一、引言 在發(fā)生嚴重故障或復雜故障的情況下，調度值班人員和繼電保護運行管理人，員需及時準確地了解故障情況，快速地判斷故障發(fā)生的地點、性質及嚴重程度，科學地分析故障原因，并采取及時正確的措施縮小故障范圍、避免事故擴大、減少故障損失，這些都要求建設一個技術先進、安全性高、可靠實用、開放性好、可擴展性強的繼電保護及故障信息管理系統，實現繼電保護運行管理、故障分析、輔助決策等主要功能，并與現有的變電站綜合自動化系統、EMS系統、MIS系統等互聯互通。 繼電保護及故障信息管理系統由主站系統和子站系統組成，本文主要就河南南陽220kV遮山變電站改造及運行過程的實際情況進行分析，對繼電保護及故障信息管理系統子站的應用提出一些著法。 二、系統結構 22OkV南陽遮山變電站是南陽局所屬的6座220kV變電站之一，設計規(guī)模為：OSFPS8-120000/220自耦主變2臺，均為有載調壓；220kV出線4回，母聯兼旁路1回，采用雙母線帶專用旁路接線；1lOkV出線7回，分段1回，專用旁路1回，采用單母線分段帶旁路接線；35kV出線8回，分段1回，專用旁路1回，4回電容器，采用單母線分段帶旁路接線。 遮山變子站需接入的不同廠家保護設備種類較多，主變保護采用南自廠的WBZ-500，220kV線（旁）路保護采用許繼的WXH- l1、WXH-15、WXH-802、南瑞繼保的LFP-901A、北京四方的CSL-103，22OkV母線保護采用南瑞繼保的RCS-915A，1lOkV線（旁）路保護采用許繼的WXH-811和南瑞繼保的RCS-914D, 1lOkV母線保護采用南瑞繼保的RCS-915A,HOW母聯保護采用南京中德的NSP788，35kV出線分段旁路及電容器保護采用南京中德的NSP788和NSP782，錄波器分別是南京銀山的YS-8A和深圳雙合的WGL-12。 遮山變子站系統采用分層分布式結構，系統的縱向結構分為站控層和間隔層兩層結構，層間傳輸介質采用光纖。 （一）間隔層 間隔層配有保護通信管理機1臺，加插MOXA多串口卡1塊，并配有RS-232/422（485）轉換器若干，獨立組屏，保護設備均分散安裝在各保護屏上，全部通過串口和管理機通信（所有保護皆不支持網絡功能）實現各種保護的規(guī)約轉換（不具備串口接入的老保護、設備仍以硬接點接入監(jiān)控系統）。其結構示意圖如圖1。 1．兩種接入模式的比較 保護裝置和故障錄波器接入子站系統的保護通信管理機一般有直接和間接接入兩種模式。兩種接入模式的特點見表1。 2．接入模式的選擇 考慮到遮山變子站接入的國內外的保護種類繁多，同一廠家的不同類型的保護裝置都采用不同的規(guī)約，為了實現規(guī)約的統一化和標準化，最好采用間接接入的模式，即各廠家的保護裝置都通過自己的規(guī)約轉換器與子站的保護通信管理機通信，通訊規(guī)約采用標準的IEC60870-5-103規(guī)約，這樣可以大大降低接口的復雜程度，維護起來更加容易。但由于南陽變是改造站，有些裝置早在1994年就已投運，要求各廠家都采用各自的規(guī)約轉換器通信的難度較大，綜合遮山變的實際情況，決定采用直接接入模式。 另外，由于故障錄波數據量較大，所以調試時曾希望與故障錄波器通過以太網進行通信，但YS-8A是1996年投運的老產品，不支持網絡功能，只能通過串口進行通信，這就大大增加了錄波數據讀取的時間，子站系統的性能受到影響。而據WGL-12廠家介紹錄波數據目前只能保存在裝置中不能送出，所以暫時無法取到WGL-12的錄波數據。 3．與主站的通信 為了能夠使故障發(fā)生后將所有的信息快速地傳送到主站端，遮山變子站與主站端采用了以太網方式進行通信，通信規(guī)約采用標準的103規(guī)約，由于目前國家對子站和主站之間通信所采用的規(guī)約標準并沒有具體的定義，應用服務數據單元符合（（DL/T-667-1999遠動設備及系統第5部分傳輸規(guī)約第103篇繼電保護設備信息接口配套標準），鏈路協議符合《OL/T634.5104-2002遠動設備及系統第5-104部分：傳輸規(guī)約采用標準傳輸子集的IEC60870-5-101網絡訪問》，為今后方便過渡到IEC61850變電站通信網絡系列標準打下基礎。 （二）站控層 站控層設有系統服務器（Web服務器）和繼電保護工程師站各1臺，它與保護設備及自動裝置間的通信通過保護通信管理機來實現，與保護通信管理機通過以太網進行通信。其結構示意圖如圖2。 1．兩種結構模式的比較 對整個子站系統來說，現在常用的有兩種模式：并行主站模式和前置機模式，下面是這兩種模式的比較： （1）并行主站模式 ①優(yōu)點：所有保護、故障錄波器和安全自動裝置都直接上站內局域網或通過保護通信管理機上站內局域網，監(jiān)控系統和子站系統通過站內局域網共享保護信息（各自的側重點不同），這樣不但提高了通訊效率，同時采用雙網結構將會提高系統的可用率。 ②缺點：監(jiān)控系統和子站系統以及站內裝置必須在同一網段內，設計時需考慮網絡安全，避免兩個系統互相影響，必須絕對保證繼電保護和故障錄波器以及安全自動裝置的獨立、安全及可靠運行。 （2）前置機模式 ①優(yōu)點：監(jiān)控系統與子站系統完全獨立成網，互不影響，容易保證兩套系統以及保護、錄波裝置的獨立、安全、可靠地運行。 ②缺點：由于采用單網結構，系統可用率將比并行主站模式低。 2．結構模式的選擇 綜上所述，由于南陽遮山變是采用監(jiān)控系統的子站，監(jiān)控系統和故障信息系統都是同一公司的產品，在系統設計時就考慮到了兩個系統處于同一網段中的網絡安全問題，從而有效避免了兩個系統的互相影響，可以保證保護和故障錄波器的安全可靠運行，同時采用雙網系統也提高了系統的可用率，信息共享也容易實現，根據這種情況，遮山變子站系統采用了并行主站模式。 二、功能和特點 常規(guī)的變電站子站系統一般包括通信管理、保護管理、錄波管理、用戶管理等功能，且為單機系統，而遮山變子站采用c/S及B/S模式，有著較為突出的功能特點，見表2。 三、經驗與認識 （一）建設子站系統的標準 目前，建設子站系統尚沒有統一的標準可循，只能根據其本身特點設計開發(fā)專門的數據類型和應用功能，弱化部分實時功能，不能完全照搬變電站監(jiān)控系統（SCADA/EMS）的功能和技術指標要求。故障信息管理系統畢竟不是實時數據采集系統，沒必要對響應時間、數據模型種類、輔助計算處理能力等提出過高要求。 （二）子站系統的作用和地位 繼電保護及故障信息管理系統子站在整個繼電保護及故障信息管理系統中像一座橋梁，一端連著各種保護裝置和故障錄波器，一端連著調度值班人員。在發(fā)生復雜電網事故特別在出現繼電保護異常動作后，子站系統傳送的繼電保護事故信息，為調度值班人員進，一步恢復電網提供支持，也是制定反事故措施的基礎，從而提高電網安全運行水平，所以繼電保護及故障信息管理系統子站在變電站自動化系統中是不可替代的。 （三）與監(jiān)控系統的關系 對于500 kV及重要的220 kV變電站，設計規(guī)程都要求建立計算機監(jiān)控系統。因此，擺正繼電保護及故障信息管理系統子站與監(jiān)控系統的關系顯得尤為重要，既要做到軟硬件資源的合理配置，留有發(fā)展和擴充的余地并做到雙方信息的共享，又要考慮到網絡的安全，避免兩個系統互相影響。 由于兩個系統的側重點不同，監(jiān)控系統主要是針對變電站運行的正常監(jiān)控裝置，其采集的信息不能滿足事故分析，而且，由于保護和錄波信息的特殊性，使得監(jiān)控系統不可能處理所有的保護和錄波數據，因而把子站系統作為一個獨立的系統是必要的，當然它必須對監(jiān)控系統留有數據接口，以實現數據的共享。 （四）界面的友好性和系統的二次開發(fā) 應根據用戶的具體要求，符合不同用戶的操作習慣，界面更加友好、操作更加簡便，方便用戶自行定義、修改數據，并留有靈活的數據接口，方便用戶進行歷史數據的二次利用開發(fā)，擴展系統的應用。 （五）通信規(guī)約 一定要采用標準通信規(guī)約，便于維護、擴展和數據交換，決不可強調應用的特殊性或專用性而自定規(guī)約，否則會產生無窮后患。 四、結束語 近年來，國內許多地區(qū)都在逐步建立獨立的保護信息網絡，不同程度地開展了繼電保護及故障信息管理系統的試點工作，以利于加快對電網事故及保護異常的處理，增加反事故的手段，提高電網安全運行的水平，本文提到的這套繼電保護及故障信息管理系統克服了以往子站系統單機運行、功能簡單等缺點，充分滿足了用戶的需求，并已在多個廠站投運。