引言

為提高電網繼電保護裝置的運行、管理及故障分析水平，各電力調度部門廣泛建設故障信息管理系統，將保護和故障錄波信息傳送到調度中心，提高了電網調度系統的信息化、智能化水平。但同時由于調度主站端存在眾多功能復雜的系統，如數據采集與監視控制(SCADA)系統、能量管理系統(EMS)等，不但包含海量數據，且系統間也沒有直接聯系，增大了結構的復雜程度及資源的嚴重浪費。

本文提出一種新的故障信息管理系統建設模式，即在一個數據中心的基礎上，實現保護整定計算、定值單發布、故障信息管理等幾個系統之間數據信息的自由交換，不但簡化了系統的整體結構，同時也節省了資源，具有較高的實用價值。

1.數據中心

數據中心也稱繼電保護專業的在線管理平臺，它是繼電保護實時監測與分析系統的核心，具有動態性、時效性、可用性。它采用多層結構體系，軟件設計基于瀏覽器／服務器(B／S)結構實現，應用和數據服務器分別采用J2EE體系和MSSQLServer，運行穩定可靠、易于維護。它將各種繼電保護設備管理的應用程序，如保護整定計算、定值單發布等都集成到統一的數據平臺上，具備完善的保護、自動裝置及故障錄波器的數據采集、信息處理、故障綜合分析處理功能，同時具有強大的故障計算、整定計算、定值管理功能，真正實現了繼電保護運行、計算、管理的網絡化和自動化。

圖1 數據中心的示意圖

為便于管理，數據中心只允許有2個圖形化界面的數據入口：一個是整定計算數據庫，它提供電網網絡拓撲信息及一次設備參數和編碼信息；另一個是基于設備編碼的定值單數據庫，它不僅提供保護定值通知單的整定值，而且可以將實時數據納入對應編碼設備的定值單數據庫中。獲得實時數據可能有2種方式：一是通信服務程序與變電站子站通過TCP／IP協議進行Socket通信，通信協議為安徽電網繼電保護信息管理系統站間通信協議，主站為客戶端，各變電所子站為服務器端。通信程序作為Socket客戶端連接到每一個變電所子站，實現IEC60870-5-104網絡通信協議的鏈路控制，完成各種數據報文的收發；二是SCADA／EMS采集到的一次設備狀態信息及繼電保護裝置信息，可直接從系統服務器中訪問。通信協議采用標準通信協議，便于維護、擴展和數據交換。

數據平臺中集成的應用程序，均采用標準的基于可擴展置標語言(XML)的描述方法。XML完全面向數據語義，可提供描述結構化信息的格式，具有極強的數據語義和元素結構描述能力，為在線管理平臺中其他應用提供了統一的通用接口，大大減少了軟件系統的開發工作量和后期的維護工作量。

故障信息管理系統主站通過調度數據網絡，從各個變電站子站中獲取保護裝置數據，完全存儲在數據中心。因此，統一平臺、統一界面、統一維護是數據中心的最大優勢。

1.1統一設備編碼

電力系統的調度信息管理需要處理大量的數據信息。變電站內有變壓器、發電機、線路信息等；對于保護，包括線路開關保護、母差保護、發電機或發變組保護及故障錄波器等信息。所有的實時數據需要在各個系統之間自由流動，這就要求所有設備編碼的統一性。高效、簡潔的編碼能有效地獲取用戶所關心的設備信息，也為整個數據中心打下了基礎。

該設備庫具備以下特點：

1)設備命名規則采用調度專業統一的命名規則，避免了各個專業命名的不規范。
2)設備編碼采用調度統一編碼，保證了每一個設備對象的唯一性。編碼有具體的意義，通過編碼可以獲知設備的基本信息，規范了不同軟件間交換設備信息的接口。
3)利用數據建模技術，創建統一的設備樹。設備樹包含調度、運方、市場、保護、自動化、通信各專業的設備數據。
4)根據專業劃分，對設備庫中設備的類別、對象、屬性進行分層讀和寫的權限劃分，使各專業管理設備參數方面責任清晰、不交叉，保證設備參數的唯一性和統一性。
5)通過建立設備參數審核體制，保證了設備參數的準確性和權威性。

設備的編碼原則應確保標識唯一對象，主要為數據庫使用，不需要人工干預，方便計算機處理。這樣在統一編碼的基礎上，保證了數據庫中信息的一致性，可靠保證了幾個系統之間的信息傳遞。

