變電站繼電保護信息管理系統(tǒng)

變電站繼電保護信息管理系統(tǒng)

1.1概述

1.1.1項目研究的意義

此系統(tǒng)的建立的目的是給故障診斷和故障恢復(fù)部分采集并提供完整的繼電

保護裝置信息，同時也可以為相關(guān)變電站運行值班人員和繼電保護專業(yè)人員提

供更加完整的繼電保護裝置信息，以便于事故分析、判斷和處理。

此系統(tǒng)目前包括和平變330kV站、桃樹村220kV站和龔家灣220kV站。由

于通信通道原因，華林110KV站和北開關(guān)110KV站還未投入運行。

接入保護設(shè)備包括：

南瑞繼保LFP-900、RCS9000系列微機保護

國電南自WXB-11、PSTI200、PST600系列微機保護

四方公司CSL-100系列微機保護

變電站保護信息管理系統(tǒng)可以作為：

事故處理的依據(jù)。電力系統(tǒng)發(fā)生故障后，目前，多是通過廠站值班人員人工

觀察記錄后通過電話匯報，其準(zhǔn)確性和快捷性都不能令人滿意。尤其對復(fù)雜事

故的處理時，及時、準(zhǔn)確地獲取故障后保護動作信息具有十分重要的意義。

事故分析的根據(jù)。故障后迅速傳送到調(diào)度端的準(zhǔn)確、完整的保護動作信息

對保護人員及時、準(zhǔn)確地掌握電網(wǎng)故障情況，分析保護動作行為，排除事故分析

中非技術(shù)因素的影響，提高事故分析水平，具有十分重要的作用。

拓展故障數(shù)據(jù)的應(yīng)用范圍。利用站端信息與繼電保護管理和統(tǒng)計分析程序

接口，通過聯(lián)網(wǎng)采集多端同步數(shù)據(jù)，便于對電網(wǎng)安全穩(wěn)定性的深入研究。

1.1.2基本原理

變電站繼電保護信息管理系統(tǒng)是將變電站內(nèi)各電氣元件的繼電保護裝置信

息按照不同的規(guī)約接入并傳輸?shù)奖Ｗo管理機，保護管理機將這些采集到的信息

進行分類管理，并按照“地區(qū)電網(wǎng)調(diào)度決策支持系統(tǒng)”主站故障診斷和故障恢復(fù)

所需數(shù)據(jù)源的要求，將繼電保護信息上送主站統(tǒng)一數(shù)據(jù)平臺。

保護管理機以輪巡方式采集保護裝置報警動作信息，輪訓(xùn)時間符合保護信

息管理系統(tǒng)對實時信息的速度要求。自動采集、過濾、打包和傳送系統(tǒng)故障與裝

置異常情況下的報文。接入設(shè)備中：國電南自設(shè)備支持94規(guī)約，南瑞設(shè)備支持

LFP規(guī)約和IEC60870-5-103規(guī)約，四方裝置采用CSM300E將LONWORKS網(wǎng)

報文轉(zhuǎn)成IEC60870-5-103報文，3種規(guī)約均為問答式規(guī)約，每站設(shè)置1臺管理

機，管理系統(tǒng)不影響原有繼電保護裝置的獨立運行。

由于保護信息與遠(yuǎn)動信息專業(yè)要求不同，采集的對象和處理的目的均有區(qū)

別，因而對采集的數(shù)據(jù)量、數(shù)據(jù)格式、實時性要求及可靠性要求也就不同。遠(yuǎn)動

信息主要是為實時調(diào)度服務(wù)，采集的信息量較少，但實時性要求很高（傳輸時間

一般不大于3s,特殊的小于1s）;而保護信息管理系統(tǒng)采集的是保護動作報告（含

故障前后的采樣數(shù)據(jù)）、裝置運行狀態(tài)、定值維護情況、等龐大的數(shù)據(jù)。

1.2變電站保護信息管理系統(tǒng)基本功能和特點

a基本功能

?完成各裝置通信規(guī)約的轉(zhuǎn)換：可實現(xiàn)多個通道，多種遠(yuǎn)動規(guī)約轉(zhuǎn)換，

數(shù)據(jù)來源包括，485,232網(wǎng)絡(luò)，經(jīng)四方FOOE轉(zhuǎn)出的LonWorks網(wǎng)，目

前支持，1EC60870-5-I03,LFP,94規(guī)約.

?通過保護信息管理系統(tǒng)對各裝置實時查詢，對各裝置的保護事件自

檢信號，在就地數(shù)據(jù)庫分級記錄，在當(dāng)?shù)亟o出明確的提示信息。正常時

上送裝置的告警信息，電網(wǎng)故隙時，上送保護的動作信息，及時把數(shù)據(jù)

傳送給蘭州地調(diào)。

?通過保護信息管理系統(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，不支持定值修改；

?信息的安全管理。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)用戶將拒絕使用；

?主站對時功能。

b裝置特點

?支持多通道，多規(guī)約，可以依據(jù)接入裝置靈活添加特殊規(guī)約。

?數(shù)據(jù)庫采用強大的ORACLE數(shù)據(jù)庫，可以保存長時間的保護裝置報警

動作原始記錄。

?實時系統(tǒng)，響應(yīng)迅速。

?調(diào)試簡單，界面友好，現(xiàn)場自動運行，維護，作量小。

1.2.1軟件實現(xiàn)

