統(tǒng)，是“為調(diào)度員配備的高智能、高 速度、高質(zhì)量、協(xié)助調(diào)度員對電網(wǎng)進行實時調(diào)整和控制的智能實時決策支持系統(tǒng)”。 在該系統(tǒng)中，調(diào)度員和決策系統(tǒng)同時經(jīng)信息平臺接受系統(tǒng)的廣域網(wǎng)信息，對電網(wǎng)運 行狀態(tài)進行實時監(jiān)視。在電網(wǎng)穩(wěn)定運行時，決策系統(tǒng)自動調(diào)用相應(yīng)的高級應(yīng)用軟件， 對正常運行的電網(wǎng)進行實時安全、經(jīng)濟運行狀態(tài)評估，向調(diào)度員提供最佳運行的調(diào) 整決策方案，調(diào)度員參考調(diào)整方案對系統(tǒng)進行調(diào)整操作，直至將電網(wǎng)運行調(diào)整到最 佳狀態(tài)。調(diào)度員也可實時向決策支持咨詢系統(tǒng)運行的相關(guān)情況。在電網(wǎng)發(fā)生故障時， 決策系統(tǒng)判斷故障原因、類型、地點，向調(diào)度員提供故障恢復(fù)方案，由調(diào)度員進行 恢復(fù)操作。 調(diào) 度 機 器 人 緊急控制1 ；息 傳統(tǒng)e m s 控制方式智能e m s 控制方式 圖卜1 目前調(diào)度控制方式和智能控制方式的區(qū)別 圖卜1 說明了目前調(diào)度的控制方式和調(diào)度機器人控制方式區(qū)別。從決策系統(tǒng)的 l 華北電力人學(xué)碩士學(xué)位論文 控制方式可以看到，對e m s 應(yīng)用軟件進行自主協(xié)調(diào)調(diào)用并在電網(wǎng)故障時為調(diào)度員提 供故障診斷和恢復(fù)的決策方案是智h 。e i d s 區(qū)別于傳統(tǒng)e m s 的關(guān)鍵之。 以往的電網(wǎng)故障診斷和恢復(fù)程序般以開關(guān)變位信息為診斷依據(jù)，但是僅僅依 靠這些信息，在系統(tǒng)發(fā)生復(fù)雜故障或開關(guān)、保護存在較多誤動、拒動以及因信道干 擾而發(fā)生信息丟失等諸多不確定因素的時候，診斷的準(zhǔn)確性往往受到很大的影響。 很多研究者提出基于開關(guān)跳閘信號、保護動作信息及故障錄波信息進行分層式故障 診斷的思想，即利用故障錄波信息迸彳亍故障分析并對傈護動作進行分析評價，根據(jù) 保護動作的分析結(jié)果可以修正誤動、拒動的保護動作信息，從而進行更加準(zhǔn)確的故 障診斷“1 。這種診斷電網(wǎng)故障方法的關(guān)鍵在子診斷所需信息的采集。現(xiàn)在隨著電 力系統(tǒng)自動化水平的日益提高，電力系統(tǒng)中投入電網(wǎng)的各種微機型的保護裝置、自 動裝置、故障錄波器等設(shè)備越來越多，在發(fā)生故障時這些裝置將記錄大量的數(shù)據(jù)和 信息，因此需要及時采集和處理這些故障信息，并且將它們與其他數(shù)據(jù)信息相結(jié)合 完成保護動作評價、故障診斷、事故分析等工作，輔助調(diào)度人員對敖障作出分析和 判斷，從而實現(xiàn)電網(wǎng)故障的自動診斷，提高故障的正確判斷率。 我們將這種實現(xiàn)繼電保護及故障錄波器信息采集與處理的系統(tǒng)稱之為“故障信息 系統(tǒng)”，它的主要作用是在系統(tǒng)發(fā)生故障后采集微機保護動作的數(shù)據(jù)、故障錄波數(shù)據(jù) 并進行分析處理提供給調(diào)度端數(shù)據(jù)平臺，與s c a d a 系統(tǒng)采集的系統(tǒng)其他數(shù)據(jù)相結(jié)合， 進行統(tǒng)一監(jiān)測和管理，作為為故障診斷等其他高級應(yīng)用服務(wù)的信息源。主站數(shù)據(jù)庫 接收來自故障信息系統(tǒng)的故障信息，弗共享e m s 數(shù)據(jù)庫的部分信息，組成統(tǒng)數(shù)據(jù) 平臺( 即廣域信息數(shù)據(jù)平臺) ，由平臺為高級應(yīng)用提供統(tǒng)接口，形成整個系統(tǒng)的廣 域信息數(shù)據(jù)平臺，為決策系統(tǒng)的高級應(yīng)用軟件提供數(shù)據(jù)信息。 a g e n t 協(xié)調(diào)調(diào)用各類軟件l 介丁下 e m s 應(yīng)用軟件故障診斷j u 恢復(fù)程序 彳r彳f 廣域信息數(shù)據(jù)平臺 1 一產(chǎn)可p s c a d a 數(shù)據(jù)采集l故障信息系統(tǒng) s c a d a 四遙數(shù)據(jù)保護裝量和錄波數(shù)據(jù) 圖卜2 故障信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)流程 本文主要對電網(wǎng)故障信息系統(tǒng)進行相應(yīng)的研究。 華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文 1 2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及目前存在的問題 自從美國科學(xué)家提出“數(shù)字地球”以來，電力行業(yè)引入了大量的先進的技術(shù)理 念，并有了長足的發(fā)展。9 0 年代末，美國首先提出了“自動調(diào)度”的思想，并逐步 納入了美國電力災(zāi)難恢復(fù)的框架體系之中。研究人員在總結(jié)當(dāng)前電網(wǎng)運行水平與經(jīng) 驗的基礎(chǔ)上，提出了面對新環(huán)境的現(xiàn)代電力系統(tǒng)調(diào)度中心構(gòu)件模型。在這些模型中， 無一例外的強調(diào)信息和智能的重要作用，都倡導(dǎo)把當(dāng)代計算機技術(shù)、通信技術(shù)和決 策支持技術(shù)應(yīng)用于電力行業(yè)。在這些研究中，都強調(diào)了高速、大容量的廣域網(wǎng)電力 通信這一基礎(chǔ)性工作對于今后電力系統(tǒng)調(diào)度的重要意義。 