继电保护及故障信息系统的研究及应用电气工程专业毕业论文

Powersystemrelayandfaultrealizingtheequipmentmanagement,therunningstatussurveillance,themovementfix-valuecalibrationtothesecondequipmentsofthepowersystem,andcomprehensiveanalysisabnormalorfaultinformimprovestheoveralllevelofdispacontrol"andrealizestherelayprotectionprofessionalmanagementmodernization,overallascensiongriddispatchingoperatAtpresent,500kVpowergridhasbecomeamaingridinShanDong,andtanewdesignscheme.Thisschemecanrealizedistributedheterogenemaintenance,compatibleautomationsystemtechnologydevelopment,andcanachieveperformanceindicatorsando500kVsubstationhasbeensuccessfullyapplied.ThKeywords:relayprotection,faultinformation,managementsystem,500kVgrid,1.2继电保护及故障信息系统的现状及存在问题3第二章继电保护及故障信息系统结构设计求。62.3继电保护及故障信息系统的基本构成子站及通信ABD子站子站子站子站子站子站子站子站子站子站C通讯网调度端子系统调度端子系统A(省调/地调/县调)站1站2广站3]调度端子系统B厂站1站2厂站3调度端子系统C(省调/地调/县调)厂站2站1站3调度端子系统调度端子系统A(省调/地调/县调)站2站3}调度端子系统C(省调/地调/县调)站1站2厂站2站3调度端子系统B(省调/地调/县调)站站站厂厂厂2318图2-3继电保护及故障信息系统逻辑结构图(通道中断时)由于系统涉及面广、功能复杂、跨地域、跨系统、接入设备种类多、数据和信息复杂，未来出现的保护装置以及未来的应用、未来的标准变化不可预期，为简化整个系统的设计，系统必须分层，从而为解决系统的开放性、可扩展性、可维护性问题创造必要条件，如图2-4所示：层2:数据层层1:通信层层2:数据层层1:通信层检索图2-4系统分层结构图各调度端子系统均按照图2-4的原则分层实现，同一层的对等实体之间使用协议进行通信，上层实体通过请求下层实体的服务完成通信。1、通信层：通信层使上层应用可以独立于具体的通信方式和通信协议，使系统适应各种网络连接方式。2、数据层：数据层采集直连厂站端数据以及获取调度自动化等其他系统的数据，以服务的方式向应用层提供访问支持。服务内容包括：检索服务、资源服应用层应用层数据层通信层表示层会话层传输层网络层链路层物理层业备与其它主站(或分站)通信、和进行信息代理传输的能 进行，即各主站(分站)负责所管辖变电站信息的通特征。2.3.4兼顾自动化系统的未来发展针对调度中心数据整合及应用集成的发展趋势，系统构建以数据及模型为核心，系统应用功能的建立基于模型及数据的管理，系统模型统一采用IEC61970—CIM的模型形式，以便于系统被集成到未来控制中心统一的数据平台上。因此，目前系统信息通信、应用功能应与数据模型管理相对分离。2.4.1主站(分站)构成主站各部分构成如下图所示：图2-5主站(分站)构成图负责与子站的通信，以及对其它主站的信息代理传输。2、建模工具部分不仅负责建立有关子站信息的通信模型，也负责建立主站应用功能所依赖的应用模型，甚至不仅仅针对本系统，可以为其它系统建立模型基础。3、模型数据管理部分负责统一管理系统所使用的模型及数据，为应用功能提供模型数据的访问支持，并对模型数据的一致性、版本等进行管理。4、应用功能部分为系统应用功能的实现，本次建设目标所要求的应用模块包括：保护运行监视、故障监视及分析、定值校核三个模块。