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文档简介

1、二次设备在线监视与分析(保信主站)技术方案2018 年 10 月第一章总体方案 13.1 概述13.2 硬件配置23.3 软件框架23.4 设计方案 3第二章二次设备建模 54.1 二次设备基本模型 54.2 一二次设备关联模型 5第三章运行监视65.1 状态监视 65.2 信息分类85.3 信息过滤95.4 信息查询9第四章故障告警126.1 在线故障分析 126.2 故障告警 13第五章故障分析157.1 波形分析157.2 故障测距18第六章定值管理198.1 定值查询 198.2 定值核对19第七章远程控制21第八章统计查询24第九章信息归档2611.1 信息归档 2611.2 故障分

2、析报告模板工具 26第十章人机界面2712.1 画面显示 2712.2 画面操作27第十一章故障信息归档 2913.1 故障报告的分类 2913.2 保护事件及故障信息归档 3013.3 录波文件归档 3113.4 自动生成故障报告 3113.5 装置故障报告查询 3313.6 电网故障报告查询 36第十二章性能指标38第一章总体方案1.1 概述二次设备在线监视与分析模块属于实时监控与预警类应用,基于能效管 控系统统一支撑平台建设,位于安全II区。二次设备在线监视与分析功能模块用于实现对二次设备运行工况、运行 信息、动作信息、录波信息、测距信息的分析处理,为调度管理部门实时掌 握继电保护设备运

3、行状态、及时判断电网实际故障状况、有效分析继电保护 动作行为提供统一的数据平台和可靠的技术支撑,可有效提高调度管理和运 行管理水平,如图1-1所示。本应用可为调度人员提供准实时的故障报告、辅助调度人员快速准确判 断故障性质和保护动作行为,及时作出事故处理方案,防止事故范围进一步 扩大。同时本应用也为保护专业人员日常运行管理提供技术保障,包括:对二 次设备运行状态的实时监视和运行信息的实时查询功能;二次设备模型管理、定值管理、录波文件管理等专业管理功能;基于故障录波文件的波形分析、 故障测距等分析功能;对二次设备动作信息、运行信息的统计查询功能。图1-1电网实时监控与智能告警功能模块及数据逻辑关

4、系1.2 硬件配置系统配置如图1-2所示,主站端的硬件配置包括数据库服务器、磁盘阵 列、通信服务器、应用服务器、调度员工作站、保护工程师站、主干网络交 换机、采集网络交换机等,其中服务器和网络设备都采用双重化的冗余配置, 可大大提高系统运行的稳定性和可靠性。每台应用服务器下装并生成相同的二次设备实时数据库,运行相同的应 用软件,均能通过基础平台的消息总线接收到相同的数据源(前置采集、人 工操作)。在此基础上,每台服务器的应用软件采用相同的逻辑处理各种数据 源,处理结果刷新本机的实时库,并从而保证了各台服务器实时数据的一致 性。二次设备在线监视与分析系统配置图一区主干交换机保护应用服务器 A保护

5、应用服务器B二区采集交换机保护子站保护子站保护子站图1-2 硬件配置图1.3 软件框架二次设备在线监视与分析的基本功能包括二次设备建模、运行监视、故障告警、故障分析、定值管理、远程控制、信息归档、统计查询等,如图1-3所示。本应用从数据采集和交换获取运行二次设备运行信息、动作事件、录波简报、故障录波数据等。本应用从稳态监控获取开关变位和 SOE信息。本应用从模型管理提供的网络拓扑分析结果。本应用向综合智能告警提供内容丰富完整的故障简报。本应用模块向运行分析与评价提供二次设备运行信息。运行信息、动作信息录波信息、测距信息数据采集与交换远程查询、修改命令模型管理电网一次模型网络拓扑连接信息归档统计

6、查询19开关变位SOE二次设备在线监视与分析稳态监控图1-3软件框架示意图1.4 设计方案在软件设计时充分考虑了本应用的功能特点,采用了模块化设计和参数化 配置,以二次设备建模为基础、以数据库为核心、以图形显示为手段、以故障 分析为重点,按照功能定位、数据流向、处理逻辑等因素设计了多个功能模块: 通过信息过滤、信息分类和信息查询实现对装置运行状态的实时监视;通过在 线故障分析综合多源信息进行故障诊断,最终形成故障报告,为综合智能告警 提供可靠的判据和丰富的故障信息;通过信息归档将故障相关的所有信息整理 成故障信息包并形成故障分析报告;通过定值查询和定值核对实现定值信息的 日常管理;通过严格的安

