CN201149993Y - 基于开关量变位的保护故障信息处理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了基于开关量变位的保护故障信息处理装置，能使子站能够根据开关量变位信息及时地获取保护装置的电网故障信息。其技术方案为：该装置包括：用户命令获取监测模块，监测是否获取用户命令；用户命令处理模块，处理该用户命令；开关量变位信息监测模块，监测是否得到开关量变位信息；开关量处理模块，通过子站根据开关量变位信息收取对应的保护设备的动作信息和录波数据；第一轮询模块，轮询每台保护设备；录波文件收取模块，收取缓存中的录波文件；轮询时间判断模块，判断是否到达轮询时间；第二轮询模块轮询每台保护设备。本实用新型主要应用于各级电网公司的各电压等级的变电站和电厂中。

Description

基于开关量变位的保护故障信息处理装置

技术领域

本实用新型涉及一种保护故障信息的处理装置，尤其涉及一种在各级电网公司的各电压等级的变电站和电厂中利用开关量变位信息的保护故障信息的处理装置。

背景技术

随着电力系统的电网规模的不断扩大、电力技术及通信技术的不断更新，电力系统中使用的各种类型的继电保护、故障录波器及其它安全自动装置数量与品种也日益增多，相应而带来的维护与管理也变得越来越复杂，尤其在电网发生故障时，怎样及时、有效地从这些设备获取第一手资料也变得越来越重要。

虽然，调度自动化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设备，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，这仅仅解决了电网正常运行的监控与管理，对于二次设备的设备管理、状态监视、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。

继电保护故障信息子站的发展主要经历以下几个阶段：

(1)基于拨号方式的录波器组网。只是在变电站内的录波器上利用电话线与调制解调器进行通讯，后期也采用了在站内网络组网，并通过站端管理机与调度中心通讯。

(2)基于工控机+Windows的FIS子站。该代产品至今还是主流厂家的主打产品。缺点是功耗大、不稳定、安全性差、极易受病毒侵扰。

(3)基于前置通信机+工控机的FIS子站。该代产品考虑到稳定性及安全性的要求，借鉴了远动系统经验，前置通信机采用嵌入式软硬件方案，从而克服了上代产品的缺点，但因前置通信机的容量及性能有限，无法真正满足FIS系统的要求，需要增加子站管理机来保存与提供历史信息，而子站管理机也基本采用了工控机+Windows模式，同样带有上代产品的缺点，一旦子站管理机有问题，子站仍然不能正常工作。

目前市场上由于大部分的保护装置不会向子站系统主动上送电网故障信息，因此目前的子站为了能及时获取电网故障信息，就连续不停地向保护装置发送获取故障信息的命令，一旦保护装置中有故障信息时，保护装置才会向子站回送相关信息。目前的主要处理方式请参见图1所示，子站10发送请求电网故障信息的命令至保护设备11，如果有信息则返回电网故障信息至子站10，否则取下一台保护设备12。保护设备12的处理方式与保护设备11相同，以此类推，图1中以4个保护设备为例加以说明。这种方式存在以下的缺点：(1)加重了继电保护设备的通讯负担。频繁地与保护通信，尤其是在一条总线上挂接多台继电保护装置时，会严重影响保护正常工作。(2)增加了对电网故障信息获取的不及时性。目前的处理方式是采用一台保护接一台保护进行轮询。子站在处理第一台保护信息时，如果后面的保护有信息要上报，就必须等到子站询问到该保护才可以。(3)增加子站的处理工作量。子站平时要一直对每一台保护进行连续、快速地询问，增加了子站的工作量。

发明内容

本实用新型的目的在于解决上述问题，提供了一种基于开关量变位的保护故障信息处理装置，能使子站能够根据开关量变位信息及时地获取保护装置的电网故障信息，能有效的解决当前技术下子站通讯工作量过大，信息处理不及时等造成的系统瓶颈和不稳定等问题。基于开关量变位的保护故障信息管理子站与保护设备之间的通讯更加有目的性，当子站根据开关量变位信息判断出某台保护可能有电网故障信息时，才与该保护设备进行通讯，这样不仅减少了通讯流量，也对保护设备的运行起到了一定的保护作用，该发明实现了对整个装置的技术和应用提升。