子站各构成部分如下图所示：1、保护通信管理机原创力文档负责接入站内保护装置、录波装置等，根据配置进行必要的信息处理、信息8.com封装，向不同的主站传送站内信息。2、子站配置工具配置。3、子站监视终端根据系统的目标定位，以及系统方案，本系用模型交模型管理/数据交换平台模型交统模型交统模型交图2-7继电保护及故障信息系统与其他系统的集成示意图2、数据交换平台2.5系统运行维护模式2.5.2通信信息模型的维护和管理描述，有效的屏蔽了各环节的差异性，包括子站传统协议向通信信息模型的转化以及信息语义的自动加载等过程所需要的配置信息。这些模型描述文件根据系统的分布式数据维护目标由各分站(主站)采用工具生成。该模型描述文件的使用如图2-8所示：子站配置图2-8通信信息模型图其中，子站通过配置工具读取模型文件中本站的信息结构描述，生成子站产品内部数据下载到保护管理机中。该模型描述包括了站内装置的信息结构的描述、与装置信息的对应关系描述以及信息向主站转发方法的描述，因此子站保护管理机的运行将很大程度上取决于该模型描述。2.5.3系统模型的维护和管理建模工具其中，建模工具负责描述和生成本系统需要的各种模型，并输出各种用于交换的模型描述文件(采用RDF格式，需符合《继电保护及故障信息系统通信与接口规范》),也负责导入其它主站维护的模型文件，文件的传递可以采用任何方式，集成在本系统之中。系统根据模型描述生成数据支持平台中的模型数据体系(CIM体系),支持平台对应用的接口采用CIS形式，需符合《继电保护及故障信息系统通信与接口规范》的规定。对于二次模型，由于在通信信息模型的交换文件中采用了IEC61850的形式，因此系统需要提供模型转换引擎，将二次模型转换为通信环节所需要的通信信息模型，二者的一致性由系统维护。由于系统模型涉及的内容众多，模型的改变将可能导致数据的无效，也可以导致系统应用功能的无效，因此需要统一的模型管理进行模型及数据的一致性管保证模型数据的有效性(例如跨越不同历史3、域系统中的各种应用可以产生使用的模型(采用标准形式),例如故障分第三章山东电力超高压公司继电保护及故障信息系统的开发及应用3.2发展历程、现状及整体设计方案序号站名备注说明1长清站2泰山站2008年通过调度数据网接入省调3淄川站2007年通过调度数据网接入省调4莱阳站5枣庄站2007年通过调度数据网接入省调6琅琊站2007年通过调度数据网接入省调7沂蒙站2007年通过调度数据网接入省调8聊城站2007年通过调度数据网接入省调9栖霞站2008年通过调度数据网接入省调密州站2010年通过调度数据网接入光州站2010年通过调度数据网接入昆嵛站2010年通过调度数据网接入潍坊站2008-02通过调度数据网接入公司益都站2008-02通过调度数据网接入公司郓城站2008-03-05通过调度数据网接入公司汶上站2008-03-05通过调度数据网接入公司崂山站滨州站济南站2008年通过调度数据网接入德州站2008年通过调度数据网接入鲁中站2008-04通过调度数据网接入日照站2008-05通过调度数据网接入闻韶站2010年通过调度数据网接入陵县站2010年通过调度数据网接入大泽站2010年通过调度数据网接入寿光站2009年通过调度数据网接入油城站2009年通过调度数据网接入1淄博站厂站端厂站端服务主站系统非61850智能装置非61850智能装置子站数据模型61850智能装置保护生产厂家制作子站下程生作系统图形M2S描述图3-3山东电力超高压公司继电保护及故障信息系统通信建模信息山东电力超高压公司继电保护及故障信息系统采用主站通信免维护、子站分散维护的通信维护方式。主站系统主站系统A(中调)子站4主站系统C(生产调度)子站1子站2子站3子站1子站2子站4子站2主站系统B(生产调度)子站2子站3主动主动图3-4山东电力超高压公司继电保护及故障信息系统通信维护方式图监控系统服务器安全区i防火墙安全区i防火墙防火墙其他应用其他应用整定计算专业管理通信系统交换数据管理平台其他应用及其它系统3.3超高压公司继电保护及故障信息系统系统特点信息的采集。山东电力超高压公司500kV变电站故障信息内部以太网220KV小室间隔层设备间隔层设备光纤2、针对变电站侧故障信息子站所接入的二次设备类型相对较多，数据来源备类型相对复杂，除了包括220kV及以下电压等级变电站内的二次设备外，还有其独有的一些二次设备。