论文部分内容阅读
摘要 二次设备在线监视与分析应用是架构在D5000统一支撑平台上的应用子系统，能够完成对二次设备的运行监视、二次设备建模、定值管理、远程控制、信息归档、统计查询、智能分析等。为电力调度运行人员、继保人员及其他专业人员提供及时、准确的故障信息，为及时判断故障原因提供重要依据。
关键字： 二次设备，在线监测，建模，管理
0 引言
社会经济的快速发展，对电力系统的稳定经济运行提出了越来越高的要求。二次设备在线监视与分析应用是架构在统一支撑平台上的应用子系统，通过采集继电保护、故障录波器等二次设备的基础数据，完成运行监视、二次设备建模、定值管理、远程控制、信息归档、统计查询、智能分析等功能；实现调度中心在正常和电网故障时期，对这些装置进行运行监视、配置信息管理、动作行为分析与故障分析，为调度运行人员、继保专业人员和其他专业人员提供及时、准确的故障信息，为及时判断故障原因提供重要依据。它是保障电网稳定和电力设备安全的基本要求，适应电力发展的需要。
二次设备在线监视与分析应用不是一个完全独立的系统，按照国家电网电力调度中心对D5000的相关规范，二次设备在线监视与分析应用在实时监控与预警应用平台之上，是电网实时监视与告警应用中的一个子应用系统。二次监视系统需要在D5000平台才能应用。 二次设备在线监视与分析应用（以下简称“二次设备监视系统”）在D5000平台系统中的应用有着十分重要位置。
1、二次设备监视系统组成结构
1.1网络结构
二次设备监视系统组成结构依托在D5000平台之上，是D5000平台上的一个应用子系统。网络上位于安全II区，网络结构如下图。二次设备监视系统系统集成在D500系统平台基础之上，可共享EMS系统的数据库服务器、网络交换机、调度工作站等硬件设备，同时只需增加相应的保护应用服务器、保护前置服务器以及保护工程师站，节省了相应的软硬件投资。
1.2报信子系统介绍
二次设备监视系统分为前置采集应用和后台应用，类似于现有的SCADA系统的前置和后台应用，其中前置采集承担了二次设备监视系统与保护子站之间实时数据通讯处理任务，基本功能包含TCP通信、信息交换、规约的组织和解释、通道的编码与解码、采集资源的合理分配等。保信后台应用主要完成事件告警监视、运行参数查询、定值管理、模型管理、故障分析等功能。
保护信息子站系统作为继电保护故障信息处理系统中的信息收集及处理单元，成为二次设备监视系统的信息收集点，所有的技术应用都以信息的完整及时收集为前提。所有保護信息子站系统必须做到安全、可靠，数据处理速度应能满足实际应用的需要。在结构上要满足以下各点：
1）应包含需要的接口和控制设备。至少包括子站主机和网络交换机，并可根据实际情况配置子站维护工作站、数据存储设备、通信管理设备、网络隔离设备、对时接口设备、打印机输出设备、光纤收发器、光电转换器及其它接口设备和附属设备等。
2）为保证子站系统安全接入到电力数据网，子站主机应采用安全的嵌入式操作系统、装置化的结构，并配备足够数量的串口、以太网口。各以太网口之间相互独立。
3）子站硬件系统的设计应能满足系统长期带电运行的要求，并应保证系统工作的可靠性。
4）子站系统宜配备子站维护工作站，即用于现场调试和就地显示子站系统信息的计算机。但子站主机的信息收集、处理和发送不应依赖于子站维护工作站。
5）能以串口或以太网接口与监控系统互连。
6）应能适应各种保护装置和故障录波器的通信接口，主要有RS-232、RS-485串口形式和以太网等网络形式。
2 二次设备监视系统实现的功能
2.1 二次设备的在线监视
二次设备在线系统能够实时监视主站系统与其连接的各个子站系统的通信情况，能使用图形化界面直观的显示。当主站系统与子站系统通信出现异常时，能以告警形式反映，并在图形界面上清晰地标出出现异常的子站系统位置和异常内容。能定期生成所有接入子站系统通信状态报告。
