CN203233238U - 智能型故障录波联网管理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种智能型故障录波联网管理系统，包括电力数据网和数个设置于远端变电站内的录波器设备、安装于调度中心的工作站系统、通信服务器、数据服务器和Web服务器，所述的工作站系统、数据服务器和Web服务器均依次通过所述的通信服务器和电力数据网与各个所述的录波器设备相连接。采用该种结构的智能型故障录波联网管理系统，可以有效预防或减少电网重大事故发生；专业人员根据收集到的信息人为进行电网事故及继电保护动作行为分析等，节约了投资成本，满足了继电保护专业人员、调度运行人员、设备维护人员的应用要求，提高了智能电网背景下录波器设备的自动化、实用化管理水平，结构简单实用安全，工作性能稳定可靠，适用范围较为广泛。

Description

智能型故障录波联网管理系统

技术领域

本实用新型涉及智能电网领域，特别涉及智能电网二次设备远程在线监视与管理技术领域，具体是指一种智能型故障录波联网管理系统。

背景技术

智能电网是为了解决能源和环境问题，实现经济和社会长期的可持续发展，以可再生能源代替不可再生能源过程中，电力系统必须具备的综合控制手段。智能电网所涉及的内容十分广泛，如分布式电源（风能发电、太阳能发电等）的接入，电力系统智能控制技术（智能变电站、智能调度等），智能一次设备（智能变压器、智能断路器等），智能二次设备（保护、录波器等）等，是人类新技术革命的领军者。

故障录波器作为智能电网中的重要二次设备，用于电力系统发生故障时，自动、准确地记录故障前、后过程中各种电气量的变化情况，这些记录的电气量对专业人员分析处理事故、判断保护动作行为、提高电力系统安全运行水平有着重要作用。220KV及以上变电站和重要的110KV、35KV变电站以及发电厂都必须安装故障录波器，发电厂还安装发变组专用录波器。随着计算机网络与通信技术的飞速发展，变电站内录波器的微机化、网络化、通信智能化程度越来越高，故障录波器信息的远程采集、传输、处理具备了充分的基础条件与技术支撑。实现对故障录波器设备的远程监视与管理对于即时掌握录波器设备的运行状态及故障后分析定位事故原因等具有重要意义。

从90年代中期开始，各地电网公司通过MODEM、专线和网络等不同的通讯方式，开始试验对录波器的远方信息收集与管理。截止目前，国内各地对故障录波器装置信息进行收集和管理主要有以下二种模式：

（1）故障信息处理系统方式

通过建设完整的故障信息系统子站和主站,将变电站内的继电保护装置和录波器全部接入故障信息子站，子站从装置收集信息后再上送到主站，系统侧重于对全网二次设备的运行状态监视以及故障后二次设备产生原始信息的收集和归纳，且重点管理对象为安全性较高的继电保护装置，依赖继电保护专业人员对原始信息进行人为分析和判断后确定电网事故性质及原因，对使用者的专业技术知识要求较高，无法满足非专业人员（如调度运行人员）的应用要求。

（2）基于各录波器厂家专用通信软件远程管理方式

为变电站内的录波器设备分配电力数据网IP地址，然后将全网所有故障录波器联入数据网，在调度中心侧预安装各录波器装置厂家提供的专用录波器软件，当需要查看某种类型录波器的信息时，则启动对应录波器厂家提供的专用软件进行远程录波信息调取。

方式（1）下需要接入变电站内的所有的继电保护和录波器装置，且继电保护装置由于安全性较高原因，接入和调试周期较长，由于接入装置类型较多，使得故障信息处理系统的开发和建设难度大大提高，子站端后续维护工作量也较大，故导致整个系统建设不仅周期长，而且投入费用较高。特别的由于110kV及以下电压等级变电站数量较大，如果全部在这些变电站中建设一套故障信息处理系统子站，建设成本较高，大部分电网用户无法承受。方式（2）采用了录波联网的方式，无须在变电站进行投资，建设费用也较低，但由于各厂家录波器软件仅能完成对自家录波器装置信息的收集和显示，分析功能较弱，查看不同厂家、不同型号录波器的信息必须不断切换应用软件；另一方面，各厂家录波器管理软件的操作界面、功能及使用方法各不相同，专业人员需要熟悉各家软件的操作方式，再加之软件的后续升级换代，导致专业人员对各厂家软件的学习成本投入较高，且各厂家软件功能无法统一，也无法即时掌握全网故障录波器设备的整体运行情况，不仅人为干预程度过高，而且要求使用者具备丰富的专业技术知识，存在电网故障后处理事故效率较低，实用性差等问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种能够实时掌握设备的运行情况并及时发现故障设备、有效预防或减少电网重大事故发生、显著提高了专业人员对变电站设备的自动化管理水平、结构简单实用安全、工作性能稳定可靠、适用范围较为广泛的智能型故障录波联网管理系统。