本实用新型的技术方案为：本实用新型揭示了一种基于开关量变位的保护故障信息处理装置，其特征在于，包括：

用户命令获取监测模块，监测是否获取用户命令；

用户命令处理模块，连接该用户命令获取监测模块，在监测出获取到用户命令的情况下通过保护故障信息管理子站处理该用户命令；

开关量变位信息监测模块，监测是否得到开关量变位信息；

开关量处理模块，连接该开关量变位信息监测模块，当监测出得到开关量变位信息时通过该保护故障信息管理子站根据开关量变位信息收取对应的保护设备的动作信息和录波数据；

第一轮询模块，连接该开关量处理模块，待该开关量处理模块处理完毕后轮询每台保护设备；

录波文件收取模块，连接该开关量处理模块，当监测出未得到开关量变位信息时收取缓存中的录波文件，连接该第一轮询模块，在该第一轮询模块轮询结束后收取缓存中的录波文件；

轮询时间判断模块，连接该录波文件收取模块，判断是否到达轮询时间；

第二轮询模块，连接该轮询时间判断模块，当判断出到达轮询时间时轮询每台保护设备。

上述的基于开关量变位的保护故障信息处理装置，其中，该开关量处理模块进一步包括：

定位单元，定位到对应的保护设备；

保护动作列表存储单元，将保护动作列表存储在缓存中；

预定时间判断单元，判断是否到达预定时间；

第一开关量变位信息判断单元，在该预定时间判断单元判断出未到达预定时间的情况下，判断是否有开关量触发，如果有开关量触发则返回到该定位单元的运作，如果没有开关量触发则返回到该预定时间判断单元的运作；

保护动作收取单元，在该预定时间判断单元判断出已到达预定时间的情况下，收取该缓存中的保护动作；

录波文件列表存储单元，将录波文件列表存储在缓存中；

录波收取单元，收取一个录波文件，从该存储有录波文件列表的缓存中清除该录波文件；

第二开关量变位信息判断单元，判断是否有开关量触发，如果有开关量触发则返回到该定位单元的运作；

录波存在判断单元，在该第二开关量变位信息判断单元判断出没有开关量触发的情况下，判断该存储有录波文件列表的缓存中是否还有录波，如果有则返回该录波收取单元的运作，否则整个开关量处理模块处理完毕。

上述的基于开关量变位的保护故障信息处理装置，其中，该第二轮询模块通过该保护故障信息管理子站定时检查与保护设备的通讯情况，同时清除保护设备中的非故障录波和非故障信息。

本实用新型对比现有技术有如下的有益效果：本实用新型的装置采用了平时子站与保护之间不进行频繁通讯，仅仅在电网出现故障时才进行快速的通讯方式，在减轻通讯流量的情况下，提高了子站与保护的通讯效率。此外，本实用新型的装置通过保护定位的方式，与发生动作的保护进行直接的通讯，极大地提高了子站对电网故障信息获取的及时性而且，本实用新型的装置使得子站平时与保护设备之间几乎没有通讯，一旦出现了开关量变位，子站将迅速与对应的保护设备进行快速有效的通讯，这样可以极大地减轻子站的通讯负担。

附图说明

图1示出了现有的保护故障信息处理方式的示意图。

图2是本实用新型的基于开关量变位的保护故障信息处理装置的较佳实施例的框图。

图3是图2的装置实施例中的开关量处理模块的子框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的描述。

图2示出了本实用新型的基于开关量变位的保护故障信息处理装置的较佳实施例的原理。请参见图2，装置包括：用户命令获取监测模块20、用户命令处理模块21、开关量变位信息监测模块22、开关量处理模块23、第一轮询模块24、录波文件收取模块25、轮询时间判断模块26和第二轮询模块27。

其中用户命令获取监测模块20监测是否获取到用户命令。在监测出获取到用户命令的情况下，用户命令处理模块21通过保护故障信息管理子站处理用户命令。用户命令主要是指主站对保护设备的操作，例如是召唤定值、召唤模拟量、召唤开关量、召唤压板、召唤保护历史事件和召唤保护历史波形。