7、全审核措施和严密的操作流程控制来确保远程控制的安全性和可靠性;通过对二次设备运行状态和运行工况进行实时自动统计,为 运行分析与评价提供可靠的统计数据。图1-4设计方案示意图第二章二次设备建模2.1 二次设备基本模型系统提供专用的二次设备模型管理工具,并支持多种二次设备模型生成方式,包括通过召唤厂站端已配置好的规定格式的模型数据自动建模、导入标准的模型描述文件自动建模等,可大大减轻维护工作量。此外系统也支持通过手动录入方式建模等。建立的二次设备模型包括装置模型、装置信息模型。装置模型包括保护及故障录波器的装置编号、装置名称、装置类型、装置型号、装置运行状态、装置所属的一次设备等装置参数。装置信息

8、模型包括装置定值、装置模拟量、装置开关量、装置动作事件、装置自检信息、装置异常告警信息、装置压板状态等。系统具备模型比对功能,模型变化时支持增量更新。2.2 一二次设备关联模型系统可通过统一规范一二次设备的命名,基于名称匹配模糊查找的方式实现一二次设备的自动关联。此外也可以通过解析二次设备“装置配置”信息中包含的一次设备名称,并与本系统内一次设备的名称进行自动匹配,从而生成一二次设备动态关联模型。第三章运行监视二次设备运行监视通过实时处理装置动作事件、异常告警信息、自检告警 信息、运行定值、实时采样值、开关量状态、软压板状态、通讯工况等信息, 完成对二次设备的实时在线监视。3.1 状态监视系统

9、将采集到的装置动作事件、异常告警信息、自检告警信息、通信状态 变化、运行状态变化、定值变化等信号转化为二次设备的运行状态并通过画面 图元的方式进行监视,如图 3-1所示。当二次设备的运行状态发生变化时,可 通过图元变色、闪烁等方式予以告警提示,直至用户确认。I4 E.曜:,斗妙V etwMQ;门图3-1 一次接线图运行监视同时系统支持通过定制画面列表的方式将系统中运行状态变化的装置统 一列示。系统支持通过画面方式显示全网动作保护设备和最近的保护事件列表,如 图3-2所示。图3-2全网动作信息一览表系统支持通过画面列表方式显示全网告警保护设备和告警事件列表,如图3-3所示。图3-3全网告警信息一

10、览表系统支持通过画面列表方式显示全网通讯中断的保护设备,如图3-4所示。3.2 信息分类系统可根据上送信号类型不同进行分类,并设置为不同的事件级别,用户 可定制事件级别。系统根据事件级别的高低调用告警服务定义的不同告警方式, 如语音告警、推画面、上告警窗口等。事件分类如下:保护事件告警:?保护动作/复归?告警出现/消失? 自检异常/正常? 开关量分/合? 压板投入/退出? 故障量保护设备告警:? 保护装置通信中断/通信恢复? 故障录波器通信中断/通信恢复? 保护子站通信中断/通信恢复? 保护装置转检修/转运行? 定值变化? 配置变化录波简报:? 保护装置录波简报? 故障录波器录波简报3.3 信

11、息过滤系统对接收到的各种信息进行分类,并提供人机界面定义工具用于配置每一类信息的过滤策略。同时系统具备对调试和检修设备上送信息的自动过滤功能。系统具备对发送报文的过滤功能,可屏蔽指定类型的报文的发送,如禁止发送修改定值、切换定值区和投退软压板等带远程控制功能的报文。3.4 信息查询系统为相关专业人员提供人性化、操作便捷的人机界面工具,可实时召唤查询二次设备的开关量、压板状态、保护采样值、录波文件列表、故障录波文件、历史告警记录等信息。系统支持对装置开关量状态的实时查询,如图3-5 所示。XTRTS U孙士 NW -.iWLfwJ| WttS1 flsUWi IQ I心司仁工: 口佗T辿呜|姆。

12、RC5 . L1: 7 51 : 1 0山,报:-:* x Ji0 M (KS - 1-M4ni 了口再 t-叁日汕*安巴u-电M a.”1-A 也)1度回也炉优氏肛11咨孑甯胃miiK12前事零/整2耳尚4 网94#a4 :& c汁明斤立3* MS7/二赛器心白3塞势事堂行就101310 11 士上 V2S115bU品au131语带1a11升14 -5EJ/TZS14 T&15浒W IK*忖立116 r口 EKH9s u 1ISS1*外口肚HI坦福匕1航i传n* 年限,小* fkit tt*蜀匚|;*.,. | 3 I .L&*此出r)1 ihLC-i HZJJJI;-: JI:1!. IL

