论文部分内容阅读
摘 要：阐述了建设电网故障录波信息管理系统的必要性，介绍了此系统在安徽电网组网运行的实施情况以及在组网过程中遇到的难点和解决方案，最后介绍了此系统的主要功能与应用。
关键词：故障录波；组网；故障测距；故障简报；调控一体化
中图分类号：TM732 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）35-0063-02
引 言
故障录波信息管理系统（以下简称故录系统）对系统内所有故障录波器进行在线状态监视[1]，为故障录波信息的快速获取和分析提供了统一的平台。本文从建设故录系统的必要性、组网过程与实践中的难点以及系统的功能和应用方面进行了研究和介绍。
1 建设故录系统的必要性
1.1 专业技术上的需求
电网故障时，丰富详尽的现场实测信息，尤其是故障或非正常状态下的信息，无疑具有最重要的价值。而故障录波器正是完成这一任务的装置，但是单靠变电站内孤立、单一的录波器装置已无法满足综合性、复杂性故障的分析要求。
1.2 管理应用上的需求
不管电网在正常运行状态下，还是故障状态下，如何将站内所有故障录波器的信息完整、及时准确地上传到调度端，是最基本的需求。进而对采集的数据进行详细的整理与分析，对系统失稳作出提前预判与快速准确地判断故障性质、故障位置，将为电网及时排除故障、缩小停电范围等提供有力保障，具有非常大的经济效益和社会效益。另一方面，故录系统的建设在实现信息远传、信息分析与管理的同时，还能有效解决因电网规模快速扩大而使调度、继电保护专业人员不足的现实问题。
2 安徽电网故录系统组网运行实施情况
2.1 故录系统组网前的运行状况
在故录系统组网运行前，故障录波器装置均未与主站联接，有的只是接入到了故障信息管理机。故障信息管理机能够实现变电站二次设备综合数据采集、就地存储和数据转发等功能[2]，大大提高了信息自动化的水平。因为故障信息系统在功能设计上比较全面，某种程度上替代了故障录波组网。但事实证明，故障信息系统并不能替代录波组网，究其原因是其无法满足录波器采样率高、频繁启动、文件多大等特性。
2.2 故录系统组网运行实施情况
安徽电网从2014年开始实施了故障录波器装置改造及联网接入工程，本系统采用“采集站-地调/省检分站-中调主站”三级结构。
站端采集利用以太网交换机汇接站内所有录波装置，对于无法提供以太网通信接口的装置，将使用接口转换器实现转换接入，汇接交换机最终接至站内调度数据网交换机，从而实现录波装置与数据网的接入。
安装在地调的数据通信服务器通过II区数据网实现对所有联网录波装置信息的采集，分析、存储以及运行工况的监视；同时负责将故障录波数据转发至省调录波主站。
系统总体框架及数据流向图如图1所示。
3 安徽电网故录系统组网中的难点及对策
3.1 故障录波器装置程序缺陷
鉴于早先投运的故障录波器装置程序多为单线程版，无法满足多网络通信，针对组网接入主站运行的需求对老程序进行了升级，并对升级后的程序进行了测试。但在测试与安装的过程中仍遇到以下问题：原设计容量过小，尚不能满足大面积组网；故障录波装置程序对操作系统版本兼容性差，经常出现宕机；装置大多是Windows操作系统，而且是全天24h运行，稳定性差，经常发生卡死现象。
解决方案：对故录系统装置的程序进行升级并将系统改为嵌入式操作系统。
3.2 故录系统硬件故障率相对较高
相比继电保护装置，故录装置硬件损坏率较高，因为装置采用工控机设备，有硬盘等旋转部件，较易发生故障；装置电源、采集板等插件故障率也相对较高。这些硬件故障都会使故录装置无法正常运行。
解决方案：近期采用加大故录系统的巡视维护，在试验和运行中及早发现硬件缺陷。长期解决方案为更换为高性能、低功耗的嵌入式设备，彻底解决硬件系统稳定性差的问题。
3.3 故录系统组网运行通信问题及解决方案
（1）由于故障录波器装置可能处于非同一个调度数据网，其组网比较难。如线路两侧故录系统装置分别处于华东调度数据网和安徽省调度数据网，其联通需在两侧数据网的路由器及防火墙等网络装置进行多次配置，难度较大。
（2）对于500kV变电站，由于故障录波器装置位于不同的保护小室，且与数据网屏不在一个保护小室内，其距离较长，超出了网络线的通信范围。必须采用光纤连接，并加装光电转换装置。
（3）部分厂家的故障录波装置，网口的数量不够。自身采集装置与工控机通信占用一个网口，一平面与二平面的接入各需一个网口，这就要求故障录波装置对外至少提供两个网口，但部分厂家的录波装置总共只有两个网口。必须对硬件进行升级扩展网口，无法升级的适时进行更换。