开关量变位信息监测模块22监测是否得到开关量变位信息(亦即是否有开关量触发)。通常，子站通过软件或硬件等多种方式得到开关量变位的信息。当监测出得到开关量变化信息时，由开关量处理模块23进行处理，通过子站根据开关量变位信息收取对应的保护设备的动作信息和录波数据。第一轮询模块24待开关量处理模块23处理完毕后轮询每台保护设备。由于开关量发生变位后，对应的保护设备会产生相应的电网故障信息，其他保护设备有可能也会产生故障信息。为了能保证收全这个站的电网故障信息，故需要对每台保护设备进行一次故障信息的询问。

在开关量变位信息监测模块22监测不到开关量变化信息或者第一轮询模块24轮询结束后，录波文件收取模块25收取缓存中的录波文件。按照保护设备提供信息的重要性，保护事件是第一位的，其次是保护录波，同时获取保护事件需要的时间较短而获取保护录波时间较长，本实用新型采取先收事件信息，缓存录波文件列表，再收保护录波的方式。

轮询时间判断模块26判断是否到达轮询时间，在判断出到达轮询时间的情况下由第二轮询模块27轮询每台保护设备。在本实用新型中，子站平时和保护设备之间是不进行通讯的，但为了掌握子站和保护设备之间的通讯状态，子站需要定时通过与保护设备进行简单通讯的方式来检查通讯情况。同时保护设备有时也会产生非故障录波和非故障信息，通过定时轮询，可以清除保护设备中的这些信息，使得一旦电网出现故障，子站能最先得到保护设备提供的故障信息。在轮询时间判断模块26判断出未到达轮询时间或者第二轮询模块27轮询结束的情况下，返回用户命令获取监测模块20的运作。

请进一步参见图3，图3示出了图2的装置实施例中的开关量处理模块的子框图。开关量处理模块23包括定位单元230、保护动作列表存储单元231、预定时间判断单元232、第一开关量变位信息判断单元233、保护动作收取单元234、录波文件列表存储单元235、录波收取单元236、第二开关量变位信息判断单元237和录波存在判断单元238。

定位单元230定位到对应的保护设备，定位方式是根据子站内部的开关与保护设备的对照关系，通过开关编号得到保护设备的名称。保护动作列表存储单元231将保护动作列表存储在缓存中。然后由预定时间判断单元232判断是否到达预定时间，如果判断出未到达预定时间则由第一开关量变位信息判断单元233运作，如果判断出到达预定时间则由保护动作收取单元234运作。第一开关量变位信息判断单元233判断是否有开关量触发，如果有开关量触发则返回到定位单元230的运作，如果没有开关量触发则返回到预定时间判断单元232的运作。一次电网事故中有可能会出现多次故障，保护设备可能会产生多次动作，出现多个动作报告。为了先获取动作报告，在有开关量触发后，要在一个预设时间内继续检查是否再有开关量触发。如果不这样做，很容易出现在收录波时出现新的动作报告，这个报告将不能及时上送。

保护动作收取单元234收取缓存中的保护动作。录波文件列表存储单元235将录波文件列表存储在缓存中。再由录波收取单元236收取一个录波文件，从该存储有录波文件列表的缓存中清除该录波文件。先运作保护动作收取单元234，再运作录波文件列表存储单元235和录波收取单元236保证了先送保护动作报告后送波形。

第二开关量变位信息判断单元237判断是否有开关量触发，如果有开关量触发则返回定位单元230的运作，否则由录波存在判断单元238判断存储有录波文件列表的缓存中是否还有录波，如果有则返回录波收取单元236以收取下一个录波文件，如果缓存中不存在录波则说明整个开关量处理模块23的处理完毕。这里第二开关量变位信息判断单元237的设置是为了保证收取录波文件的正确性。一个录波文件最好一次收完。为了防止在收录波文件中间出来的开关量变位，因此每收完一个录波文件就要检查一次开关量是否变位。