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14、保护信息进行筛选,从中提取重要的动作信息,并结合稳态监控提供的开关变 位和SOE信息,基础平台提供的网络拓扑分析结果, 以及从录波简报及故障录 波文件中自动提取的故障信息,基于逻辑推理、反向验证等手段,最终准确判 断故障设备和故障时间,并形成准实时的故障报告。故障报告的内容丰富完整,包括:故障设备、故障相、故障电流、故障测 距、重合闸情况、保护动作出口事件列表、保护分散录波数据、故障录波器集中录波数据、启动时开入量状态、启动后开入量变位、保护定值等。所有信息 以故障为索引保存入数据库,并实现历史查询。如图4-1所示,故障报告可按时序显示与本次故障相关的保护动作事件列表,列表中包括通过硬接点和软

15、报文两种方式上送信息。1* Jill*il e 11福 ill- i-,2EitiS -匕 * :MW* 1 & -TA* II:! J?s:pUj Fl m )4 :,_ILF :!, HR IL-Wi, T 1/ITiMS,a.* IL 11 hXj- - -MU M.* ,.Lw.IL1T4-M JL *al iJfTM4a 4 Hll H, 2L IL2Zr|* -B- m M口hl.,仃L IL !?! ”灯$- - t * ,jf,IL : iUiWI* -frb H tr NA IC3aIF-嗝*- r t ? |u i 由中(图4-1故障报告-动作事件列表如图4-2所示,故障报

16、告包括本次故障相关的录波文件,包括保护分散录 波文件和录波器集中录波文件,双击录波文件名可直接打开录波文件分析工具 进一步分析故障。图4-2故障报录波文件列表如图4-3所示,故障报告包括本次故障中相关所有保护装置的定值列表。AfElfiq EHAB Tf;., I AM *JIIa B|.哥it A*I 1, lifite-BLA84 EC 事 ItlUIAIIKHta事埋*畤| 一空 LatflAiU ; JflD.0CH1用四件由也正*_454止日陨r电比。顺0.000押白01正常口逐出I 士理校芯|保印坦旭I即M出” |与 :1麻生.:淖花依士 -TfRCS-iLi: t :.f. tr

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18、ItoIFMDD.VM口浮包通正常JD0.04MJOOS总步inwina nnnn GWfa - 品 M簿聿 I 1%*忏 I图6-2定值核对第七章远程控制系统提供便捷友好的界面工具完成远方修改定值、投退软压板、切换定值区、版本升级、远程复归等远程控制功能,并具备完整的安全审核措施。系统可根据需求设置开放远程控制功能的厂站。操作前系统对用户权限和操作节点进行验证,对不具备控制权限和在非指定节点上操作的用户直接闭锁相关操作。整个修改过程完全遵循数据召唤-预修改-返校确认-修改确认-执行结果信息返回的流程,并在操作过程中实时监视保护装置的通信工况,如出现通信中断的情况即告警提示,完整的操作流程如图

19、9-1 所示。系统可根据实际操作规范提供监护功能。系统提供快速回退功能,可快速将定值恢复至修改前的状态。系统完整记录整个操作流程的每个步骤,包括操作人、操作时间、操作节点、操作对象名称、修改前后的值、操作结果等信息,并存入历史数据库。主站下发定值实际值召唤命令子站上送定值实际值图9-1定值修改操作流程图29主站通过人机界面修改定值_校正错误 提示错误主站下发写确认命令4选择继续提示告警选择取消主站下发写执行命令.否定答复子站上送写执行的回复信号未复归快速恢复对于远方修改定值、切换运行定值区操作,在用户输入定值(区)的过程中自动完成数据类型校验、数据合理性范围校验等验证措施,如图 9-2所示叉胃

20、阳t小ji *一 * j 5 口口冷 qr玷/用11第t荐1主变TE1G3 T iiff.lSA-a*t ffiiff lSA*SWMS&tWFl 由T尊i主变iSATceGae击侪护i 净旌工受K T ISA-K13-H * #2TE IU-3E7QH ;主支KTldUfl(高自由朋曲、 t ft:TlSA-3ESG ft0号情泸I ,H #-主生伯aTBss中e;岳忖迪 315ip-f 3yB,iauiBiaT ff3Jl5*-36TO t j:1t i-ateonStatNn、*而?中64-3曲 SW舟讦拌| .;依三依. 打邂便产ik 耳懵叫,wmjiiHDiii:ir开拓giaal日