3.4 故录系统主站信息的发布水平较低
由于故录系统在二区，而一般调度和保护人员工作在三区，不可能经常到二区系统去查看录波信息，这就要求必需对二区的录波信息进行整理，在三区或调度台进行展示。
解决方案：对录波信息、跳闸逻辑等进行深入分析与研究，增加智能化的故障简报窗口弹出功能，实现对线路两侧不同动作信息的分析、对比与合成，并在发布界面实时弹出与提示，符合人性化的理念。
4 安徽电网故录系统的功能及应用
4.1 故录系统子站的功能与应用
故录系统子站主要用于电网故障记录与分析，记录当电力系统中发生各种扰动。在电网发生短路、振荡、频率波动、电压崩溃时，能记录各相关电流、电压、频率、有功、无功等电气量，以及开关量变化的全过程。是为电力系统生产工作人员正确分析故障原因，研究反事故对策，及时处理事故，评价继电保护和自动装置动作的正确性等提供可靠原始数据的设备。
4.2 故录系统主站的功能与应用
故录主站系统是一套跨平台的，功能完备的分布式录波信息实时采集、处理、存储和发布系统。主要有通信采集、波形分析、故障测距、数据管理、系统管理、安全防护、图形系统等功能，并且实现了在智能电网调度技术支持系统上展示录波信息和故障简报的功能，方便了调度和运行人员对录波信息的查看，实现了调控一体化模式。
5 结 论
故录系统经过改进后的组网与原來分散式网络相比，具有信息网络化水平高、实时性强的优点。投运以来应用效果良好，在安徽电网发挥了越来越重要的作用。
调控一体化模式优化了调度、变电工作流程，提高日常工作效率，以及电网事故处理效率，全面提升电网安全水平和应急水平。同时也为工作人员综合素质能力和电网智能化水平提出了更高的要求，为电网智能调度奠定了基础。
参考文献
[1]林 圣，何正友，钱清泉.输电线路故障诊断方法综述与发展趋势.电力系统保护与控制，2010，38（4）：140～150.
[2]何 鸣，王 皓，谢红福.基于数据中心的故障信息管理系统[J].电力系统自动化，2008，32（18）：108～111.
[3]何 鸣，等.继电保护故障信息子站建立的调试方法和应用.电力系统保护与控制，2009，37（10）：121～124.
收稿日期：2018-11-6
关键词：故障录波；组网；故障测距；故障简报；调控一体化
中图分类号：TM732 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）35-0063-02
引 言
故障录波信息管理系统（以下简称故录系统）对系统内所有故障录波器进行在线状态监视[1]，为故障录波信息的快速获取和分析提供了统一的平台。本文从建设故录系统的必要性、组网过程与实践中的难点以及系统的功能和应用方面进行了研究和介绍。
1 建设故录系统的必要性
1.1 专业技术上的需求
电网故障时，丰富详尽的现场实测信息，尤其是故障或非正常状态下的信息，无疑具有最重要的价值。而故障录波器正是完成这一任务的装置，但是单靠变电站内孤立、单一的录波器装置已无法满足综合性、复杂性故障的分析要求。
1.2 管理应用上的需求
不管电网在正常运行状态下，还是故障状态下，如何将站内所有故障录波器的信息完整、及时准确地上传到调度端，是最基本的需求。进而对采集的数据进行详细的整理与分析，对系统失稳作出提前预判与快速准确地判断故障性质、故障位置，将为电网及时排除故障、缩小停电范围等提供有力保障，具有非常大的经济效益和社会效益。另一方面，故录系统的建设在实现信息远传、信息分析与管理的同时，还能有效解决因电网规模快速扩大而使调度、继电保护专业人员不足的现实问题。
2 安徽电网故录系统组网运行实施情况
2.1 故录系统组网前的运行状况
在故录系统组网运行前，故障录波器装置均未与主站联接，有的只是接入到了故障信息管理机。故障信息管理机能够实现变电站二次设备综合数据采集、就地存储和数据转发等功能[2]，大大提高了信息自动化的水平。因为故障信息系统在功能设计上比较全面，某种程度上替代了故障录波组网。但事实证明，故障信息系统并不能替代录波组网，究其原因是其无法满足录波器采样率高、频繁启动、文件多大等特性。
2.2 故录系统组网运行实施情况
安徽电网从2014年开始实施了故障录波器装置改造及联网接入工程，本系统采用“采集站-地调/省检分站-中调主站”三级结构。