2.2 事件告警
二次设备监视系统收到来自子站的事件信息，支持分层、分类、分级告警。用户能够按装置和事件类型设置是否告警及告警方式。告警方式包括图形闪烁、推事故画面、语音报警、音响报警、入历史事件库、入实时告警窗等多种处理手段。提供故障简报告警。 分层告警——当电网发生故障时，在地理图上反映发生故障的厂站/线路，厂站图标/线路闪烁告警。进入厂站接线图后，接线图上发生故障的元件和保护图标闪烁告警。 分类告警——可以根据保护信息类型显示告警。保护信息类型一般可分为保护告警、保护动作、保护自检、故障简报、故障波形等。 分级告警——可以根据子站对于保护信息分级后的优先等级告警。
2.3 与不同电压等级的不同厂家的子站通信
二次设备监视系统能够与不同厂家、不同型号的子站系统进行通信，宜采用遵循《国家电网公司继电保护故障信息处理系统主—子站系统通信规范》的通信方式，条件具备时支持具备统一模型的、不依赖于特定通信协议的标准的无缝通信体系。
2.4 定值管理
召唤保护装置的当前定值区定值、指定定值区定值（装置支持）、分CPU召唤定值（装置支持）；可召唤定值区号、软压板、硬压板、保护测量等。 定值核对：系统可以设定巡检周期，定期自动召唤装置当前运行的定值，与数据库中存储的定值基准进行核对并反馈核对结果。
2.5 统计分析
实现运行情况统计、异常情况统计、故障情况统计以及其它数据统计功能；支持多种查询方式访问统计结果；以报表形式显示统计分析结果。
2.6 故障分析
二次设备监视系统能够对接收到的信息按同一次故障进行准实时的自动归档，形成事故报告并将结果存档。归档内容包括故障时间、故障元件、故障类型、保护动作事件报告和录波报告、重合情况及故障录波器录波报告等。事故报告内容包括故障时间、故障元件、故障类型、保护动作情况、重合情况及故障距离等。可以按时间、故障元件查询已归档的汇总结果、事故报告。
2.7 高级应用
二次设备监视系统除了接收来自子站的信息之外，还能理应用所收到的信息，实现以下高级应用功能：测距：能够利用从子站接收到的COMTRADE格式录波文件进行单、双端测距，金属性故障单端测距误差应在3%以内。继电器特性分析：能够利用主站系统数据库内的特征值绘制出继电器特性图形，并利用从子站接收到的COMTRADE格式录波文件在继电器特性图形上绘制出故障的阻抗变化轨迹，变化速度可调节，对进入动作区域的阻抗点，能以醒目的颜色标示。能够自定义继电器特性图形模板，能够对已有的模板进行增加和删除操作。
波形分析：能够对从子站接收到的COMTRADE格式录波文件进行波形分析，能以多种颜色显示各个通道的波形、名称、有效值、瞬时值、开关量状态，能对单个或全部通道的波形进行放大缩小操作，能对波形进行标注，能局部或全部打印波形，能自定义显示的通道个数，能显示双游标，能正确显示变频分段录波文件，能进行向量和谐波分析。
3、结论
随着变电站自动化、调度自动化技术的不断发展，调度自动化系统的信息化、智能化水平已达到了很高的程度。为了方便调度管理部门对全网继电保护设备及故障录波器进行统一、有效的管理，国内很多地方都相继建立了二次设备监视系统。该系统能够帮助调度和保护人员实时掌握继电保护装置的运行状况，在电网故障时快速获取保护动作信息和故障录波数据，从而及时准确判断故障性质和保护的动作行为，有效提高了事故处理效率和信息管理水平，在电力系统生产运行过程中发挥了重要的作用。
参考文献：
1、倪益民，丁杰，赵金荣，等.电网继电保护及故障信息管理系统的设计与实现[J].电力系统自动化；2003，27（17）：86-88
2、IEC61850，变电站通讯网络和系统系列标准[S].