系統(tǒng)編程采用VisualC++實現(xiàn)，數(shù)據(jù)庫采用Oracleo按功能將程序分為如

下模塊：多線程輪巡部分，報文處理解釋部分，俁護裝置信息上傳部分，數(shù)據(jù)庫

寫入部分，數(shù)據(jù)庫查詢部分，界面顯示部分。程序結(jié)構(gòu)清晰，完全符合規(guī)約邏輯

要求。

1.3主站與子站的通訊內(nèi)容

主站與子站之間以104規(guī)約進行通訊，具體通訊內(nèi)容如下表:

故障信息

信息方向信息內(nèi)容報文說明

系統(tǒng)處理

一般報文

（控制）召喚一級數(shù)據(jù)

（控制）召喚二級數(shù)據(jù)

子站是否有

（監(jiān)視）確認(rèn)（ACD=1）

請求

主站下發(fā)命令

廣播對時不處理

總召喚

召喚裝置故障歷史

信息

子站上傳報、文

保護事件

突發(fā)數(shù)據(jù)自檢信息

開關(guān)量變位

裝置的定值

總召喚回

上送雙點信息狀態(tài)

答

總召喚結(jié)束

1.4通信規(guī)約概述

子站系統(tǒng)中共涉及3種通信規(guī)約，分別為IEC60870-5-103,LFP,94規(guī)約。

下面以103規(guī)約為例簡要說明報文格式和通信過程：

ASDUADDR裝置物理地址

ADDR

功能類型FUN表怔開關(guān)量的FUN和INF,詳

FUN見各保護裝置103信息表

信息序號INF

INF

1字節(jié)雙000C00DPI為2位數(shù)組。值=0/3為無

點信息DP意義；值=1為分狀態(tài)；值=2為

DPII合狀態(tài)。

4個字節(jié)D7時打ms2個字節(jié)的二進制亮秒時間(低

的二進制DO字節(jié)在前)

時間D15

D8

IV備時標(biāo)min1個字節(jié)分鐘，2=0為有效；

用=1無效

S時標(biāo)h1個字節(jié)小時,SU為夏時制標(biāo)

U志

附加信息SIN1個字節(jié)。僅總查詢有效，否則

SIN無意義。

ASDU2(02H)上送保護動作信息

類型標(biāo)識02H注釋

TYP

VSQ81H間隔裝置每一楨只送一個動

作信息

傳送原因01H突發(fā)報文

COT

ASDUADDR裝置物理地址

ADDR

功能類型FUN動作元件的FUN和INF,詳

FUN見各保護裝理103信息表

信息序號INF

INF

1字節(jié)雙000000DPI為2位數(shù)把。值=0/3為

點信息DPI無意義；值=1為分狀態(tài)：值

DPI=2為合狀態(tài)。

相對時間相對東響RET2進制數(shù)組，單位毫秒。表示

RET從裝置啟動到該元件動作的

2個字節(jié)相對時間

故障序號故曲序號FAN2進制數(shù)組，月以識別故障。

FAN每一次啟動，故障序號加1o

2個字節(jié)如果重合于永久故障，將記

錄2次單獨的故障序號。故

障序號不用復(fù)位或預(yù)置

4個字節(jié)D7時標(biāo)ms2個字節(jié)的二進制亳秒時間

的二進制DO（低字節(jié)在前1

時間D15

（變位的絕

D8

對時間）

IV備時標(biāo)min1個字節(jié)分鐘，IV=0為有效：

用=1無效

s時標(biāo)h1個字節(jié)小時，su為夏時制

u標(biāo)志

附加信息1個字節(jié)。僅總查詢有效，否

SIN

SIN則無意義。

1.4.2103處理簡要流程圖

1.4.3裝置初始化過程

103規(guī)約是一點對多點的主從Polling（問答）方式。正常狀態(tài)下，控制系統(tǒng)

（總控單元）依次輪詢各個間隔裝置的2級用戶數(shù)據(jù)，如果間隔單元產(chǎn)生1級

數(shù)據(jù)，通過上送的2級數(shù)據(jù)報文控制域中的ACD標(biāo)志位，請求控制系統(tǒng)查詢1

級數(shù)據(jù)。通常控制系統(tǒng)查詢完某個間隔單元的一級數(shù)據(jù)后，則繼續(xù)開始對下一

個單元的查詢。這是正常通訊的一個基本過程。

控制系統(tǒng)在開始新一輪發(fā)送/確認(rèn)服務(wù)時，改變下發(fā)報文控制域中楨記數(shù)位

FCB的狀態(tài)。如超時?（等待時間50ms）未收到間隔單元發(fā)回的確認(rèn)楨或響應(yīng)楨，

則不改變FCB狀態(tài)重發(fā)原報文，最大重傳次數(shù)為3次。如果重發(fā)3次后仍收不

到應(yīng)答報義，則首先發(fā)復(fù)位楨記數(shù)位（FCB）復(fù)位命令，如果仍收不到應(yīng)答報義，

則復(fù)位通訊單元（CU）。復(fù)位楨記數(shù)位（FCB）復(fù)位把FCB置0、發(fā)送緩沖區(qū)不

清零。復(fù)位通訊單元（CU）把FCB置0、發(fā)