國內(nèi)方面，我國盧強院士提出了“數(shù)字電力系統(tǒng)”的概念。3 ，數(shù)字電力系統(tǒng)概 念包括對電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)、正常運行情況下，自動化系統(tǒng)對電力系統(tǒng)的監(jiān)視，預(yù)防， 優(yōu)化等等；華北電力大學(xué)( 北京) 的楊以涵教授領(lǐng)導(dǎo)科研組在數(shù)字電力系統(tǒng)概念的基 礎(chǔ)上，主要從電網(wǎng)故障和安全方面開展了深入的研究工作，逐步構(gòu)建了基于穩(wěn)態(tài)信 息和故障信息的“調(diào)度機器人”的思想和體系。 故障信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息是“調(diào)度機器人”系統(tǒng)數(shù)據(jù)來源的個重要組成部分。 故障信息系統(tǒng)的信息來源為安裝在電網(wǎng)中各運行廠站的微機保護裝置、安全自動裝置和 故障錄波器( 具體數(shù)據(jù)類型參見2 1 節(jié)) 。國內(nèi)微機繼電保護和故障錄波器以及其他一 些智能裝置在電力系統(tǒng)已經(jīng)廣泛投入使用。對于傳輸故障信息的通信網(wǎng)，全國電 力調(diào)度系統(tǒng)“十五”發(fā)展計劃綱要明確要求，利用數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸電網(wǎng)事故信息和 繼電保護信息，實現(xiàn)2 2 0 千伏及以上主干電網(wǎng)的故障錄波數(shù)據(jù)的自動遠傳和綜合分 析，使調(diào)度可以迅速準(zhǔn)確地掌握電網(wǎng)故障時的情況以及繼電保護姨置的動作行為， 及時分析和處理電網(wǎng)事故。這些為建立故障信息系統(tǒng)提供了有力的數(shù)據(jù)保障。 近些年國內(nèi)有越來越多的變電站敷設(shè)了光纖通道，高速專用電力通訊網(wǎng)絡(luò)已初 步形成。另外，隨著通信技術(shù)的發(fā)展，電網(wǎng)調(diào)度端已經(jīng)可以隨時收集分布在各個廠站 的保護和故障錄波器的信息，到目前為止，各網(wǎng)( 省) 調(diào)已經(jīng)相繼完成以實現(xiàn)全網(wǎng)保 護和故障錄波數(shù)據(jù)遠傳為主要目標(biāo)的聯(lián)網(wǎng)工作，這些都為開發(fā)電網(wǎng)故障信息處理系 統(tǒng)提供了廣闊的平臺。經(jīng)過近些年的理論研究與實踐，電網(wǎng)故障信息系統(tǒng)的開發(fā)和 應(yīng)用也取得了一定的進展”“”1 。但是，還存在許多問題需要解決，如子站系統(tǒng)設(shè)備 的不同廠家的規(guī)約轉(zhuǎn)換，主站系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的合理設(shè)計、數(shù)據(jù)共享，以及故障信息自身 的可拓展性都存在一定缺陷。更主要的是，故障信息的充分利用方面也存在很大不 足，主要表現(xiàn)在：雖然實現(xiàn)了故障信息傳送到調(diào)度中心，但是大部分高級分析功能， 如故障診斷，只是簡單地將功能模塊從舊系統(tǒng)移植到新的系統(tǒng)中，沒有充分發(fā)揮聯(lián) 網(wǎng)后系統(tǒng)信息全面，計算能力強的優(yōu)勢；如何對故障信息系統(tǒng)采集上傳的保護動作 信息、故障錄波信息和定值信息進行數(shù)據(jù)分析和存儲，并在此基礎(chǔ)上利用這些綜合 華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文 信息進行故障診斷和恢復(fù)，仍有待于進一步研究。 文獻1 1 1 介紹了河北南網(wǎng)建成的繼電保護運行與故障信息自動化管理系統(tǒng)，主要 介紹了該系統(tǒng)的實現(xiàn)方案、配置和功能，分析了系統(tǒng)對站端信息的需求，與遠動系 統(tǒng)、變電站監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)系以及系統(tǒng)中管理機的作用，并對通信接口設(shè)計和數(shù)據(jù)規(guī) 范處理進行了說明。 文獻【2 1 就湖南電網(wǎng)的故障信息采集系統(tǒng)進行了設(shè)計，并已投入試運行。但是通道 的質(zhì)量問題、載波通道的傳輸速度問題、通信軟件的糾錯能力問題等還有待解決， 而且如何用采集所得的信息對故障進行分析處理也沒有詳盡的論述。 文獻1 7j 從理論上闡述了電網(wǎng)故障信息綜合應(yīng)用系統(tǒng)的研制思想，給出了軟件的 整體框架，說明了各組成模塊的功能劃分，介紹了基本工作流程，并對系統(tǒng)實現(xiàn)中的 相關(guān)問題進行了介紹。但還沒有進行實用化研究。 文獻【8 1 對故障錄波和保護裝置聯(lián)網(wǎng)方式進行了研究，對繼電保護運行及故障信 息自動化管理系統(tǒng)提出了設(shè)想及方案，并且對各個模塊的功能進行了闡述。 文獻 9 】介紹了江西電網(wǎng)故障信息處理及控制系統(tǒng)的設(shè)計思想和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，其中 子站管理機可以把不同類型的微機裝置的通信協(xié)議都轉(zhuǎn)換為i e c 6 0 8 7 0 5 一1 0 3 標(biāo)準(zhǔn)， 子站更具有更強的開放性。主站的功能介紹也很全面，并且已經(jīng)進入實際運行階段。 文獻【i o 】提出了繼電保護及故障信息管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)由主站系統(tǒng)與若干個子站 系統(tǒng)組成，子站系統(tǒng)接入保護及故障錄波器并完成協(xié)議轉(zhuǎn)換，同時將數(shù)據(jù)上傳到調(diào) 度端：主站系統(tǒng)實現(xiàn)所有上傳數(shù)據(jù)的分類顯示與管理，并提供故障測距、錄波數(shù)據(jù)分 析等電力系統(tǒng)高級應(yīng)用模塊。