300MW机组继电保护信息子站系统设计方案

300MW机组继电保护信息子站系统
设计方案
华电国际十里泉电厂邵波
摘要本文通过介绍华电国际十里泉电厂继电保护故障信息子站系统设计方案.详述了继电保护故障信息子站系统实现的功能及技术特点，客观分析了建立该系统时应注意的几个问题。

【关键词】继电保护；故障信息子站；设计方案
前言目前电力系统调度自动化（SCADA/EMS）系统及相关技术已经非常成熟，电力网络一次系统运行监控、管理、分析的自动化水平已经得到空前的发展和进步。

继电保护、安全自动装置和故障录波器等（以下称“二次设备”）作为实现电网自动化系统的智能终端装置，其本身的信息化、智能化水平也很高，但从调度运行管理的角度讲，对于二次装置的设备管理、运行状态监视、动作定值整定、以及对二次装置所记录的电网异常或故障信息的综合有效运用分析等，仍然较普遍处于较低的自动化水平，无法满足调度运行管理自动化的要求。

本文通过华电国际十里泉电厂现场实际，提出了适合我厂的继电保护故障信息子站系统设计方案。

客观分析了建立该系统时应注意的几个问题。

继电保护故障信息子站系统的建立，实现了在电力系统发生故障后将完整的保护装置动作报告和录波报告迅速传送到省调、地调及相关继电
保护部门，使所有关心故障状况的人员，能及时、准确地掌握电网的故障情况，提高事故的分析处理水平。

同时，实现了基层保护人员在日常运行中对全网微机型保护和录波装置运行状况的动态、实时监测，大大提高了系统保护装置的健康运行水平。

目录
一、继电保护故障信息子站系统介绍 (4)
（一）主要功能 (4)
（二）硬件系统说明 (5)
（三）软件系统概要 (6)
（四）主要技术特点 (8)
二、设计方案 (9)
（一）我厂简介 (9)
（二）二次设备介绍 (9)
（三）设计方案 (9)
（四）调试方案 (10)
三、信息子站在运行中的问题 (10)
（一）旧型号保护问题 (10)
（二）保护厂家通讯规约理解不一样 (11)
（三）施工分期进行 (11)
（四）施工分期行 (11)
（五）信息子站主机柜、采集柜本身问题 (11)
结束语 (12)
参考文献 (12)
附录 (12)
一、继电保护故障信息子站系统介绍
（一）主要功能
我厂继电保护故障信息子站系统选用山大电力有限公司生产的SDL-8003型继电保护故障信息系统
SDL-8003作为构成继电保护及故障信息系统（Power System Relay and Fault Information System , PRFIS。

通常由主站系统、变电站子站系统、二次设备构成）的变电站层的子站系统，其主要功能如下：1）数据汇集和转发：作为变电站内保护、录波器等二次设备与PRFIS主站系统互联的“通信网关”，可以在节省通信资源、减小通信处理瓶颈的前提下，实现主站与二次设备之间的有效数据通信。

2)数据缓冲：其内部配有小型数据库系统，可以实现故障数据的缓冲处理，从而，增强整个PRFIS系统的安全可靠性。

3)数据预处理：可实现部分信息预处理功能（如信息过滤等），一方面，减轻主站系统的负担，同时可以提高数据处理的效率。

屏蔽设备的多样性，提高整个PRFIS系统的可维护性和可扩充性：SDL-8003配有通讯规约库，可以“即插即用”式地接入不同厂家、不同型号的二次设备，同时对主站屏蔽接入二次设备的多样性，以保证整个PRFIS系统的可维护性、可扩充性及开放性。

由SDL-8003子站系统组成的继电保护及故障信息系统结构如图所示：
（二）硬件系统说明
SDL-8003主机硬件系统的设计系统采用了当今最流行的嵌入式硬件系统的设计思想，采用PC104 单板计算机作为系统运算和管理核心，整个硬件系统大大减小了体积，同时提高可靠性。