1.2繼電保護整定計算系統

繼電保護裝置是電力系統不可分割的一部分，也是電力系統安全運行的保證，合理配置和正確使用繼電保護裝置十分重要。為滿足電網對繼電保護的可靠性、選擇性、靈敏性、速動性的要求，充分發揮繼電保護裝置的效能，必須合理選擇保護的定值，以保證各保護之間的相互配合關系。因此，做好電網繼電保護定值的整定計算工作是保證電力系統安全運行的必要條件。

實際上，整定計算系統中的定值數據，完全可以來源于故障信息系統中所提供的召喚定值數據，這樣就實現了基于數據中心的故障信息系統與整定計算系統之間的數據交換。整定計算系統為數據中心提供了強大的分析管理手段，包括電網參數管理、故障分析計算、保護配置、定值的計算和管理，以及統計分析等功能，能完成從電網參數到保護定值單執行整個過程的全部工作，并且實現了各功能塊之間的有機結合和無縫連接，可靠保障數據的安全性、一致性和持續性，提供方便、直觀的人機對話界面，操作簡捷、設置靈活，一定程度上可滿足系統自身可維護和管理的特點。定值單和參數管理子系統是整定計算模塊的輸入與輸出，與整定計算緊密結合在一起。整定計算程序負責定值的計算整定并將整定計算結果輸出到共享數據，將整定計算系統中的一次設備信息、整定計算結果寫入共享數據目錄。功能結構如圖2所示。

圖2 整定計算模塊功能

1.3定值單發布系統

該系統是結合定值單數據庫中的定值數據和共享數據中的定值單模板信息來實現定值單的增加、編輯、刪除、發布。由于故障信息系統位于電力系統安全區的Ⅱ區，如圖3所示，而定值單發布系統位于安全區的Ⅲ區，因此，故障信息系統與定值單發布系統之間的數據交互需要通過正、反向隔離裝置來進行隔離。具體的傳輸過程為Ⅱ區故障信息系統的實時數據信息通過正向隔離裝置，單向傳送至Ⅲ區指定服務器，提供給Web發布系統。Web發布系統的召喚命令寫成文本文件，通過反向隔離裝置，單向傳送到Ⅱ區指定服務器目錄。

圖3 安全防護體系

強大、實用的定值單發布系統功能能提高繼電保護的運行和管理水平，使得管理人員和操作人員能隨時了解現場保護裝置的運行情況。

2.故障信息系統與數據中心的聯系

基于數據中心的故障信息處理系統利用安徽省內建成的調度數據專網，結合變電站計算機監控技術的發展，研究了一種新型故障處理模式，同時對已建系統進行改造，使之適合新系統的運行要求。由上述數據中心及各個功能模塊的描述可以看出，本系統具有其他故障信息系統所沒有的優勢，所建立的系統可以作為一個模塊，直接掛在數據中心上，利用計算機技術和網絡技術將目前變電站的各種故障信息進行整合，提供統一時標和統一數據格式，通過電力通信網自動上傳故障信息。而數據中心中的各個功能模塊在后臺運行，根據全網的網絡拓撲，實時進行全網的短路電流計算及定值的整定計算。調度端采用開放式數據庫管理故障信息并在調度管理信息系統(DMIS)網上發布故障信息。本系統結合數據中心，能夠實現電力系統故障信息的自動處理，降低工作人員的維護量，提高電網故障處理的速度和準確性，從而提高了電網的安全運行水平。故障信息系統在數據中心的位置如圖4所示。

圖4 故障信息系統在數據中心的位置

數據中心的使用，為故障信息系統的高層應用奠定了基礎，所形成的系統具有以下功能：

　　1)強大的繪圖功能。
　　2)數據關聯。該功能可在一個畫面中同時顯示實時數據和任意時刻的歷史數據。
　　3)網絡拓撲。在用戶生成畫面的同時自動生成拓撲關系。設備間的連接應具備自動探測或捕捉功能?？赏ㄟ^某點或某設備點亮相關鏈路，可識別或忽略相關節點。
　　4)事件告警。提供醒目(如畫面閃動、音響提示)的方式顯示系統的各類事件，能對事件進行動態分類和查詢，并能對產生事件的設備進行定位。
　　5)支持圖形數據的本地、網絡和數據庫存取。
　　6)定值的自動校核與手動校核。通過故障信息系統召喚上送的定值與定值單中的定值進行比較，可以實現定值的自動校核。
　　7)短信功能。對于需要及時獲得故障信息的管理人員，可以利用短信群發的功能通知，以便其快速獲得第一手資料，從而為故障的解決提供方便。

3.結語

本故障信息系統在充分融合定值單系統和整定計算系統的基礎上，實現了數據共享，從而提高了繼電保護專業管理現代化及電網安全運行智能化水平。目前，該系統已研發成功并在安徽電網得到應用，運行狀況良好。