但是目前該系統(tǒng)仍存在子站系統(tǒng)協(xié)議轉(zhuǎn)換復(fù)雜、不同 廠家的主站與子站系統(tǒng)無法兼容等問題。 文獻【1 1 】論述了專設(shè)的故障錄波信息采集系統(tǒng)對事故分析和處理的重要意義， 但是對于分析方法并沒有進行詳盡的說明。 文獻【1 2 1 提出了一種虛擬保護的診斷思想，理論上建立了相應(yīng)的面診斷模型，有 效的彌補了利用開關(guān)和保護信息的局限性。并且按照信息的優(yōu)先級提出了分層診斷 的思想。 文獻1 3 】提出了軟保護的恩想，開發(fā)了一種基于故障錄波信息的調(diào)度端電網(wǎng)診 斷系統(tǒng)軟件，并且進行了大量的仿真試驗，具有一定的診斷精度何實用性。 文獻【1 4 】用故障錄波圖分析了柳州電網(wǎng)l o k v 變電站某主變差動保護跳閘原因， 縮短了查找故障的時間。 另外，國內(nèi)也出現(xiàn)了一些成形的故障信息系統(tǒng)的產(chǎn)品：如浙江省電力調(diào)度中心 2 0 0 2 年7 月開始與杭卅i 國電信息技術(shù)有限公司合作開發(fā)浙江省繼電保護故障信息處 理系統(tǒng)，內(nèi)嵌i e c 一6 1 8 5 0 ，i e c 一6 1 9 7 0 。2 0 0 4 年1 2 月7 日，河南省f i s 2 0 0 0 繼電保 護及故障信息系統(tǒng)通過現(xiàn)場驗收，這幾個系統(tǒng)都有定的實用化意義，也對故障信息 系統(tǒng)的研究應(yīng)用提供了寶貴的實踐經(jīng)驗。 4 華北電力人學(xué)碩士學(xué)位論文 快速而準(zhǔn)確的故障分析和故障診斷需要以實時詳盡的故障信息為基礎(chǔ)，我們 設(shè)計實施的電網(wǎng)故障信息處理系統(tǒng)的主要作用在于當(dāng)一次系統(tǒng)發(fā)生故障，二次裝置 因為故障發(fā)生一系列動作時，快速地將保護和故障錄波器的信息上傳到調(diào)度端，并 且對這些數(shù)據(jù)信息進行分類存儲和應(yīng)用，與s c a d a 系統(tǒng)的保護、開關(guān)接點的變位信 息相結(jié)合，輔助調(diào)度人員及時對故障進行分析處理。 1 3 論文研究的主要工作 本文在詳細分析電力系統(tǒng)故障信息系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，基于地區(qū)電網(wǎng)智 能決策支持系統(tǒng)的思想，研究了電網(wǎng)故障信息系統(tǒng)的方案，并且完成了主站部分的 設(shè)計。 論文的重點是故障信息系統(tǒng)的主站部分。故障信息處理系統(tǒng)的先進性，很大程 度上取決于主站端的應(yīng)用模塊是否完備、功能是否強大。由故障信息系統(tǒng)采集上來 的數(shù)據(jù)和信息如何進行管理、怎樣進行利用，是故障信息處理系統(tǒng)所主要面臨的問 題。本論文主要開展了以下幾個方面的工作： ( 1 ) 基于蘭州地區(qū)電網(wǎng)模型，對電網(wǎng)故障信息系統(tǒng)進行總體結(jié)構(gòu)設(shè)計和功能分析。 ( 2 ) 基于對故障信息處理系統(tǒng)的子站采集的故障信息的初步分析和分類，對主站 子站之間的信息交互方式及傳輸方式進行設(shè)計。 ( 3 ) 基于系統(tǒng)的廣域信息平臺，進行數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)的設(shè)計，提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式。 對故障信息系統(tǒng)采集的保護動作數(shù)據(jù)、故障錄波數(shù)據(jù)等故障信息進行分類存 儲和管理； ( 4 ) 實現(xiàn)了對基于c o m t r a d e 規(guī)約的故障錄波數(shù)據(jù)的分析處理。 ( 5 ) 應(yīng)用s q l 語言、o r a c l e 數(shù)據(jù)庫、d e l p h i 程序語言等研究和開發(fā)故障信息主站 系統(tǒng)在線軟件。 ( 6 ) 提出對故障信息進行合理性校驗和分析的問題。 華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文 第二章理論基礎(chǔ) 本文在建立電網(wǎng)故障信息主站系統(tǒng)的過程中，主要涉及以下理論知識 ( 1 ) 電網(wǎng)故障信息的具體來源和分類 ( 2 ) 廣域信息平臺 ( 3 ) 規(guī)約問題 2 1 故障信息分析 由于本文所建立的故障信息系統(tǒng)是作為調(diào)度機器人系統(tǒng)故障數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)來源， 所以盡可麓的提供完整的故障數(shù)據(jù)是該系統(tǒng)的主要功能。系統(tǒng)的故障信息除了由 s c a d a 系統(tǒng)提供的開關(guān)、刀閘動作信息外。還包括故障信息系統(tǒng)所記錄的裝置運行 狀態(tài)信息、異常告警信息、保護動作信息以及故障錄波裝置記錄的故障信息，主站 系統(tǒng)按照不同的標(biāo)準(zhǔn)可以有不同的分類方法： 1 按照采集數(shù)據(jù)的裝置不同進行分類： ( 1 ) 繼電保護裝置信息 由于繼電保護裝置的類型、所用技術(shù)、生產(chǎn)年代、生產(chǎn)廠家等有所差別，子站 所能收集并上送的信息并不完全相同。一般來說，子站應(yīng)上送的保護裝置信息主要 有： a ) 保護的運行定值、當(dāng)前運行定值區(qū)( 可暫不考慮) ； b ) 保護的動作信號、動作時間以及故障相別、故障測距； c ) 保護故障時的擾動數(shù)據(jù)記錄； d ) 保護的自檢信息； e ) 保護的當(dāng)前壓板狀態(tài)及相關(guān)開入量； f ) 保護的當(dāng)前模擬量； g ) 其它必要信息。 ( 2 ) 故障錄波器信息 電力系統(tǒng)中的故障錄波裝置可以記錄因短路故障、系統(tǒng)振蕩、頻率崩潰等大擾 動引起的系統(tǒng)電流、系統(tǒng)電壓及其導(dǎo)出量，如系統(tǒng)頻率、有功、無功的全過程變化 現(xiàn)象，同時還記錄繼電保護與安全自動裝置的動作行為，斷路器的跳合閘時間和重 合閘是否成功等情況。般來說，子站應(yīng)上送的故障錄波器信息主要有： a ) 故障錄波器運行狀態(tài)信息； b ) 故障錄波器的工作參數(shù)、運行定值及相關(guān)國標(biāo)規(guī)定的導(dǎo)出量； 6 華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文 c ) 指定時間段內(nèi)的錄波文件列表： d ) 故障時的簡要錄波分析報告及符合c o m t r a d e 格式的錄波數(shù)據(jù)文件； e ) 其它必要信息。 ( 3 ) 安全自動裝置信息 自動重合閘、各自投、過負荷等安全自動裝置的動作信息。 ( 4 ) 配置信息 各個子站二次裝置的配置信息。 2 按照狀態(tài)量信息、模擬量信息等分類： ( 1 ) 狀態(tài)量信息 狀態(tài)量主要有裝置動作信息( 包括元件啟動、出口等) 、裝置開入量信息以及 裝置( 包括子站) 內(nèi)部產(chǎn)生的異常告警信息等。狀態(tài)量信息可能是突發(fā)的、暫態(tài)性 的，如動作信號，也可能是持續(xù)性的，如開入量所對應(yīng)的觸點位置。 ( 2 ) 模擬量信息 模擬量主要是裝置量測的電壓、電流、功率、頻率、故障點距離等信息。 ( 3 ) 故障錄波數(shù)據(jù)文件 故障錄波數(shù)據(jù)文件主要指符合c o m t r a d e 標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)文件。 ( 4 ) 其他信息 其他信息主要有定值、帶參數(shù)的保護動作報告、操作過程及結(jié)果記錄、行波測 距結(jié)果以及其他帶有狀態(tài)量、測量值、字符串等的信息。 2 2 廣域信息平臺 廣域信息平臺可以看作是整個決策系統(tǒng)的信息中心，決策系統(tǒng)的高級應(yīng)用軟件的 數(shù)據(jù)來源。在建立廣域信息平臺時有幾個問題必須要考慮： ( 1 1 廣泛的數(shù)據(jù)接入 不論是s c a d a 采來的實時數(shù)據(jù)、故障信息系統(tǒng)提供的故障數(shù)據(jù)、e m s 的分析 數(shù)據(jù)、m i s 系統(tǒng)的管理數(shù)據(jù)，還是各系統(tǒng)各自產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，都由各自的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 自行維護和管理，它們是分散異構(gòu)的，數(shù)據(jù)集成度和共享程度都很低，導(dǎo)致系統(tǒng)數(shù) 據(jù)可用率低。建立系統(tǒng)得廣域信息數(shù)據(jù)平臺，可以將目前電網(wǎng)運行中的所有數(shù)據(jù)全 部接入，同時預(yù)留余地，適應(yīng)系統(tǒng)以后的發(fā)展。 ( 2 ) 統(tǒng)一的數(shù)據(jù)接口 分散的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)并不提供數(shù)據(jù)共享的工具，各個系統(tǒng)的開放性非常差。目前 設(shè)計的軟件系統(tǒng)通常包括許多不同的模塊，各個模塊僅分析電力系統(tǒng)運行的一個或 幾個方面，可能需要不同格式的數(shù)據(jù)輸入。專門數(shù)據(jù)庫( e m s d m s 支撐系統(tǒng)) 大 都僅僅針對e m s t d m s 系統(tǒng)專有的功能和特性要求設(shè)計和開發(fā)的，用戶只能按照開 華北電力大學(xué)碩十學(xué)位論文 發(fā)者預(yù)先定義的數(shù)據(jù)模式和結(jié)構(gòu)輸入數(shù)據(jù)，難以滿足用戶以及應(yīng)用軟件不斷發(fā)展的 要求，且限制了第三方設(shè)計軟件和增加應(yīng)用，給用戶造成升級和移植的不便，極大 地增加了開發(fā)和維護的費用，甚至?xí)?dǎo)致系統(tǒng)重新設(shè)計開發(fā)的災(zāi)難性后果。廣域信 息平臺要解決數(shù)據(jù)共享，建立統(tǒng)數(shù)據(jù)接口的問題。 ( 3 ) 高效的存取效率和使用需求的統(tǒng)一 擁有廣泛的數(shù)據(jù)，提供統(tǒng)一的接口，這是廣域信息系統(tǒng)生存的條件。而數(shù)據(jù)存 耿效率是決定廣域信息系統(tǒng)性能的最主要方面。對于實時和非實時的數(shù)據(jù)我們采用 不同的策略。實時數(shù)據(jù)由于要求的實時性較高，應(yīng)重點考慮時間問題，功能是次要 的a 非實時數(shù)據(jù)則側(cè)重于數(shù)據(jù)格式的合理設(shè)計和結(jié)構(gòu)的完整性，從而達到數(shù)據(jù)利用 的高效性。 ( 4 ) 分層、分類的數(shù)據(jù)分析 有了統(tǒng)一格式和結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)來源，對數(shù)據(jù)的分層、分類分析結(jié)果是決策的最重 要最直觀的依據(jù)了。分析的工具可以采用o l a p 技術(shù)和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)。o l a p 從數(shù) 據(jù)的表面出發(fā)，為決策人員提供多維的視角。數(shù)據(jù)挖掘是從存放在數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)倉 庫或其它信息庫中的大量數(shù)據(jù)中挖掘有趣的知識的過程。 