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24、衣可岐*武A处图9-3定值修改-完成性校核31第八章统计查询系统可进行实时自动统计,统计的内容包括保信子站月可用率、保护装置 月可用率等,统计结果可存入历史数据库,并支持按时间、厂站、保护设备、 生厂厂家等多种方式组合查询。部分统计公式如下:保信子站月可用率全月日历总时数-子站月通信中断小时数全月日历总小时数100%保护装置月可用率全月日历总yJ、时数-装置月通信中断小时数全月日历总小时数100%备注:装置月通信中断小时数包括子站故障通信中断时间周产iikKCC的 E M 西札1及世网irWRfE系统支持以画面列表的方式实时显示通信统计结果,如图 8-1所示41图8-1通信统计列表系统支持分区

25、域统计二次设备通信工况和运行工况,并将统计结果以画面 棒图的方式实时显示,如图8-2所示。图8-2通讯率区域统计系统将保护动作信号、告警信号、故障简报、通信状态变化、压板投退、定值变化等运行状态变化及用户操作信息存入历史数据,用户可根据时间、厂站、设备、事件类型等自由组合过滤条件进行历史查询,如图 8-3所示F论/If”总*二 0o *J日 * *口 1,- -,住时期梅 : ISD Ini?宝r fBfeH r+BKte1Jmr.黄他代 0 im%,-Fl y-f-iy的.I到I .Fl1 ,F X ; , i0 J -| B W-i.卜回Kh1 El 榭”,S回定*-L 1.信 /叫rai

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27、HfiCB用+合妥则 根LM史Sani4!*的期 MJ匕冏式 5kVlJfWC5lKftft 叫tn玄堆卿 50OVJ :- RCS !- :.sottvsni 1图8-3历史查询-过滤条件设置第九章信息归档9.1 信息归档系统可根据一二次设备关联关系、一次拓扑连接、事件时间顺序对故障相关的所有信息进行归档管理,将与该次故障相关的所有故障信息整理成故障信息包。故障信息包的内容包括保护动作事件、开关量变位、录波简报、故障录波数据、保护设备定值、压板状态、保护配置等信息,便于运行管理和分析查询。9.2 故障分析报告模板工具在前期在线波形分析、信息归档的基础上,系统提供故障分析报告模板工具,用户可方

28、便的通过人机界面对故障分析报告的内容和界面显示形式进行灵活定制。故障分析报告模板工具可自动给出故障相关的一、二次设备名称、故障时间、保护动作信息、故障相、故障电流、故障电压、故障测距、保护配置信息等内容, 同时自动添加由故障录波数据形成的图片文件,并提供人工评价功能,便于故障分析报告的生成。第十章人机界面10.1 画面显示系统利用图形浏览器对多平面的支持及一二次设备关联关系,通过在厂站一次接线图上增加二次设备图元的方式实时显示二次设备的运行状态,二次设备图元可绘制在厂站一次接线图上相关联的一次设备附近,图形浏览器的多平面机制支持单独显示一次或二次设备图元或同时显示二者。电网发生故障时,在全网接

29、线图上准确定位并突出显示故障站、故障设备,同时标注故障相、故障性质、故障测距值等重要信息。系统支持在图形浏览器上直接显示故障报告。此外,系统还支持通过定制画面列表的方式显示装置实时定值、实时采样值、开关量和压板状态等信息,同时支持以画面列表方式显示通信率及运行率的统计结果。系统支持动作、告警等各类信号光字牌的显示。10.2 画面操作操作人员可以很方便的通过一次设备直接定位到对应的二次设备,并完成相关的功能调用,如图12-1 所示。操作内容包括:实时运行信息查询: 运行定值、当前定值区、保护采样值、开关量、软压板状态等。历史信息查询:包括查询保护历史事件、录波文件列表、故障录波文件等。二次设备挂