它具有以下特点： 1) 主机装置化:整个系统只有2U 高度，具有典型的装置化特点。

功耗低。

整个装置功耗不超过15W ，无需任何风扇进行散热。

可接键盘、显示器。

根据需要使用标准的显示器和PS2键盘。

支持220V 交直流电。

外形尺寸符合标准机柜要求，可直接安装在机柜上。

录波器N
录波器1 子站主机
省调中心
远程接入设备
或M O D E M
公用电话网
或 电力数据网
串行线或以太网
以太网 或 串行线
以太网或串行线
…
国内保护 国外保护
…
地调中心 G P S
R S -232
站内终端
站内 自动化系统
远程终端
S D L -8003产品网络结构示意图
2)板卡厂家:CPU板卡选用世界著名厂家的板卡，设计科学，保证
了装置的整体可靠性。

3)接口板的特点:接口板由专业人员进行设计，具有以下特点：
a)422/485/232多种通讯方式兼容。

可以通过不同的连接方式，在一个端口中实现多种通讯方式转换，无需任何跳线。

b)通讯串口与主板卡实现光电隔离设计。

所有的通讯端口均采用了光电隔离技术，保证了SDL-8003主机运行时不会受到外界的干扰，串口接口芯片均可以抗1500V静电放电强度。

c)串口联接采用RJ45接口，方便可靠。

使用该种接口方式，不仅能保证连接的可靠性，同时也能提供了连接的方便性。

装置外观图如下所示：
（三）软件系统概要
为实现SDL-80003的整体设计目标，充分保证系统的可靠性、可扩充性、可维护性及开放性，SDL-8003子站系统重点考虑其软件体系结构设计，采用分层、分布式系统模型，对上（主站系统）可以实现装置本身的“即插即用”，对下可以实现“即插即用”地接入任意厂家、任意型号的二次设备。

SDL-8003软件体系结构如图2所示，其关键软件构件包括：
1）端口处理线程（含可配置的通信规约处理程序）
2）主处理进程
3)数据库管理系统
4)事件处理程序
5)基于IEC 61850 的 webservice 服务器
SDL-8003同时提供了丰富的软件工具，可以就地或远程实现在线监控、数据维护、远程调试、图形编辑、数据分析等丰富、实用的功能。

主处理进程
端口处理线程可配置规约处理
端口处理线程
可配置规约处理端口处理线程
可配置规约处理
子站（基于IEC 61850 信息模型的）CORBA 对象组件
IED
LD
LN IED
LD
LN
端口处理线程
可配置规约处理
DBMS
端口处理线程
可配置规约处理
至事件处理服务器
CORBA 服务器（支持分布式系统结构）
事件处理
抽象通信接口服务映射
（支持基于IEC 60870 103 等的通信服务）
物理
IED
物理
IED
物理
物理
中间设备
PRFIS主站系统子站应用软件
向上
通信
向下
通信
（四）主要技术特点
1）双引导启动
每台SDL-8003主机均配有一块DOM（电子盘），一块硬盘。

每块盘中均可独立启动和引导，保证了系统启动、运行的可靠性。

2）天生的病毒免疫能力
由于SDL-8003主机采用嵌入式linux操作系统，几乎没有什么病毒能感染SDL-8003主机，从而保证了SDL-8003主机在健康的“绿色环境”下运行。