2 3 規(guī)約介紹 規(guī)約問題不僅涉及子站與站內(nèi)所有微機保護及故障錄波器之間的信息傳送， 還涉及子站與主站之間的信息傳送不同廠家不同類型微機裝置的通訊規(guī)約、信息 內(nèi)容和格式均不相同，如果能夠解決好信息的傳輸規(guī)約，將對系統(tǒng)的實施起到?jīng)Q定 性作用。所以必須解決好予站與主站間接口的技術(shù)協(xié)議、站內(nèi)設(shè)備與子站間接口技 術(shù)協(xié)議等，論文從原則上提供以下幾點建議： ( 1 ) 從今后發(fā)展的角度看，子站原則上盡可能服從主站。 ( 2 ) 子站與主站問信息交換采用國際互聯(lián)網(wǎng)t c p i p 傳輸協(xié)議，通信規(guī)約符合部頒 i e c 一6 0 8 7 0 5 1 0 3 標(biāo)準(zhǔn)，從長遠看，i e c 6 1 8 5 0 規(guī)約將更加適用于以后的系統(tǒng)。 ( 3 ) 子站波形文件應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)電力系統(tǒng)暫態(tài)數(shù)據(jù)交換( c o t t r a d e ) 共用格式以及 i e c - 6 0 8 7 0 5 - 1 0 3 自定義部分。 故障信息系統(tǒng)所傳送的信息為保護裝置、安全自動裝置的動作信號、斷路器的分合 信號以及它們的運行異常信號：微機保護裝置和故障錄波器的故障錄波數(shù)據(jù)和故障報 告、保護的定值等。目前我國廣泛采用的是國際標(biāo)準(zhǔn)主要有i e c 6 0 8 7 0 5 1 0 3 繼電保護設(shè) 備信息接口配套標(biāo)準(zhǔn)心”晗”、電力系統(tǒng)暫態(tài)數(shù)據(jù)交換( c o m t r a d e ) 公用格式“們等。 華北電力人學(xué)碩士學(xué)位論文 23 1ie c 6 0 8 7 0 5 10 3 通信協(xié)議 i e c 6 0 8 7 0 5 一1 0 3 是將變電站內(nèi)的保護裝置接入遠動設(shè)備的協(xié)議，用以傳輸繼 電保護的所有信息。該協(xié)議的物理層采用光纖傳輸，也可以變通為采用e i a r s 4 8 5 標(biāo)準(zhǔn)的雙絞線傳輸。該協(xié)議采用2 種方法來描述數(shù)據(jù)：第一種是應(yīng)用服務(wù)，采用固定 的格式按序號來定義數(shù)據(jù)屬性：第二種是采用通用服務(wù)，按數(shù)據(jù)的分類屬性描述數(shù) 據(jù)。為了兼顧我國的變電站自動化技術(shù)，在制定此協(xié)議時增加了傳輸遠動信息和其 他智能設(shè)備信息的內(nèi)容。該協(xié)議的特點是洋細地描述了遙測、遙信、遙控、遙調(diào)、 保護事件信息、保護定值、錄波等數(shù)據(jù)傳輸格式和傳輸規(guī)則，可以滿足變電站傳輸 保護和監(jiān)控的信息。但由于其要求內(nèi)存容量較大，一般采用單片機的測控裝置難以 實現(xiàn)。 6 0 8 7 0 一5 1 0 3 規(guī)約具有響應(yīng)迅速、信息量大且極為詳細的特點，對測量量更 新、變位信息、保護動作發(fā)生等均可迅速、準(zhǔn)確地做出反應(yīng)。 2 3 2 電力系統(tǒng)暫態(tài)數(shù)據(jù)交換( c o m t r a d e ) 共用格式 隨著電力工業(yè)用于故障和暫態(tài)數(shù)據(jù)記錄和試驗的數(shù)字裝置的迅速演變和應(yīng)用， 迫切要求建立一種用于數(shù)據(jù)交換的標(biāo)準(zhǔn)格式。i e e e 于1 9 9 9 年提出的電力系統(tǒng)暫態(tài)數(shù) 據(jù)通用格式標(biāo)準(zhǔn)，c o m t r a d e 9 9 版新標(biāo)準(zhǔn)對c o m t r a d e 9 1 版進行了修正和完善。 c o m t r a d e 定義了四個文件分別是頭標(biāo)、配置、數(shù)據(jù)和信息文件。其中頭標(biāo)文 件是一種可以供人閱讀的自由形式的a s c i i 文本文件。配置和數(shù)據(jù)文件的格式受到 嚴格的控制，可供人和計算機閱讀。四個文件的每一個承載著不同等級的信息。每 一組中的所有文件必須有相同的文件名，其區(qū)別只在于說明文件類型的擴展名。 ( 1 ) 頭標(biāo)文件( x x x h d r ) 頭標(biāo)文件是由c o m t r a d e 數(shù)據(jù)的發(fā)生器典型地使用字處理程序所產(chǎn)生的任選的 a s c i i 文本文件，用來存放輔助的描述信息，更清楚的說明暫態(tài)錄波相關(guān)的系統(tǒng)配 置等信息。頭標(biāo)文件不準(zhǔn)備供應(yīng)用程序操作。頭標(biāo)文件的內(nèi)容： a ) 對干擾前的電力系統(tǒng)的描述； b ) 運行站名稱； c ) 發(fā)生故障的線路、互感器、電抗器、電容器或斷路器的特征； d ) 故障線路的長度； e ) 正序和零序電阻、電抗和電容； f ) 平行線路的相互耦合； g ) 分路電抗器和串聯(lián)電容器的位置和額定值： h ) 互感器繞組，特別是電壓和電流互感器的標(biāo)稱電壓額定值： i ) 互感器功率額定值和繞組聯(lián)接； 9 華北電力大學(xué)碩士學(xué)能論文 j ) 記錄了數(shù)據(jù)的節(jié)點后的系統(tǒng)參數(shù)( 等值的正序和零序源阻抗) ； k ) 數(shù)據(jù)來源( 實際的變電站或程序仿真系統(tǒng)如電磁暫態(tài)程序e m p t ) 1 ) 對濾波器的描述； m ) 對模擬線路的描述； n ) 輸入的相序； 0 ) 存儲記錄的磁盤的序號。 ( 2 ) 配置文件( x x x c f g ) 配置文件x x x c f g 文件是為計算機程序讀取和解釋數(shù)據(jù)文件中的記錄數(shù)據(jù)而 提供必要的信息，因而配置文件的內(nèi)容有預(yù)先定義的固定格式，這樣，計算機程序可 以容易地讀取這些信息，存貯格式也為a s c i i 格式它包括下述主要內(nèi)容： a ) 站名，記錄裝置的特征，c o m t r a d e 標(biāo)準(zhǔn)的修改年份 b ) 通道的數(shù)量和類型 c ) 通道名稱、單位和轉(zhuǎn)換系數(shù) d ) 線路頻率，即5 0 h z 或6 0 t t z e ) 采樣速率和每一速率下的采樣數(shù)量 f ) 第一數(shù)據(jù)點的日期和時間 g ) 觸發(fā)點和同期和時間 h ) 數(shù)據(jù)文件類型，文件類型要求a s c i i 格式 i ) 時間標(biāo)記倍乘系數(shù) ( 3 ) 數(shù)據(jù)文件( x x x o a t ) 數(shù)據(jù)文件包含著記錄中每個輸入通道每個采樣的數(shù)值。對采樣存儲的數(shù)值是對 采樣集輸入波形的裝置所提供的數(shù)值的縮略。除了代表模擬輸入的數(shù)據(jù)，通常也記 錄代表o n o f f 信號的輸入。它們常常包括數(shù)字輸入，數(shù)字通道，數(shù)字子通道，數(shù) 據(jù)輸入，邏輯輸入，二進制輸入，觸點輸入或狀態(tài)輸入。在此標(biāo)準(zhǔn)中，這種類型的 輸入指狀態(tài)輸入。狀態(tài)輸入的狀態(tài)由數(shù)據(jù)文件中的“1 ”或“0 ”代表。數(shù)據(jù)文件可 以是a s c i i 或二進制格式。數(shù)據(jù)文件對于文件中的每個采樣，包含著采樣數(shù)量，時 間標(biāo)記和每個通道的數(shù)據(jù)值。數(shù)據(jù)文件的所有數(shù)據(jù)的格式都是整數(shù)，每一記錄數(shù)據(jù) 長度用6 位數(shù)字表示。在a s c i i 數(shù)據(jù)文件中，一個采樣中每個通道的數(shù)據(jù)通過個逗 號與下一個通道分開。 實際上計算機僅僅依據(jù)c f g 文件和d a t 文件即可完成數(shù)據(jù)的處理 ( 4 ) 信息文件( x x x i n f ) 信息文件是任選文件，它包含著編制者和用戶希望交換或超過數(shù)據(jù)組最小應(yīng)用 所要求的額外信息。其格式為公共提供任何用戶可以閱讀和使用的信息，為個人提 供只有特殊等級的用戶或制造商才能得到的信息。 l o 華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文 第三章系統(tǒng)總體分析與設(shè)計 3 1 故障信息系統(tǒng)總體分析 故障信息系統(tǒng)是決策系統(tǒng)的數(shù)據(jù)平臺即廣域信息平臺的一個組成部分。系統(tǒng)主 要由三部分組成，即故障信息采集系統(tǒng)、故障信息傳輸系統(tǒng)和故障信息處理系統(tǒng)。 物理上可分為廠站端子系統(tǒng)( 子站系統(tǒng)) 、傳輸通道( 通信系統(tǒng)) 、調(diào)度端予系統(tǒng)( 主 站系統(tǒng)) 。系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計如圖3 1 所示： 圖3 1 1 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計 31 1 子站系統(tǒng)功能分析 根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計思想，子站系統(tǒng)將完成對大量由不同廠家生產(chǎn)制造、具有不同 l l 華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文 型號、采用不同通信協(xié)議的變電站內(nèi)智能裝置的統(tǒng)一接入、集中管理。系統(tǒng)的就地 子站應(yīng)設(shè)有若干個通訊口( r s 2 3 2 、r s 4 2 2 、r s 4 8 5 等) 與變電站內(nèi)不同種類的數(shù)字式 保護和故障錄波器進行通訊，將保護裝置動作信息等存儲在子站數(shù)據(jù)服務(wù)器中并及 時傳送至主站系統(tǒng)。對于錄波數(shù)據(jù)，進行初步的分析計算，然后將數(shù)據(jù)形成統(tǒng)一格 式( 如c o m t r a d e 格式) 的數(shù)據(jù)文件存儲起來。實現(xiàn)在正常運行時監(jiān)視各個裝置的運 行情況，故障時從這些裝置中采集故障數(shù)據(jù)，分別進行處理，在此基礎(chǔ)上形成統(tǒng)一 有序的數(shù)據(jù)格式。這樣可以減少通訊接v i 和通訊線路，提高可用信息傳輸速率，防止 造成信息過量通道阻塞。有利于調(diào)度端快速、簡單、全面獲取故障后的必要信息， 快速作出事故處理方案。 幽3 - 2 子站系統(tǒng)接線實例圖 圖3 2 所示為蘭州地區(qū)電網(wǎng)某一子站系統(tǒng)接線及向主站系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶嵗?圖。子站系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集服務(wù)器即子站管理機與若干個通訊口( r s 2 3 2 、r s 4 2 2 、r s 4 8 5 等) 進行通信聯(lián)系，在事故后收集故障信息，在子站管理機中進行初步處理和就地 規(guī)約轉(zhuǎn)換，通過光纖通道傳輸至主站調(diào)度端。 3 1 1 1 子站對站內(nèi)數(shù)據(jù)的初步分析管理 當(dāng)系統(tǒng)中某一點發(fā)生故障時，與之相關(guān)的保護動作，故障錄波器啟動，在變電站 內(nèi)的不同裝置中形成大量的故障信息。因為采集和數(shù)據(jù)形成裝置不同，采樣速率和 華北電力大學(xué)碩十學(xué)位論文 數(shù)據(jù)格式都不同，而且不同裝置記錄的信息有重復(fù)的也有相互補充的，怎樣使它們 有機地融為一體，形成有用的信息是一項較復(fù)雜的工作。系統(tǒng)首先應(yīng)對收集到的數(shù) 據(jù)進行過濾篩選，以一定的規(guī)則和條件，濾去不重要的和重復(fù)的信息。