30、牌、告警抑制操作。在设备检修、调试等情况下系统支持一二次设备联动挂牌、告警抑制,也支持单独对二次设备挂牌及告警抑制。肺附md曲开Eli91*II-UXM图10-1操作界面第十一章故障信息归档故障报告是保护故障信息管理系统最实用也是最关键的功能之一,可有效的辅助保护专业用户进行事故分析,其完整性、准确性直接决定了保护故障信息管理系统的实用化水平。在电网发生故障时二次设备在线监视与分析系统根据一定规则算法进行归档整合并最终形成故障报告。11.1 故障报告的分类故障报告分为装置故障简报和电网故障报告,两者为聚合关系,其中装置故障简报又分为保护故障简报和录波器故障简报,是以单个保护装置及录波器为基准进

31、行信息整理、分析以及合并后形成。保护故障简报主要包含保护装置主动上送的故障相、故障电流、故障测距等故障信息,和保护启动/动作出口/重合闸/开入量变位/告警等保护软报文信号,以及主站数据库中保存的保护配置、定值和压板信息,而录波器故障简报的内容主要是分析故障录波文件后获取的故障信息及保护(硬接点)及开入量变位时序表,以及主站数据库中保存的录波器定值信息。电网故障报告以一次故障为基准,综合相关的保护故障报告及录波器故障报告信息(对于线路故障需综合两侧报告)形成。电网故障报告保护1动作事件保护装置1故障简报保护1故障量.保护1录波保护1配置保护1定值/压板A保护2动作事件保护2故障量保护2录波保护2

32、配置保护2定值/压板保护装置2故障简报录波文件 4录波器故障简报水仪/MAb 1且图11-1故障报告示意图11.2 保护事件及故障信息归档保护动作事件或故障量参数带有电网故障序号 NOF,则相同NOF的保护事 件、故障信息可以关联为一次故障的保护动作序列。如果保护装置上送的信息包含完整的动作、复归信息,则通过保护信息动 作、复归的完整性来识别一次故障的保护动作序列(成对匹配) 。保护动作事件上送时标带绝对时间和相对时间,将绝对时间减去相对时间 即可得到故障时刻,将相同故障时刻的事件关联为一次故障的保护动作序 歹I。无法通过上述三种方式进行关联的,可通过故障持续时间经验值(一般为1020秒)按时

33、序对故障信息进行关联。动作信息归档完成后,可分析获取故障的起始时间和结束时间,此时将故 障参数信息按时间范围判断即可很方便的完成故障参数的归档,至此可形成初 步的保护故障简报。在归档完成初步的保护故障简报后, 可以进行初步的电网故障报告的归档, 即以一次设备为索引结合故障特征匹配的方式关联多个保护装置的故障简报。11.3 录波文件归档故障时刻根据故障发生时间和录波启动时间进行双匹配归档。并关联到具 体的电网故障设备进行归档存库。11.4 自动生成故障报告1、保护装置故障报告保护装置简报由故障简况、保护动作、录波文件、保护配置、保护定值、保护压板状态组成,故障简况、保护动作来源于离散的单条上送事

34、件, 保护配置、 保护定值、保护压板状态来源于主站数据库中保存的信息。XXXX 年XX月XX日XX时XX分XX秒XXXX 保护故障简报故障简况所属厂站保护装置故障时间故障设备1故障相别取大故障电流最大零序电流是否重合闸故障测距保护动作0ms启动动作19ms电流差动保护动作动作19ms跳A动作1089ms重合闸动作动作录波文件*保护配置*保护定值*保护压板状态图11-2保护故障报告格式2、录波故障报告录波器故障简报由故障简况、保护动作、录波文件、录波器定值组成,故障 简况、保护动作及开关量变位来源于对故障录波文件的在线分析,录波器定值 来源于主站数据库中保存的信息。XXXX年XX月XX日XX时X

35、X分XX秒XXXX录波器故障简报故障简况所属厂站录波器名称故障时间故障设备故障相别取大故障电流最大零序电流是否重合闸故障测距保护动作 及开关量变位0msXXXX硬接点动作19msXXXX开关量动作录波文件*录波器定值图11-3录波故障报告格式3、电网故障报告XXXX 年XX月XX日XX时XX分XX秒XXXX设备故障|XXX站(首端)XXX站(末端)保护装置1故障简报保护装置1故障简报保护装置2故障简报保护装置2故障简报录波器故障简报录波器故障简报1*故障分析结论(人工评价)图11-4电网故障报告格式11.5装置故障报告查询系统提供故障报告查询工具 进行故报告的查询,如图所示-,理 * R t b 学 h 7 1 十出-T te。 b 口 r jmygsaj jjlMAco 7

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