0引言
　　
　　超高壓變電站自動化系統(tǒng)在國外已得到普遍應(yīng)用，近幾年來全國產(chǎn)化的變電站自動化系統(tǒng)在國內(nèi)新建超高壓站也已開始推廣使用并取得了成功，特別是在全站防誤閉鎖設(shè)計、網(wǎng)絡(luò)通信、智能設(shè)備通信、全站設(shè)備和工作票管理等方面更優(yōu)于進(jìn)口設(shè)備，這也是我國電力自動化發(fā)展和科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的一個標(biāo)志。隨著站內(nèi)各種微機(jī)型智能設(shè)備的廣泛使用，如微機(jī)保護(hù)、故障錄波、全電子電能表、微機(jī)直流系統(tǒng)、智能型消防火警裝置、微機(jī)防誤閉鎖裝置、圖像監(jiān)控系統(tǒng)等，要求站內(nèi)自動化系統(tǒng)不僅能與之通信，還要對這些不同種類的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行有效的管理和控制[1]，即站內(nèi)實時數(shù)據(jù)能快速而準(zhǔn)確地送至上一級調(diào)度或集控中心，或者接收遠(yuǎn)方或當(dāng)?shù)卣究貙影l(fā)來的控制命令，對站內(nèi)大量非實時數(shù)據(jù)如錄波裝置的波形數(shù)據(jù)，由于其數(shù)據(jù)量太大，不能與實時數(shù)據(jù)共享網(wǎng)絡(luò)和占用同一通道，而目前國內(nèi)只有少部分錄波裝置可以實現(xiàn)通過Modem撥號方式進(jìn)行錄波數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)傳，但因受不同廠家數(shù)據(jù)格式不同的影響，不便于電網(wǎng)和站內(nèi)統(tǒng)一的故障分析。
　　
　　本文提出一種基于變電站自動化系統(tǒng)的站內(nèi)保護(hù)故障信息管理子站系統(tǒng)的設(shè)計方案，該子站系統(tǒng)可以作為變電站自動化系統(tǒng)的配套設(shè)施，在工程設(shè)計時一步到位。
　　
　　1變電站自動化系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及其特點
　　
　　目前，國內(nèi)在新建超高壓變電站時由于多數(shù)采用了分層分布式自動化系統(tǒng)[2]，即將以往按功能設(shè)置的相對獨立的設(shè)備改為按電氣單元設(shè)置的相對獨立的測控單元裝置（該裝置包含了測量、控制、同期、防誤閉鎖邏輯等功能），而且該裝置將和繼電保護(hù)裝置一起下放到靠近一次設(shè)備附近的各繼電器小室內(nèi)。這種建立在網(wǎng)絡(luò)通信基礎(chǔ)上的分層分布開放式的自動化系統(tǒng)，不僅可以適用于監(jiān)控所需全部功能，而且對于新功能的應(yīng)用開發(fā)如保護(hù)故障信息管理子系統(tǒng)也提供了一個開放的可利用的平臺。這里將分析國內(nèi)超高壓變電站自動化系統(tǒng)的2種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及其技術(shù)特點。
　　
　　第1種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模式（也稱測控單元直接接入以太網(wǎng)模式）如圖1所示。　　
　　這是IEC標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，站控層可采用100Mbit／s快速交換式雙以太網(wǎng)（Ⅰ網(wǎng)、Ⅱ網(wǎng)）。其特點如下：
　　
　　①由于站控層和間隔層設(shè)備共享以太網(wǎng)，使得基于以太網(wǎng)的全站肪誤閉鎖功能易于實現(xiàn)。
　　
　　②測控單元直接接人以太網(wǎng)，在規(guī)模較大的超高壓站，以太網(wǎng)上節(jié)點數(shù)將達(dá)到50個以上，在系統(tǒng)發(fā)生故障時，網(wǎng)上數(shù)據(jù)流量突增，將導(dǎo)致以太網(wǎng)效率下降，可能引起數(shù)據(jù)丟失，而且這種方式在國內(nèi)大型500kV變電站尚無成功運行經(jīng)驗。
　　
　　③站控層與間隔層采用光纖通信，故每個繼電器小室需配2套以太網(wǎng)交換機(jī)或集線器，用于連接小室內(nèi)需上網(wǎng)的測控和保護(hù)單元，小室內(nèi)的集線器或交換機(jī)采用交流電源，故小室內(nèi)要引入交流電源或配置逆變電源（小室內(nèi)的測控和保護(hù)裝置一般為2路直流輸入）。④對于不能直接上網(wǎng)的保護(hù)設(shè)備，需在每個小室設(shè)一套的保護(hù)信息采集裝置，用于與各個廠家各類保護(hù)設(shè)備通信，保護(hù)信息采集裝置接入自動化系統(tǒng)以太網(wǎng)（1網(wǎng)、Ⅱ網(wǎng)），考慮到錄波信息量大，不能與監(jiān)控實時數(shù)據(jù)共享通道，故對于錄波數(shù)據(jù)需單獨組網(wǎng)或采用撥號方式直接遠(yuǎn)傳[2]。
　　
