火电厂嵌入式继电保护故障信息管理系统研究1

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电工电气(202 No.9)火电厂嵌入式继电保护故障信息管理系统研究标准与管理火电厂嵌入式继电保护故障信息管理系统研究李冬(神华陕西国华锦界能源有限责任公司，陕西 榆林 719300) 摘 要： 针对火力发电厂继电保护设备装置存在信息采集数量、规模不完善，无统一继电保护故障 信息管理技术平台等问题，引入了嵌入式高可靠性子站管理硬件平台，并结合当前电厂继电保护系统分 层分布式结构，构建具有运行监测、设备信息管理、智能诊断预警、数据发布等功能为一体，适合火电 厂的嵌入式继电保护故障信息管理系统，该系统在工程实践中取得了较好的应用效果。 关键词： 火电厂；继电保护；故障信息管理系统；嵌入式 中图分类号：TM77 文献标识码：A 文章编号：1007-3175(2012)09-0054-04Study on Fault Information Management System for Embedded Relay Protection in Thermoelectric Power PlantLI Dong （Shenhua Guohua Jinjie Energy Co., Ltd, Yulin 79300, China） Abstract: Aiming at problems existing in relay protection equipment of thermoelectric power plant, such as, incomplete information collection quantity and scale, and non unified technical platform of relay protection fault information management, this paper introduced high-reliable embedded substation management hardware platform. Combined with distributed structure of layers in relay protection system of present power plant, this paper built embedded relay protection fault information management system suitable for thermoelectric power plant, with functions including operation monitoring and testing, equipment information management, intellectual diagnosis pre-alarm, data issuing etc. the system has achieved better application effect in project. Key words: thermoelectric power plant; relay protection; fault information management system; embedded type0引言继电保护故障信息管理系统作为电力系统经济内容。本文对火电厂继电保护系统现存主要问题的 解决措施进行研究，并结合电网继电保护系统建设 经验，开发适合火电厂的新继电保护故障信息管理 系统。该系统建立在基于面向服务对象、集成组 件化、分层分布式结构体系的软件开发平台基础 上，从即插即用、实时通信共享等方面，建立具 备火电厂二次设备信息动态管理、运行状态数据 信息实时监视、定值自整定等功能的继电保护故 障信息管理系统，确保火电厂继电保护系统设备 装置具有较高安全运行水平。调度运行的重要技术支撑，通过集成统一的功能模 型和通信规约，能够在电网系统发生故障时，快速 准确获得继电保护装置、安全控制装置以及故障录 波器等测量保护设备装置信息，进而帮助电网系统 调度和保护人员制定高效合理的调度策略和保护

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动 作行为，在电网系统预防事故发生和事故处理过程 中发挥着非常重要的功能效果 。 近10年来，继电保护故障信息管理系统在国内 电网系统中得到广泛推广应用，但在火力发电厂 继电保护系统工程领域研究应用却很少。因此，适 应智能集成调度的继电保护故障信息管理系统的建 设，已成为火电厂继电保护系统建设研究的关键性[1]1继电保护故障信息管理系统建设必要性目前，火电厂继电保护系统没有设置完善的保护信息管理系统，其对测量保护装置和故障滤波信 息的采集和管理大多依靠彼此独立子系统完成。目作者简介：李冬(1984- )，男，助理工程师，本科，从事继电保护检修工作。火电厂嵌入式继电保护故障信息管理系统研究电工电气(202 No.9)前，火电厂继电保护故障信息管理中，线路侧继 电保护信息子站、发电厂升压站自动化系统(NCS) 以及机组厂用电监控管理系统(ECMS)，三个系统 相互间运行是独立的，彼此间不能进行数据信息 通信共享，且不能与火电厂DCS系统进行实时通信 共享，造成继电保护系统内部数据信息资源的大 量浪费。 1)线路侧继电保护信息子站 火电厂线路侧继电保护信息子站主要为电网 智能调度而设置，其在电网经济调度统一技术要求 下，将220 kV及以上或火电厂升压站中的母线保 护、线路保护、故障录波器等测量保护装置的实时 数据信息经电网调度子站集成组网，采集继电保护 装置的保护整定值、故障录波事件，通过调度数据 通信主干网络上传到电网系统调度集控中心主站。 2)发电厂升压站自动化系统 NCS系统主要参考基于IEC 61850标准的变电站 综合自动化系统建设架构，通过在火电厂220 kV及 以上升压站中配置综合自动化信息系统，以完成对 升压站内电气一次、二次设备运行工况状态的实时 监测、控制保护等功能，其继电保护变电站层工程 主站只能对综合自动化系统中所接入的升压站测控 保护设备装置的数据信息进行管理[2]。 3)机组厂用电监控管理系统 ECMS系统对火电厂内部厂用电电气设备运行数 据信息进行实时管理，通过厂用电电气设备就地集 成组网，实现对各机组厂用电电气设备装置保护、遥 测、遥控、遥信的数据信号集成管理功能，但不能 与电厂DCS系统进行实时数据信息资源通信共享。 从上述分析可知，目前火电厂继电保护故障信 息管理系统存在信息采集数量、规模不完善，功能 结构侧重点不同，系统相互间运行较为独立、保护 及录波数据存储较分散，无统一继电保护故障信 息管理技术平台，信息数据资源共享和二次发掘 (如：实时故障预警、保护辅助决策等高级应用功