在子站建立統(tǒng) 一格式的數(shù)據(jù)庫，將各裝置采集到的有效信息存儲起來，然后再根據(jù)主站系統(tǒng)的要 求將數(shù)據(jù)分類，確定其上傳的優(yōu)先級。 31 1 2 子站系統(tǒng)設(shè)計需要注意的問題 由于本文不對子站部分的功能設(shè)計進行詳細的研究，在此只提出幾點子站設(shè)計 中需要注意的問題： ( 1 ) 子站設(shè)計不能影響任何二次裝置的正常運行，不會導(dǎo)致保護裝置動作出口。 ( 2 ) 保護信息與遠動信息要求不同，遠動信息主要為實時調(diào)度服務(wù)，數(shù)據(jù)量不大但是 實時性要求很高，而保護和錄波數(shù)據(jù)量龐大，雖然為在線故障診斷服務(wù)時需要 滿足一定的實時性，但是與遠動信息的實時性及可靠性要求都不同，因此，兩 者應(yīng)采用不同的通信通道進行傳輸。 ( 3 ) 與各微機保護裝置及故障錄波器連接，完成各裝置通信規(guī)約的轉(zhuǎn)換； ( 4 ) 子站系統(tǒng)對各裝置實時查詢，對各裝置的保護事件、自檢信號，以及相關(guān)的波形及 時收集并按照重要性在子站數(shù)據(jù)庫分級記錄，在當(dāng)?shù)亟o出明確的提示信息。 ( 5 ) 子站系統(tǒng)對裝置的定值以及參數(shù)可以調(diào)閱，可以查閱各裝置的歷史記錄和當(dāng)前狀 況，遠方主站可以通過數(shù)據(jù)通信服務(wù)器實行此項的功能。 f 6 ) 子站根據(jù)主站下發(fā)的對時命令予站進行自動g p s 對時，保證每個上傳的數(shù)據(jù)都帶 有系統(tǒng)統(tǒng)一的時標(biāo)。 ( 7 ) 子站對信息的刪除、修改都設(shè)置權(quán)限管理，與網(wǎng)絡(luò)的通訊進行安全校核，非授權(quán)用 戶應(yīng)拒絕使用。 3 1 2 傳輸系統(tǒng)功能分析 傳輸系統(tǒng)主要完成信息的遠程傳輸，目前的傳輸通道主要有電話電纜、遠程撥 號、光纖通信等方式，因為光纖通信的高速準(zhǔn)確等優(yōu)點，目前各系統(tǒng)已經(jīng)開始廣泛 的采用此種通道。子站端與主站端之間數(shù)據(jù)傳輸方式有兩種，一種是采用點對點的 數(shù)據(jù)傳輸，即將子站端的設(shè)備通過異步串行數(shù)字接口經(jīng)光纖網(wǎng)直接傳送到調(diào)度中 心，在調(diào)度通信機房設(shè)置路由器，子站信息全部經(jīng)路由器將數(shù)據(jù)送到主站數(shù)據(jù)接收 服務(wù)器。另一種是在各地區(qū)設(shè)置二級主站，二級主站負責(zé)本地區(qū)廠站、子站的信息 搜集和預(yù)處理，二級主站的數(shù)據(jù)再通過數(shù)據(jù)網(wǎng)傳輸?shù)街髡?。系統(tǒng)主站與子站之間采 用t c p i p 傳輸協(xié)議，實現(xiàn)不同廠家保護及故障錄波器與子站的連接。 3 1 3 主站系統(tǒng)功能分析 華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文 主站系統(tǒng)的主要功能是在系統(tǒng)正常運行時實時監(jiān)視子站裝置的運行狀態(tài)，故障 時接收子站上傳的故障數(shù)據(jù)和信息，它對接收到的不同類型的信息進行集中分析處 理，分類存儲和統(tǒng)一管理，故障信息系統(tǒng)主站軟件采用標(biāo)準(zhǔn)界面和通用數(shù)據(jù)庫，具 有開放式優(yōu)先權(quán)限的網(wǎng)絡(luò)訪問功能，故障信息系統(tǒng)的在線軟件與系統(tǒng)底層數(shù)據(jù)庫相 連，以便對子站的各類裝置運行信息、定值信息以及各時期內(nèi)的故障和保護動作情 況時時進行查詢、統(tǒng)計、分析，從而管理、判斷和篩選各類信息，如按照單位、廠 站、線路名、開關(guān)號、保護及錄波裝置型號、報告類型、時間段等多種條件查詢、 統(tǒng)計，使得湮沒在大量數(shù)據(jù)信息中的重要數(shù)據(jù)信息更清晰直觀地顯示在調(diào)度人員 面前。并在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)諸如全局范圍的歷史查詢、故障診斷、故障測距、波形分 析、保護動作統(tǒng)計分析高級應(yīng)用。 3 2 主站與子站信息的交互 主站與子站實現(xiàn)信息交互的物理分布圖如圖所示 3 2 1 子站信息分級 圖3 3 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)方案予站系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 電網(wǎng)發(fā)生故障時，如果子站將采集得到的所有故障信息都不加區(qū)分的全部上傳 勢必造成信息混亂和冗余，例如在系統(tǒng)發(fā)生連續(xù)多次故障時( 如霧閃) ，就地保護裝 4 一 蘭j ! 魚壟盔堂堡主堂垡笙苧 置和故障錄波器會形成大量的故障數(shù)據(jù)，從目前的運行經(jīng)驗得知其中有用的信息可 能只有s 0 4 0 ，有時甚至更少，如果這些數(shù)據(jù)都需要傳送到調(diào)度端，不僅會使通訊 時闐很長，造成通訊通道阻塞，而且要求有關(guān)技術(shù)人員花費大量的時間進行分類處 理，有時候會在故障后幾天或更長的時間內(nèi)才能清楚準(zhǔn)確地描述故障過程，不利于 調(diào)度人員快速準(zhǔn)確地進行事故判斷。因此，在系統(tǒng)發(fā)生故障后的子站與主站通信中， 可以將子站端上傳的故障信息按照重要性和實時性的要求，根據(jù)優(yōu)先級的不同分為 級數(shù)據(jù)和二級數(shù)據(jù)，由主站系統(tǒng)決定在故障時哪些數(shù)據(jù)應(yīng)該立即上傳，哪些數(shù)據(jù) 可以等待主站需要時再進行上傳，故障信息具體分級情況如下； ( 1 ) 一級數(shù)據(jù)：調(diào)度員在故障發(fā)生后比較關(guān)心的信息屬于一級數(shù)據(jù)，要求故障發(fā)生后 立即主動上傳。