　　第2種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模式如圖2所示。這是目前國內(nèi)超高壓站自動化系統(tǒng)的一種典型的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。與圖1結(jié)構(gòu)的區(qū)別在于每個小室設(shè)置2套總控單元（DPU），小室內(nèi)的測控單元和保護(hù)單元（除錄波裝置外）通過DPU接人自動化系統(tǒng)以太網(wǎng)（Ⅰ網(wǎng)、Ⅱ網(wǎng)），間隔層設(shè)備采用雙現(xiàn)場總線網(wǎng)如LON或CAN網(wǎng)。這種結(jié)構(gòu)具有如下特點：
　　
　　①DPU采用嵌入式工控機(jī)，可采用直流電源，其可靠性優(yōu)于以太網(wǎng)集線器或交換機(jī)，而且DPU具有處理能力，可對間隔層測控單元送來的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，以減輕主機(jī)或操作員站的負(fù)載，并可減少以太網(wǎng)上節(jié)點數(shù)量，提高網(wǎng)絡(luò)效率。
　　
　　②除站控層的防誤閉鎖外，在DPU內(nèi)配置本小室所有設(shè)備的防誤閉鎖邏輯，這樣即使站控層五防工作站或主機(jī)／操作員站不能工作，DPU也能進(jìn)行防誤判斷并閉鎖誤操作。
　　
　　③間隔層設(shè)備采用雙Lonwork網(wǎng)，雖然抗*力優(yōu)于工業(yè)以太網(wǎng)，但由于增加了一層DPU處理，數(shù)據(jù)傳送速度比第1種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)慢，但仍可滿足數(shù)據(jù)的實時性要求[3]。
　　
　　④錄波裝置單獨組網(wǎng)或通過撥號方式遠(yuǎn)傳。　　
　　2超高壓變電站保護(hù)故障信息管理子站系統(tǒng)的建立
　　
　　從前面所述的2種分層分布式自動化系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)來看，站內(nèi)微機(jī)保護(hù)設(shè)備（除故障錄波裝置外）均已通過通信方式接入自動化系統(tǒng)，但由于目前各類保護(hù)的通信協(xié)議不統(tǒng)一或有的保護(hù)提供的信息有限，不能滿足調(diào)度和繼電保護(hù)的要求，或有的保護(hù)只能提供單通信口，鑒于此，本文提出了一種利用現(xiàn)有超高壓變電站自動化系統(tǒng)的平臺，對2種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分別構(gòu)建該站保護(hù)故障信息管理子站系統(tǒng)，如圖3、圖4所示。
　　從圖3、圖4可以看出：變電站內(nèi)保護(hù)故障信息單獨組建保護(hù)網(wǎng)（單網(wǎng)或雙網(wǎng)）對目前的電網(wǎng)運行管理體制來說很有必要，保護(hù)故障信息管理子站系統(tǒng)既保持了獨立性又能與自動化系統(tǒng)緊密相連。保護(hù)故障信息管理子站系統(tǒng)建立的關(guān)鍵在于所有微機(jī)保護(hù)設(shè)備應(yīng)采用統(tǒng)一、標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議，規(guī)范各類保護(hù)設(shè)備輸出格式和內(nèi)容；在硬件平臺上，保護(hù)信息采集裝置和保護(hù)故障信息管理子站需跨接監(jiān)控和保護(hù)兩種網(wǎng)絡(luò)，錄波裝置單獨接人保護(hù)網(wǎng)絡(luò)或通過小室保護(hù)信息采集單元接人保護(hù)網(wǎng)絡(luò)，這樣既保證了站控層所有設(shè)備包括操作員工作站均可監(jiān)視保護(hù)裝置運行狀態(tài)、保護(hù)動作信息、保護(hù)定值、測量值等，保護(hù)故障信息管理子站又能通過撥號或光纖組網(wǎng)方式遠(yuǎn)傳保護(hù)信息采集裝置和錄波裝置送來的所有數(shù)據(jù)，便于調(diào)度對電網(wǎng)事故進(jìn)行分析，加快對事故及保護(hù)異常狀態(tài)的處理。子站系統(tǒng)除了上述對故障時保護(hù)及錄波設(shè)備的信息的快速采集、存儲、管理和遠(yuǎn)傳外，還應(yīng)實現(xiàn)對事故數(shù)據(jù)的分析處理功能，如故障測距、故障順序記錄、諧波分析及其他量分析等，并能以圖形方式按事故順序顯示、打印保護(hù)動作情況等[4]。實現(xiàn)以上功能必須基于自動化系統(tǒng)GPS統(tǒng)一對全站所有保護(hù)設(shè)備采用軟硬件對時。
　　
　　3結(jié)語
　　
　　目前國內(nèi)超高壓變電站分層分布式的體系結(jié)構(gòu)為保護(hù)故障信息管理子站的建立提供了一個極其開放的平臺，繼電保護(hù)及自動化專業(yè)之間的緊密，形成了各專業(yè)相互滲透的系統(tǒng)工程，使之成為電網(wǎng)自動化的重要組成部分。本文提出的這種基于超高壓變電站自動化系統(tǒng)的保護(hù)故障信息管理子站的建立方法，就是充分利用網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，將站內(nèi)保護(hù)和自動化專業(yè)充分結(jié)合，更經(jīng)濟(jì)、更合理地發(fā)揮其作用。這種保護(hù)故障信息管理子站系統(tǒng)的建立必將為電網(wǎng)故障分析和處理提供充要條件。