3）极高的安全性。

SDL-8003主机系统本身自带防火墙和数据加密功能，可以抵御网络中其它程序对其的攻击和窃取。

同时通过防火墙的设置，可严格限制未经授权的用户对SDL-8003主机的操作，保证了SDL-8003主机能在安全的环境下工作。

4）信息采集的完备性。

子站采集站内保护/录波器的信息，并完备地保存在本地。

5）信息传输的有效性。

采集的信息经过本地智能预处理，只把经过滤后的信息上传，从而实现信息传输和处理的有效性。

6）管理/维护的便捷性。

本系统可远程进行维护与管理，完全满足变电站无人值守化和网络化信息处理的发展趋势及要求。

7）系统运行的可靠性。

系统完全装置化，可象保护装置一样可靠运行，无需人为干预。

8）无需添加任何硬件设备，就能完全支持VPN技术。

二、设计方案
（一）我厂简介
十里泉电厂是一座建厂32年的老厂。

现拥有 140MW机组一台、
300MW机组两台。

升压站系统分为110KV系统、220KV甲站系统、220KV
乙站系统.输电线路：110KV线路5条、220KV线路11条.
（二）二次设备介绍
1）二次设备分布
我厂涉网二次设备主要集中分布140MW机组主控室、300MW机组集
控室、220KV乙站网控室三处.
2）二次设备自动化化水平较低
二次设备经过不断更新改造，仍然不能适应电网需求.有些保护装置
不具备联网条件.
十里泉电厂保护装置一览表如下
屏编
保护屏名称型号生产厂家安装地点
号
1 #5发变组保护WFBZ-01 国电南自140MW机组主控室
2 220KV甲站线路RCS-900、LFP-900 南瑞140MW机组主控室
3 220KV甲站线路PSL-602、PSL603 国电南自140MW机组主控室
4 220KV甲站母差RCS-915AS 南瑞140MW机组主控室
5 220KV甲站高频切机RCS-994 南瑞140MW机组主控室
6 220KV甲站故障录波器WDGL-Ⅲ山大电力140MW机组主控室
7 110KV线路保护CSL-162B 四方140MW机组主控室
8 #6、#7发变组保护RCS-985 南瑞300MW机组主控室
9 220KV乙站线路RCS-900、LFP-900 南瑞220KV乙站网控室
10 220KV乙站线路PSL-602、PSL603 国电南自220KV乙站网控室
11 220KV乙站母差RCS-915AS 南瑞220KV乙站网控室
12 220KV乙站故障录波器WDGL-V/X 山大电力220KV乙站网控室
（三）设计方案
1）硬件安装
根据我厂实际，在140MW机组主控室、300MW机组集控室分别安装子站采集柜一台。

在220KV乙站网控室安装子站主机柜一台. 2）布线施工
a)主机柜与采集柜之间用光缆联接
b)主机柜与光端机房之间用光纤连接。

在光端机房装设接口转换装置.
c)主机柜、采集柜与保护之间用网线联接
（四）调试方案
a)敷设光纤连接信息子站主机屏和各个小室采集屏，设备初步调试保证继电保护信息管理系统各部分连接正常。

b)敷设网线，连接信息子站至保护设备屏，尽量采用点对点通讯，避免一个保护出现问题造成通道堵塞。

c)设置保护装置通讯地址，装置地址在设置的时候保证全站唯一，取值范围在1～254之间.重启复归保护设备，固化装置地址。

d)设置信息子站串口通讯及网络参数，和保护建立通讯连接，通过信息系统后台软件设置通讯点表，并核对点表的正确性保证设备正运行。

e)通过后台软件测试通讯，调取保护设备所支持的定值、模拟量、开关变位信息获取保护录波，并核对正确性。

三、信息子站在运行中的问题
（一）旧型号保护问题
信息子站在现场调试，尤其是像我厂改造的时候最麻烦的就是碰到一些老型号的保护，如： #1主变保护、#2主变保#5发电机保护采用南自WFBZ-01保护不具备通讯条件或者功能支持比较弱，无法满足现在多继电保护信息多样化的支持。

（二）保护厂家通讯规约理解不一样
我厂二次设备厂家很多，因为各个保护厂家对于通讯规约的理解不一样，在通讯的时候会造成通讯的困难，信息子站系统提前和保护厂家协商提前做好相关规约的联调测试工作，将会大大减轻工程难度。

（三）施工分期进行
由于我厂二次设备众多且分散.施工不可能在一期施工，所以子站在施工中一定要有完善的前期施工报告、设备调试报告，要把所敷设通讯线、网络规划、设备通讯地址、采用规约情况做一个详细的报告以便后期进行维护。

（四）信息子站硬件和软件选型
信息子站对于保护及录波器的信息采集量比较大，子站长期稳定性就显得非常重要，所以对于子站硬件平台和软件平台的选型、测试就显得非常重要。

（五）信息子站主机柜、采集柜本身问题
信息子站主机柜、采集柜本身发生故障，运行人员无报警提示。

施工时，将监视上述装置的直流电源。

发生异常时，由DCS发出报警，提醒运行人员查找故障.
结束语
继电保护故障信息子站系统的开发和使用，标志着继电保护专业的技术管理水平登上一个新台阶，为电力系统故障的准确分析、及时处理提供了重要的依据和手段。

它的建立，为今后继电保护动作行为进行智能化分析和仿真，为保护专家系统的建立奠定了基础，必将为电力系统的安全可靠运行做出贡献，为提高各专业技术管理的自动化水平发挥愈来愈大的作用。

参考文献
[1]SDL-8003技术说明书：山大电力技术有限公司
附录
[1]十里泉电厂子站主机柜图纸
[2]十里泉电厂子站采集柜1图纸
[3]十里泉电厂子站采集柜2图纸。