浅析水电站继电保护及故障录波器的信息处理

李继龙薛秀峰

李继龙薛秀峰（牡丹江水力发电总厂，黑龙江牡丹江157000）

摘要：本文以牡丹江水力发电总厂继电保护在水电站的应用为例，分析介绍了继电保护及故障录波器信息处理系统的构成、任务和信息传输的特点和要求、相关的国际标准；提出了故障信息系统的主站和子站的通信协议方案，分析了该通信协议满足所传送信息的需要、与现有的电力数据通信网络中不同类型通道的结合方式。

关键词：继电保护；水电站；故障录波器

微机型的保护、安全自动装置和故障录波器在电力系统中的广泛应用，为通过数据通信方式传送保护及故障录波器信息提供了可能；另外，随着以光纤为媒介的新的通信产品的广泛应用，这几年来，电力系统的数据通信网获得了前所未有的快速建设和发展，数据通信网的规模和容量大大增强；这些有利条件终于促使了电力部门为提高电网安全运行的信息化水平，实现快速有效地处理电网故障、恢复系统正常运行，而正在加紧建设电网继电保护及故障录波器信息处理系统。

1故障信息系统的信息传输要求

1.1故障信息系统的信息的来源为安装在电网中各运行厂、站的保护装置、安全自动装置和故障录波器。信息中包含有状态（动作、告警）信息和大数据量的故障录波数据，以及数据量较大的保护故障报告、保护的定值等；从信息要求的传送速度，有要求快速主动上送的，也有速度要求不高的召唤调用的。

1.2要求可预先设定主动上送到主站的电力系统故障时的跳闸信息及二次设备的异常报警信息，及以优先级别有序上送的传送方式和优先顺序。对于保护的详细故障报告、保护的定值、大数据量的故障录波数据等，采用级别较低的，召唤调用上送；为了提高其通信效率，降低网络通道的干扰的影响，要求能支持断点续传功能。

1.3通信协议应该使用国际标准协议，以利于系统的互操作性和实现无缝通信的要求。为此，要求“在满足功能要求的前提下，以实现真正的无缝通信”。

1.4由于故障信息系统的所传送的信息为保护装置、安全自动装置的动作信号、断路器的分合信号以及它们的运行异常信号；微机保护装置和故障录波器的故障录波数据和故障报告、保护的定值等。

2故障信息系统的主站和子站系统的通信协议

2.1故障录波数据的通信协议。

故障信息系统的故障录波数据主要是数字式故障录波器记录的电网故障前后的模拟量和开关量数据，以及记录高频保护通道的直流量和开关量数据。由于微机保护装置出现以及其内存容量的日益增大，许多保护装置也具有记录保护动作前后的有关模拟量和开关量数据，这些数据对于分析电网故障时，该保护装置的动作行为的正确性，同样具有非常重要的价值。所以，故障信息系统的故障录波数据还应包括微机保护装置所记录的电网故障前后的模拟量和开关量数据。

由于故障录波数据的信息量大，主站常常采用召唤故障录波数据的方式。主站可根据此录波数据的文件列表中的文件名，采用FTP下载方式，召唤子站中故障录波文件。

2.2非故障录波数据的通信协议。

鉴于越来越多的保护装置已采用了继电保护设备信息接口配套标准，此标准也是继电保护设备信息通信协议的发展方向，因而我们认为故障信息系统的主站和子站系统的通信协议的主体，采用通信协议标准,它能非常方便地传送除故障录波数据之外的保护装置、安全自动装置的动作信号、断路器的分合信号以及它们的运行异常信号和故障报告、保护的定值等；能满足向主站主动传送及调用故障信息的要求，能够满足按用户需要设定不同类型数据，采用不同优先级有序传送的要求。

2.3不同通信通道、网络类型和通信协议网络层的考虑。

在实际的故障信息系统中，由于有不同地域的子站，各自的通信通道有可能会不一样。文献中提到了通信通道可以是采用专线方式或数据网方式。实际中的通信通道物理层可能为微波、载波、光纤、专线、无线等多种数据通信通道，在通信接口的连接中必须按实际中的通道进行配置。

2.4由于故障信息系统要传送象故障录波数据这样信息量大的数据文件，加上现在的电力数据网络发展的水平的不断提高，故障信息系统的数据通道虽然在物理形式上还会存在有专线或拨号电话网、数据网方式之分，但在数据网络传输上都应可作到支持TCP/IP接口才行。考虑到电力数据网建设现状，很多故障信息系统的数据网络都采用数据网为主、拨号为辅的数据传输方式。

3水电站子站继电保护的内涵

3.1子站系统内部的通信协议。

位于厂站的子站系统是子站系统中的保护工程师站，通过以大网与厂站中的各个保护装置（安全自动化装置）、故障录波器和接口装置连接。考虑到厂站内常常存在有不同厂家、不同安装时期、不同型号的装置，其通信协议和接口方式不一样的实际情况，在系统中有新设计的、可直接上以太网的装置，也有已由保护管理机集中转换后，接入以太网的装置，以及有经协议转换器接入以太网的装置和故障录波器。

保护工程师站收集处理子系统内各装置的信息，同时负责与远方调度端的主站通信，转发经过过滤，整理后的保护、故障录波数据。由于子站系统的IEC60870-5-103/TCP/IP协议和远方协议非常接近，转换工作量大大减少。

3.2子站系统与厂、站自动化系统的通信。

子站系统与厂、站自动化系统的通信网彼此各自独立，各自独立地与下属的相关装置采集数据信息，因此，也不需要工程师站转发保护等装置的监视信息数据给厂、站自动化系统的监控、远动主站，达到了减轻工程师站的处理量，同时提高厂、站自动化系统的通信可靠性的目的。

4结论

综上所述。水电站继电保护故障信息系统的通信协议，是故障信息系统的研发设计和实际应用中的核心之一，也是最主要的工作之一，具有很大的意义。采用标准实现的通信协议具有通信可靠、易于实现互操作性等优点，所以，本文提出的方案中所采用的所有的协议部分都来自于相关的标准。

故障信息系统的主站与子站间的通信协议，采用IEC60870-5-103标准较为合理和便于应用。而站内子系统在目前采用IEC60870-5-103标准较为合理，将来考虑结合IEC61850标准则比较合理。

参考文献

[1]电力行业标准DL/T667-1999idtIEC60870-5-103:1997.

[2]中国电机工程学会继电保护运行技术分专委会.继电保护及故障录波器信息处理系统技术规范[S].2002.

[3]东北电网继电保护及故障录波器信息处理系统子站技术规范（试行）[S].2002.