作者简介：岳海群 男 1986-2 助理工程师 从事电力调度自动化研究多年。具有丰富的工程经验和理论基础。
关键字： 二次设备，在线监测，建模，管理
0 引言
社会经济的快速发展，对电力系统的稳定经济运行提出了越来越高的要求。二次设备在线监视与分析应用是架构在统一支撑平台上的应用子系统，通过采集继电保护、故障录波器等二次设备的基础数据，完成运行监视、二次设备建模、定值管理、远程控制、信息归档、统计查询、智能分析等功能；实现调度中心在正常和电网故障时期，对这些装置进行运行监视、配置信息管理、动作行为分析与故障分析，为调度运行人员、继保专业人员和其他专业人员提供及时、准确的故障信息，为及时判断故障原因提供重要依据。它是保障电网稳定和电力设备安全的基本要求，适应电力发展的需要。
二次设备在线监视与分析应用不是一个完全独立的系统，按照国家电网电力调度中心对D5000的相关规范，二次设备在线监视与分析应用在实时监控与预警应用平台之上，是电网实时监视与告警应用中的一个子应用系统。二次监视系统需要在D5000平台才能应用。 二次设备在线监视与分析应用（以下简称“二次设备监视系统”）在D5000平台系统中的应用有着十分重要位置。
1、二次设备监视系统组成结构
1.1网络结构
二次设备监视系统组成结构依托在D5000平台之上，是D5000平台上的一个应用子系统。网络上位于安全II区，网络结构如下图。二次设备监视系统系统集成在D500系统平台基础之上，可共享EMS系统的数据库服务器、网络交换机、调度工作站等硬件设备，同时只需增加相应的保护应用服务器、保护前置服务器以及保护工程师站，节省了相应的软硬件投资。
1.2报信子系统介绍
二次设备监视系统分为前置采集应用和后台应用，类似于现有的SCADA系统的前置和后台应用，其中前置采集承担了二次设备监视系统与保护子站之间实时数据通讯处理任务，基本功能包含TCP通信、信息交换、规约的组织和解释、通道的编码与解码、采集资源的合理分配等。保信后台应用主要完成事件告警监视、运行参数查询、定值管理、模型管理、故障分析等功能。
保护信息子站系统作为继电保护故障信息处理系统中的信息收集及处理单元，成为二次设备监视系统的信息收集点，所有的技术应用都以信息的完整及时收集为前提。所有保護信息子站系统必须做到安全、可靠，数据处理速度应能满足实际应用的需要。在结构上要满足以下各点：
1）应包含需要的接口和控制设备。至少包括子站主机和网络交换机，并可根据实际情况配置子站维护工作站、数据存储设备、通信管理设备、网络隔离设备、对时接口设备、打印机输出设备、光纤收发器、光电转换器及其它接口设备和附属设备等。
2）为保证子站系统安全接入到电力数据网，子站主机应采用安全的嵌入式操作系统、装置化的结构，并配备足够数量的串口、以太网口。各以太网口之间相互独立。
3）子站硬件系统的设计应能满足系统长期带电运行的要求，并应保证系统工作的可靠性。
4）子站系统宜配备子站维护工作站，即用于现场调试和就地显示子站系统信息的计算机。但子站主机的信息收集、处理和发送不应依赖于子站维护工作站。
5）能以串口或以太网接口与监控系统互连。
6）应能适应各种保护装置和故障录波器的通信接口，主要有RS-232、RS-485串口形式和以太网等网络形式。
2 二次设备监视系统实现的功能
2.1 二次设备的在线监视
二次设备在线系统能够实时监视主站系统与其连接的各个子站系统的通信情况，能使用图形化界面直观的显示。当主站系统与子站系统通信出现异常时，能以告警形式反映，并在图形界面上清晰地标出出现异常的子站系统位置和异常内容。能定期生成所有接入子站系统通信状态报告。
2.2 事件告警