例如：行波测距装3.4硬件平台3.5软件系统布式系统模型，对上(主站系统)可以实现装理服务器向上通信服务界面向上通信服务界面事件处理向下通向下通信服务物理图3-8图3-8软件体系结构3.5.3通信系统与“即插即用”(GeneralObject-orientedSubstaionEvent,G0OSE)和“通用变电站事件模型”属司d.10kV19线保护装置通语中斯tncio主型图恢滴压压板akd10kvis城预向压极fhoso108VIQr1897维刀nd10LVI8SE山长板borkd上变有kso复流吸属inaka.10aVi6车资amcard.10KV143线接inar10vis1线电溪国mt却主型真6阐1101并大消mmnk电容动湘结状态位2003-04-161205:37234严量温信状态变信2003-04-161202180严兼循信状起支你2003-04-161202180严章项信秋态交性2003-04-15.120218严通信秋态变化、2003-04-16T话软态变位2003-04-141205272值状2003-04-16.12:02630严案温信状态变位2003-4-核1201580海状态变税2003-04-1201580重随德状高变税2003-44-161201330前道信钛态变位2003-04-161201430意海伯状态变税2003-4-161201a80章填能状君受化2003-04-161201380意临状态变2003-04-161201330”严信状毒及位2003-04-j612-01280减结优动交2003-04-612012们林委专位2003-04-61201231墙部状态发位2003-4-1612011维严螺临状态变应2003-94-1612:0;is0严章高状上变位bgnlnge后影本体通瓦撕号有载重脂信号言供号压力放信号动保护装置方/原地切换拉备数感单个时间标检定告合高政的跷海系失动地成言言200女妙knbyranr.20秒Pinc0220.核RuyPataneei320与伤byPanmeter1910f0状母住AravPaang2正确性E-DBM傲据维护-[admine48]_口×文件(F)更改密码(C)厂站属性(P)帮助(H)500k7聊城站用户管埋规约ID规约分类规约名称动态库名描述规约配置图保护型号配置⊗录波器型号配置设备定义历史库维护系统运行设置防火墙设置123争.567保护规约保护规约保护规约保护规约保护规约保护规约保护规约录波器规约南自94规约南瑞LFP规约深圳南瑞103规约南自网络103规约南瑞串口103规约四方103规约南自串口103规约WDGL录波器规约libnr103.solibps1103.国电南自94规约南瑞LFP规约深圳南瑞103国电南自103规约南瑞串口103规约四方103规约so国电南自PSL系列WDCL录波器规约图3-15数据维护界面色色*组名(Q):管理员☑保护定值召唤区保护时钟召唤口0保护控制处理中口)录波器处理x4096Feb22.07:27.1051o文rso绝： rootrootroot2004-05-24.08:42:23护系统运行状态：前置通讯[停止]数据库[运行1可实时监控系统主机上的各端口通讯状态，便于操作员的工作。用户登呆信息查词系统管理系统信息网绍信息帮助通讯口收发状方通讯口名称CD收发

无数据收发0有数据收发按键退出系统运行状态前置通讯[停止]数据库[运行]远程调试时，数据的传送不使用普通的明码传送方式，而是采用1024位加密机制，用于确保数据的安全性。tbinktis.图3-191024加密认证窗口第四章500kV变电站典型应用站内自动化系以太网或申行线省调中心或路由转换转换光国内录波器国外录波器国外保护国内保护图4-1500kV变电站该系统网络结构示意图4.2鲁中500kV变电站应用实例4.2.1鲁中站简介断路器接线；220千伏出线7回，主接线为双母线双分段接线。网络交换机工主变及35kV保护室综合保护室信息管理机以现有的数据网通道为主，同时把电力系统的电话拨号方式做为备用的方式，来实现鲁中站子站与相应主站之间的通讯。数据网图4-3与主站通讯网结构图子站系统对鲁中站的全部保护和录波器进行管理，因此还需要子站系统将保护的信息通过其转发端口上发到变电站监控系统。