保护故障信息管理子站系统平时一直在等待用户命令和监测开关量输入，如果有用户命令，子站就与相应的保护设备进行通讯，如果没有，就继续等待用户命令或监测开关量变位信息。一旦有了开关量变位信息，子站就进入到开关量处理模块23中，及收取相应的保护设备的动作信息和录波数据。

由于某些厂家保护通讯的特殊性，往往一个串口需要与十几台甚至几十台保护设备进行通讯，如果仅仅按照传统的顺序轮询方式与保护设备进行通讯，往往会造成在故障时不能在第一时间内获取到最重要的信息。考虑到电网故障后有时会发生多重故障，会连续出现开关量变位，为了能一次将保护设备的信息获取完整，因此需要进行一段时间的等待，一直到规定的时间内没有开关量变位，才开始获取保护设备的动作事件和录波。

另外，一次电网故障后，有可能会出现多台保护设备同时动作，为了保障事件信息优先处理，要先收取事件信息，再获取相应保护设备录波数据。FIS装置负责收集继电保护、故障录波器、GPS等站内安全自动设备的信息，经整理后归档到装置内的数据库系统中，并根据需要及时向上一级调度管理中心或其它系统转发(站内自动化系统、站内MIS系统等)；同时向站安全自动化设备转发上级调度管理中心的召唤或控制请求，这些请求必须经本地装置严格的权限检查后才下发到相应装置，否则拒绝相应的请求。

上述实施例是提供给本领域普通技术人员来实现或使用本实用新型的，本领域普通技术人员可在不脱离本实用新型的发明思想的情况下，对上述实施例做出种种修改或变化，因而本实用新型的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求书提到的创新性特征的最大范围。

Claims (3)

1、一种基于开关量变位的保护故障信息处理装置，其特征在于，包括：

用户命令获取监测模块，监测是否获取用户命令；

用户命令处理模块，连接该用户命令获取监测模块，在监测出获取到用户命令的情况下通过保护故障信息管理子站处理该用户命令；

开关量变位信息监测模块，监测是否得到开关量变位信息；

开关量处理模块，连接该开关量变位信息监测模块，当监测出得到开关量变位信息时通过该保护故障信息管理子站根据开关量变位信息收取对应的保护设备的动作信息和录波数据；

第一轮询模块，连接该开关量处理模块，待该开关量处理模块处理完毕后轮询每台保护设备；

录波文件收取模块，连接该开关量处理模块，当监测出未得到开关量变位信息时收取缓存中的录波文件，连接该第一轮询模块，在该第一轮询模块轮询结束后收取缓存中的录波文件；

轮询时间判断模块，连接该录波文件收取模块，判断是否到达轮询时间；

第二轮询模块，连接该轮询时间判断模块，当判断出到达轮询时间时轮询每台保护设备。

2、根据权利要求1所述的基于开关量变位的保护故障信息处理装置，其特征在于，该开关量处理模块进一步包括：

定位单元，定位到对应的保护设备；

保护动作列表存储单元，将保护动作列表存储在缓存中；

预定时间判断单元，判断是否到达预定时间；

第一开关量变位信息判断单元，在该预定时间判断单元判断出未到达预定时间的情况下，判断是否有开关量触发，如果有开关量触发则返回到该定位单元的运作，如果没有开关量触发则返回到该预定时间判断单元的运作；

保护动作收取单元，在该预定时间判断单元判断出已到达预定时间的情况下，收取该缓存中的保护动作；

录波文件列表存储单元，将录波文件列表存储在缓存中；

录波收取单元，收取一个录波文件，从该存储有录波文件列表的缓存中清除该录波文件；

第二开关量变位信息判断单元，判断是否有开关量触发，如果有开关量触发则返回到该定位单元的运作；

录波存在判断单元，在该第二开关量变位信息判断单元判断出没有开关量触发的情况下，判断该存储有录波文件列表的缓存中是否还有录波，如果有则返回该录波收取单元的运作，否则整个开关量处理模块处理完毕。

3、根据权利要求1所述的基于开关量变位的保护故障信息处理装置，其特征在于，该第二轮询模块通过该保护故障信息管理子站定时检查与保护设备的通讯情况，同时清除保护设备中的非故障录波和非故障信息。

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