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能)能力较差等，更谈不上与装置性能自校验、一二 次设备状态检修等继电保护功能的集成匹配。保护故障信息管理系统，在设备装置、功能特点以 及侧重点等方面均存在一定差异。火电厂继电保护 系统除了电网系统线路保护单元部分外，还包括 汽轮机、发电机、变压器、高压电动机等主设备的 测控保护，存在监控对象较多、保护种类与类型较 复杂等问题。大量新型集成系统的微机保护、录波 器等测控保护设备装置在火电厂中的不断应用，火 电厂继电保护集成化、网络化、智能化水平也得到 进一步提高[3]，同时，发电企业也加强对这些测控 保护设备装置技术图纸、安装说明、以及保护定值 等知识的学习培训与管理。但由于继电保护设备系 统种类较多，且没有一个统一集成的调控技术平 台，任何设备系统出现保护“拒动”、“误动”均 可能引起电厂电网系统发生振荡。加强继电保护设 备装置运行性能监视、提高巡检力度，已成为火电 厂继电保护运行维护必不可少的主要内容，尤其是 每年机组大小修期间，各种继电保护设备装置的保 护校验工作相当重要且艰巨。火电厂机组经常出现 非计划停运、调停、检修等运行工况，调度运行方 式和系统结构彼此存在差异[4]。 目前，国内火电厂继电保护故障信息管理系 统，大多数是基于电网继电保护故障信息管理系统 的基础上进行开发的，系统以反映电网系统调度运 行功能为主，没有针对火电厂功能特点进行统一的 规范开发。为此，本文根据火电厂继电保护功能的 特点，充分结合火电厂继电保护运行人员、检修维 护人员的实践工作经验，真正从面向服务对象、需 求与功能同步、理论与实践相结合等设计原则出 发，研究适合火电厂的嵌入式继电保护故障信息管 理系统。3火电厂继电保护故障信息管理系统建设适应智能调度的火电厂继电保护故障信息管理系统的建设，是在继承、发扬火电厂现有继电保护 系统运行的良好经验基础上，通过统一的信息管理 集成技术平台建设，实现子站与主站间不同继电保 护设备装置间数据信息资源的实时传输共享和互操 作[5-6]。火电厂继电保护故障信息管理系统按照分 层分布开放式逻辑拓扑结构，由全厂主站、分系统 子站、现地采集站三层通信网络共同组成。全厂主 站逻辑拓扑结构，如图1所示。2 火电厂继电保护故障信息管理系统功能 特点火电厂继电保护故障信息管理系统与电网继电电工电气(202 No.9)火电厂嵌入式继电保护故障信息管理系统研究全厂MIS 系统 Web服务器 电力系统正 向隔离装置数据 服务 器1数据 服务 器2通信 服

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务 器工作站打印机运行功能需求提供仿真观察监视、电气一二次设备 系统运行性能运算分析、调控决策及检修计划制定 的详细参考数据信息；能够为具有权限的高层保护 管理用户提供丰富的数据信息源，且能与其它非生 产性管理系统的数据库进行互联，实现数据信息资 源的通信共享。继电保护设备系统运行数据信息经网络交换机 电力系统正 向隔离装置 全厂MIS 系统电力系统正向隔离装置，通过Web服务器在全厂MIS 网上以IE浏览器模式实现在全厂各管理部门间的实 时发布共享。同时，将部分数据经电力系统正向隔 离装置向具备使用权限的全厂SIS系统发布共享。火 电厂继电保护故障信息管理系统中，全厂主站、分 系统子站服务器间位于同一网段，其可以通过对时 实现与电厂GPS校时系统进行网络对时，确保数据 传输的同步可靠性。由于火电厂测控保护对象较 多，继电保护子系统种类和特性较为繁杂，因此，以 分系统子站模式通过网络交换机完成全厂主站与分 系统子站数据信息的传输共享。机组厂用电继电保 护设备系统的种类数量较多，按照GPS保护报文对 时方式实现与全厂主站系统的同步传输共享。 机组厂用继电保护子站逻辑拓扑结构，如图2 所示。打印机子站1子站2子站3子站4子站5子站6图1 全厂主站逻辑拓扑结构从图1可知，继电保护故障信息管理系统的 全厂主站，由通信服务器、数据服务器、Web服务 器、全厂MIS系统(电厂管理信息系统)、全厂SIS系 统(火电厂厂级监控信息系统)、工作站、电力系统 正向隔离装置、网络交换机、打印机等功能单元共 同组成。全厂主站对分系统子站上传的实时/非实 时采集的数据信息进行统一存储及动态分析，形成 继电保护设备装置信息历史数据库，能够根据实际GPS IRIG-B 格式码 子站主机 接入主站网络交换机 机组6 kV配电室采集站 串口通信服务器 RS485串口 关口 电能表 高压厂用 高压厂用 电源保护 … 电源保护 装置1 装置n 发变组保 发变组保 … 护装置n 护装置1 RS485串口 厂用负 厂用负 荷保护 … 荷保护 装置1 装置n 串口通信服务器 RS485串口 厂用负 厂用负 荷保护 … 荷保护 装置1 装置n录波器图2 机组厂用继电保护子站逻辑拓扑结构采集站是火电厂继电保护故障信息管理系统 中，分布在不同功能系统中的数据信息采集终端。图 2中虚线框部分即为机组6 kV配电室采集站，该采 集站分布在各机组自用电和公用电系统6/10 kV配 电室中，以厂用负荷保护装置中的测控保护设备 作为服务对象，将所采集到的测控保护数据信息经 RS485串口通信连接到采集站串口通信服务器中，并 与子

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