2、小室之间的通讯由于综合保护室和500kV及主变保护室两个保护小室到主控楼之间的距离超过100米，需要铺设光纤，光纤两端使用光电转换器连接子站主机所在屏柜的网络交换机上，再与子站主机进行连接。联接方式如下：a、安装子站主机的保护室：子站主机网口——交换机——收发器——(ST-SC)光纤跳线——耦合器——尾纤——光纤光红尾纤——耦合器—(ST-SC)光纤跳线——收发器——交换机——子站网卡尾纤安装子站主机的光纤光纤双纹线双绞线尾纤盒尾纤盆盒尾纤光纤保护保护保护保护图4-5以太网接入方式图2)、串口接口类型的保护连接，这是232通讯接口方式提供的点对点保护进行通讯，而保护使用同一种通讯规约4)、CAN网类型的保护接入使用工业级光电隔离型转换器，可将CAN通讯转换成标准的232接口，CAN网类型的保护可以自行组成一个网络。图4-7基于CAN的保护组网示意图5)、录波器的通讯接入方式录波器可分为串口通讯型录波器和网络通讯型录波器(根据通讯方式分类),均可与子站进行直接连接，接线示意图如下：图4-8录波器组网示意图鲁中500kV变电站子站系统可通过子站主机前面板显示器和键盘实现人机交互，具有全图形化的人机界面，可按照线路等多种灵活方式查询保护及录波信息，具有如下功能：1、数据采集、处理、存储和转发数据采集内容包括：装置量测、装置参数、事件报告、录波数据等几类，支持多种通信介质和通信规约；数据处理包括格式转换、选择过滤、信息分级、装置巡检等，其中录波数据能够转换为IEEE-COMTRADE格式；数据信息按重要性分优先级，确保重要信息能同时进行多路数据转发，支持文件传送。2、故障录波管理和分析功能支持自定义公式产生合成量，可参与分析。支持硬对时和软对时.4、维护功能远程维护：提供电话拨号接口等，支持远程维护。具备自检能力，并能产生自检报告，上传调度端。子站系统层次结构图如下：系系统状态主通日通信日志查看录波所有事件白检信息遥信变位●E保护高警保护动作通信日志录波浏览事件浏览数据浏览装置查询浏览浏览系统站信志S图4-10子站系统登陆界面南京南思3中断 中断 中断就中断图4-11子站系统通讯状态界面深填南思test1安安中断《行《))通信日志设备地址：点名实际值点名实际值装置信息CPU1.系统高CPU1告CPU1.保护模拟量-CPU1通测组-CPU1:潘信组设备地址：设备地址：量组点名实际值变量组点名实际值 控制子1电流I段电流Ⅱ段电流I段时间 SCPU1.定值组CPU1.定定CPU1.定值组 0CPU1,定值组CPU1.定值组CPUL.定值组CPU.定值组电流III段时间零序Ⅱ段电流零序I段时间重序Ⅱ段时间定值定值钽定图4-12子站系统数据浏览界面操作选择图4-13子站系统事件浏览界面录波列表录波列表2005-07-11151742676章秒电网故障号02006-07-1115:13:39942毫秒描述计录波时间界装置名称波时间装置查询录波测第录波测第装置查询系统设置占名称南京南三转发通道深圳南思转发通道(4)通信日志√连接2006-10-2417:16:08875毫抄其中断2006-10-2417:16:03109毫物√连接2005-10-2417:07:14203毫秒其中断2006-10-2417:07:09531毫秒连接2008-10-2417:01;35593毫秒常中断2006-10-2416:45:33734毫被其中断2006-10-2416:26:31000毫抄操作选择操作选择内部连接通道设置0数据库设置通道1轮询命令超时时间接对时周期百唤唤唤连召君召项目图4-16查看系统设置第五章总结与展望规约处理程序(动态库),用以支持任意通信规约与主站系统或者其他电力自动在控”,最终从整体上提升电网调度运行管理水平。但是随着电网朝着特高压、远距离、系统化、信参考文献[1]林俐等.继电保护网络管理系统的开发和设计.华北电力大学，1998.[2]赵自刚.继电保护运行与故障信息自动化管理系统.电力系统自动化，1999,程技术，2008,10期[6]贾长朱等.基于Web的电力系统继电保护远程分布式信息管理系统的开发与理系统的设计与实现.电力系统自动化，2003,17期2002,(04).[10]章启明.浅谈继电保护信息管理系统[J]上海电力，2002(4):33—35.[11]蒋瑞芬.基于调度数据网和调度集控一体化平台的继保信息管理系统硬件体系的设计与建设规划.广东输电与变电技术