站端采集利用以太网交换机汇接站内所有录波装置，对于无法提供以太网通信接口的装置，将使用接口转换器实现转换接入，汇接交换机最终接至站内调度数据网交换机，从而实现录波装置与数据网的接入。
安装在地调的数据通信服务器通过II区数据网实现对所有联网录波装置信息的采集，分析、存储以及运行工况的监视；同时负责将故障录波数据转发至省调录波主站。
系统总体框架及数据流向图如图1所示。
3 安徽电网故录系统组网中的难点及对策
3.1 故障录波器装置程序缺陷
鉴于早先投运的故障录波器装置程序多为单线程版，无法满足多网络通信，针对组网接入主站运行的需求对老程序进行了升级，并对升级后的程序进行了测试。但在测试与安装的过程中仍遇到以下问题：原设计容量过小，尚不能满足大面积组网；故障录波装置程序对操作系统版本兼容性差，经常出现宕机；装置大多是Windows操作系统，而且是全天24h运行，稳定性差，经常发生卡死现象。
解决方案：对故录系统装置的程序进行升级并将系统改为嵌入式操作系统。
3.2 故录系统硬件故障率相对较高
相比继电保护装置，故录装置硬件损坏率较高，因为装置采用工控机设备，有硬盘等旋转部件，较易发生故障；装置电源、采集板等插件故障率也相对较高。这些硬件故障都会使故录装置无法正常运行。
解决方案：近期采用加大故录系统的巡视维护，在试验和运行中及早发现硬件缺陷。长期解决方案为更换为高性能、低功耗的嵌入式设备，彻底解决硬件系统稳定性差的问题。
3.3 故录系统组网运行通信问题及解决方案
（1）由于故障录波器装置可能处于非同一个调度数据网，其组网比较难。如线路两侧故录系统装置分别处于华东调度数据网和安徽省调度数据网，其联通需在两侧数据网的路由器及防火墙等网络装置进行多次配置，难度较大。
（2）对于500kV变电站，由于故障录波器装置位于不同的保护小室，且与数据网屏不在一个保护小室内，其距离较长，超出了网络线的通信范围。必须采用光纤连接，并加装光电转换装置。
（3）部分厂家的故障录波装置，网口的数量不够。自身采集装置与工控机通信占用一个网口，一平面与二平面的接入各需一个网口，这就要求故障录波装置对外至少提供两个网口，但部分厂家的录波装置总共只有两个网口。必须对硬件进行升级扩展网口，无法升级的适时进行更换。
3.4 故录系统主站信息的发布水平较低
由于故录系统在二区，而一般调度和保护人员工作在三区，不可能经常到二区系统去查看录波信息，这就要求必需对二区的录波信息进行整理，在三区或调度台进行展示。
解决方案：对录波信息、跳闸逻辑等进行深入分析与研究，增加智能化的故障简报窗口弹出功能，实现对线路两侧不同动作信息的分析、对比与合成，并在发布界面实时弹出与提示，符合人性化的理念。
4 安徽电网故录系统的功能及应用
4.1 故录系统子站的功能与应用
故录系统子站主要用于电网故障记录与分析，记录当电力系统中发生各种扰动。在电网发生短路、振荡、频率波动、电压崩溃时，能记录各相关电流、电压、频率、有功、无功等电气量，以及开关量变化的全过程。是为电力系统生产工作人员正确分析故障原因，研究反事故对策，及时处理事故，评价继电保护和自动装置动作的正确性等提供可靠原始数据的设备。
4.2 故录系统主站的功能与应用
故录主站系统是一套跨平台的，功能完备的分布式录波信息实时采集、处理、存储和发布系统。主要有通信采集、波形分析、故障测距、数据管理、系统管理、安全防护、图形系统等功能，并且实现了在智能电网调度技术支持系统上展示录波信息和故障简报的功能，方便了调度和运行人员对录波信息的查看，实现了调控一体化模式。
5 结 论
故录系统经过改进后的组网与原來分散式网络相比，具有信息网络化水平高、实时性强的优点。投运以来应用效果良好，在安徽电网发挥了越来越重要的作用。
调控一体化模式优化了调度、变电工作流程，提高日常工作效率，以及电网事故处理效率，全面提升电网安全水平和应急水平。同时也为工作人员综合素质能力和电网智能化水平提出了更高的要求，为电网智能调度奠定了基础。
参考文献
[1]林 圣，何正友，钱清泉.输电线路故障诊断方法综述与发展趋势.电力系统保护与控制，2010，38（4）：140～150.
[2]何 鸣，王 皓，谢红福.基于数据中心的故障信息管理系统[J].电力系统自动化，2008，32（18）：108～111.
[3]何 鸣，等.继电保护故障信息子站建立的调试方法和应用.电力系统保护与控制，2009，37（10）：121～124.
收稿日期：2018-11-6