一級數(shù)據(jù)主要包括保護等繼電保護自動裝置的動作信息和子站 端形成的簡要錄波分析報告。 ( 2 ) 二級數(shù)據(jù)：在故障發(fā)生后不需要立即主動上傳，只有當(dāng)主站端需要時才進行召 喚上傳。故障錄波數(shù)據(jù)由于其數(shù)據(jù)量較大，屬于二級數(shù)據(jù)，其體的錄波文件一般 不主動上傳，而是先存儲在子站管理機中，等待主站進行召喚。 ( 3 ) 二次裝置的配置信息：對于這類系統(tǒng)靜態(tài)配置信息，傳統(tǒng)作法是主站、子站根 據(jù)用戶要求確定統(tǒng)一的信息表，各自輸入其數(shù)據(jù)庫。另一種方法是通過通用服 務(wù)器傳遞信息配置表，只要子站作好配置后，另一方直接調(diào)配置就行，不用再 重復(fù)輸入，這時一般只在主站或子站啟動并且子站配置有變化時才需要進行。 3 2 2 主站與子站的通訊內(nèi)容 主站與子站通訊的基本信息內(nèi)容，包括一般報文、主站下發(fā)命令、子站上傳報 文的具體內(nèi)容，信息方向包括監(jiān)視方向和控制方向。控制方向是指主站系統(tǒng)對于子 站數(shù)據(jù)的召喚，定時召喚子站上傳一級數(shù)據(jù)和二級數(shù)據(jù)。監(jiān)視方向是指主站系統(tǒng)隨 時監(jiān)視子站系統(tǒng)是否請求數(shù)據(jù)上傳。具體控制和監(jiān)視的信息內(nèi)容如表3 - 1 所示： 表3 - 1 主站與子站通訊的基本信息內(nèi)容 故障信息 信息方向 信息內(nèi)容說明 系統(tǒng)處理 j 穗r 雖獵糍漫羹薯羞謄囊疊 o 。 謄，、，蕊；番t + 浮囂黛露強翳謄氍蕊豢耄戮j 。 ( 控制) 召喚一級數(shù)據(jù) 處理 ( 控制)召喚二級數(shù)據(jù)處理 子站是否有請求的標(biāo) ( 監(jiān)視)確認( a c d = i ) 識 瀅j 麟，靄戳獺鬣* ii 麓。： 。；。謄 ”。i ! * 強 r 搔對時 不處理 查詢裝置模擬量 查詢裝置定值 修改保護定值 華北電力大學(xué)碩十學(xué)位論文 故障信息 信息方向 信息內(nèi)容 說明 系統(tǒng)處理 總召喚 二級數(shù)據(jù) 召喚錄波文件 召喚錄波文件列表 召喚一般文件 召喚一般文件列表 召喚裝置故障歷史信息 讀子站配置 季站? 降憾糙澎。曩_ z = z ：? 一謄毫囊j 保護事件 突發(fā)數(shù)據(jù)自檢信息 開關(guān)量變位 裝置的模擬量 裝置的定值 上送遙信量 總召喚回 上送雙點信息狀態(tài) 答 總召喚結(jié)束 上送簡要錄波報告 上送錄波文件 上送錄波文件列表 上送一般文件 上送一般文件列表 裝置故障歷史信息 子站上送配置 3 2 3 主站與子站的信息交互 故障信息系統(tǒng)子站與主站之間采用主站召喚子站響應(yīng)以及子站請求的方式進 行信息交互。根據(jù)系統(tǒng)子站和主站之間召喚和響應(yīng)的具體關(guān)系和內(nèi)容，主：沾與子站 通訊的基本工作流程如下： 1 6 華北電力人學(xué)碩十學(xué)位論文 穆縛韌緞貔i l 。+ 。一 圖3 4 主站與子站通訊的基本工作流程 故障信息系統(tǒng)啟動后，應(yīng)先進行初始化，完成子站和主站之間的靜態(tài)數(shù)據(jù)統(tǒng)一 之后，主站與子站系統(tǒng)之間再按照設(shè)計流程實行實時故障信息的分級數(shù)據(jù)傳輸。對 于狀態(tài)量，分為裝置動作信息( 包括元件啟動、出口等) 、裝置開入量信息以及裝置( 包 括子站) 內(nèi)部產(chǎn)生的異常告警信息等。從主站端來說，對暫態(tài)性的狀態(tài)量一般只要求 其在從o f f - ) o n 變化時上送，其它時間則不要求上送，而對于持續(xù)性狀態(tài)量，不但 要求信號的兩種變化( 從o f f o n 和o n - ) o f f ) 都要送，而且定時通過總召喚來獲 得其當(dāng)前狀態(tài)。具體實現(xiàn)形式是持續(xù)性狀態(tài)量在總召喚時要求上送當(dāng)前值，當(dāng)持續(xù) 性狀態(tài)量從o f f - ) o n 和o n - ) o f f 變化、暫態(tài)性狀態(tài)量從o f f - ) o n 變化時，子站置當(dāng) 前回答報文的a c d = 1 ( 請求召喚) ，然后等主站召喚1 級數(shù)據(jù)時，以相應(yīng)報文( 含 狀態(tài)變化信息) 回答。對于模擬量，主站通過定時召喚來獲得，召喚時間間隔由主 1 7 華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文 站根據(jù)需要設(shè)置。 在系統(tǒng)發(fā)生故障以后，主站同時將子站的多個請求作為一個事件，因為該事件 召喚的故障錄波報告和文件均屬于此次事件。主站隨時監(jiān)視各子站的a c d 是否等于 l ，如果為l ，等待當(dāng)前工作完成之后，召喚a c d = i 子站的一級數(shù)據(jù)。如果是首事件， 添加記錄到事件表。該事件即為這次系統(tǒng)故障的i d 號碼，在這個事件規(guī)定的時間 間隔內(nèi)傳送至主站的信息都首先歸類為本次故障的故障信息。主站同時將多個請求 作為一個事件，因為該事件召喚的故障錄波報告和文件均屬該事件，這些請求和報 告的相關(guān)信息記入事件報告記錄表。主站對于保護類裝置上傳的數(shù)據(jù)作為一級數(shù)據(jù) 處理，當(dāng)主站收到一級數(shù)據(jù)時，解析程序自動將這些數(shù)據(jù)解析后添加到保護等自動 裝置動作表。并將更新輸出狀態(tài)量紀錄表相應(yīng)紀錄。 對于錄波信息，當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生故障后，子站收集故障錄波數(shù)據(jù)并形成簡要分析報 告，并首先將簡要分析報告作為一級數(shù)據(jù)