二次设备监视系统收到来自子站的事件信息，支持分层、分类、分级告警。用户能够按装置和事件类型设置是否告警及告警方式。告警方式包括图形闪烁、推事故画面、语音报警、音响报警、入历史事件库、入实时告警窗等多种处理手段。提供故障简报告警。 分层告警——当电网发生故障时，在地理图上反映发生故障的厂站/线路，厂站图标/线路闪烁告警。进入厂站接线图后，接线图上发生故障的元件和保护图标闪烁告警。 分类告警——可以根据保护信息类型显示告警。保护信息类型一般可分为保护告警、保护动作、保护自检、故障简报、故障波形等。 分级告警——可以根据子站对于保护信息分级后的优先等级告警。
2.3 与不同电压等级的不同厂家的子站通信
二次设备监视系统能够与不同厂家、不同型号的子站系统进行通信，宜采用遵循《国家电网公司继电保护故障信息处理系统主—子站系统通信规范》的通信方式，条件具备时支持具备统一模型的、不依赖于特定通信协议的标准的无缝通信体系。
2.4 定值管理
召唤保护装置的当前定值区定值、指定定值区定值（装置支持）、分CPU召唤定值（装置支持）；可召唤定值区号、软压板、硬压板、保护测量等。 定值核对：系统可以设定巡检周期，定期自动召唤装置当前运行的定值，与数据库中存储的定值基准进行核对并反馈核对结果。
2.5 统计分析
实现运行情况统计、异常情况统计、故障情况统计以及其它数据统计功能；支持多种查询方式访问统计结果；以报表形式显示统计分析结果。
2.6 故障分析
二次设备监视系统能够对接收到的信息按同一次故障进行准实时的自动归档，形成事故报告并将结果存档。归档内容包括故障时间、故障元件、故障类型、保护动作事件报告和录波报告、重合情况及故障录波器录波报告等。事故报告内容包括故障时间、故障元件、故障类型、保护动作情况、重合情况及故障距离等。可以按时间、故障元件查询已归档的汇总结果、事故报告。
2.7 高级应用
二次设备监视系统除了接收来自子站的信息之外，还能理应用所收到的信息，实现以下高级应用功能：测距：能够利用从子站接收到的COMTRADE格式录波文件进行单、双端测距，金属性故障单端测距误差应在3%以内。继电器特性分析：能够利用主站系统数据库内的特征值绘制出继电器特性图形，并利用从子站接收到的COMTRADE格式录波文件在继电器特性图形上绘制出故障的阻抗变化轨迹，变化速度可调节，对进入动作区域的阻抗点，能以醒目的颜色标示。能够自定义继电器特性图形模板，能够对已有的模板进行增加和删除操作。
波形分析：能够对从子站接收到的COMTRADE格式录波文件进行波形分析，能以多种颜色显示各个通道的波形、名称、有效值、瞬时值、开关量状态，能对单个或全部通道的波形进行放大缩小操作，能对波形进行标注，能局部或全部打印波形，能自定义显示的通道个数，能显示双游标，能正确显示变频分段录波文件，能进行向量和谐波分析。
3、结论
随着变电站自动化、调度自动化技术的不断发展，调度自动化系统的信息化、智能化水平已达到了很高的程度。为了方便调度管理部门对全网继电保护设备及故障录波器进行统一、有效的管理，国内很多地方都相继建立了二次设备监视系统。该系统能够帮助调度和保护人员实时掌握继电保护装置的运行状况，在电网故障时快速获取保护动作信息和故障录波数据，从而及时准确判断故障性质和保护的动作行为，有效提高了事故处理效率和信息管理水平，在电力系统生产运行过程中发挥了重要的作用。
参考文献：
1、倪益民，丁杰，赵金荣，等.电网继电保护及故障信息管理系统的设计与实现[J].电力系统自动化；2003，27（17）：86-88
2、IEC61850，变电站通讯网络和系统系列标准[S].
作者简介：岳海群 男 1986-2 助理工程师 从事电力调度自动化研究多年。具有丰富的工程经验和理论基础。