为了实现上述的目的，本实用新型的智能型故障录波联网管理系统具有如下构成：

该智能型故障录波联网管理系统，包括电力数据网和数个设置于远端变电站内的录波器设备，其主要特点是，所述的系统还包括安装于调度中心的工作站系统、通信服务器、数据服务器和Web服务器，所述的工作站系统、数据服务器和Web服务器均依次通过所述的通信服务器和电力数据网与各个所述的录波器设备相连接。

该智能型故障录波联网管理系统中的工作站系统包括调度员工作站、继保专业工作站、运维工作站，所述的调度员工作站、继保专业工作站、运维工作站均通过所述的通信服务器和电力数据网与各个所述的录波器设备相连接。

该智能型故障录波联网管理系统中的Web服务器通过网络隔离装置与所述的通信服务器相连接。

该智能型故障录波联网管理系统中的网络隔离装置为电力网络正向隔离装置。

该智能型故障录波联网管理系统中的工作站系统、通信服务器、数据服务器和Web服务器均通过网络交换机与所述的通信服务器相连接。

该智能型故障录波联网管理系统中还包括打印机，所述的打印机接入所述的网络交换机。

该智能型故障录波联网管理系统中的数据服务器至少为二个，各个所述的数据服务器之间均连接设置有磁盘阵列。

该智能型故障录波联网管理系统中的通信服务器至少为二个，各个所述的通信服务器之间均连接设置有GPS定位装置。

该智能型故障录波联网管理系统中的Web服务器还连接有控制终端系统。

该智能型故障录波联网管理系统中的控制终端系统中包括数个PC操作终端和安全区隔离网络，所述的各个PC操作终端通过安全区隔离网络与所述的Web服务器相连接。

采用了该实用新型的智能型故障录波联网管理系统，一方面厂站端无需加装任何设备，另一方面，通过将电网一次设备和录波器进行统一建模，实现对全网变电站中各厂家、各型号录波器设备的统一管理和信息收集，并提供了专业、简洁、统一的操作控制方式，从而能够对分布在各变电站中的录波器设备进行远程自动化监视与管理，并能够实时掌握设备的运行情况，及时发现故障设备并通知运维人员进行消缺处理，可以有效预防或减少电网重大事故发生；电网故障后，本系统自动收集录波器设备的录波信息，并自动分析后形成简洁的结论性报告，调度端也可通过本系统以手工下发命令方式向变电站内录波器设备获取故障录波数据，专业人员根据系统分析结果可快速进行电网事故判断。不仅节约了投资成本，而且满足继电保护专业人员、调度运行人员、设备维护人员等多方使用者的应用要求，进一步提高智能电网背景下录波器设备的自动化、实用化管理水平，结构简单实用安全，工作性能稳定可靠，适用范围较为广泛。

附图说明

图1为本实用新型的智能型故障录波联网管理系统的整体架构示意图。

图2为本实用新型的智能型故障录波联网管理系统的监控数据流程图。

图3a、3b为本实用新型的智能型故障录波联网管理系统的录波文件分析流程示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本实用新型的技术内容，特举以下实施例详细说明。

请参阅图1所示，该智能型故障录波联网管理系统，包括电力数据网和数个设置于远端变电站内的录波器设备，其中还包括安装于调度中心的工作站系统、通信服务器、数据服务器和Web服务器，所述的工作站系统、数据服务器和Web服务器均依次通过所述的通信服务器和电力数据网与各个所述的录波器设备相连接。

其中，所述的工作站系统包括调度员工作站、继保专业工作站、运维工作站，所述的调度员工作站、继保专业工作站、运维工作站均通过所述的通信服务器和电力数据网与各个所述的录波器设备相连接；所述的Web服务器通过网络隔离装置与所述的通信服务器相连接，所述的网络隔离装置为电力网络正向隔离装置，所述的工作站系统、通信服务器、数据服务器和Web服务器均通过网络交换机与所述的通信服务器相连接。

同时，该智能型故障录波联网管理系统中还包括打印机，所述的打印机接入所述的网络交换机，所述的数据服务器至少为二个，各个所述的数据服务器之间均连接设置有磁盘阵列；所述的通信服务器至少为二个，各个所述的通信服务器之间均连接设置有GPS定位装置；所述的Web服务器还连接有控制终端系统。

不仅如此，该智能型故障录波联网管理系统中的控制终端系统中包括数个PC操作终端和安全区隔离网络，所述的各个PC操作终端通过安全区隔离网络与所述的Web服务器相连接。

在实际使用当中，本实用新型的智能型故障录波联网管理系统安装于调度中心侧，通过电力数据网实现对远方变电站内的录波器设备进行信息的统一收集和管理。主要由工作站、通信服务器、数据服务器、网络隔离装置、WEB服务器、电力数据网及故障录波器设备组成。请参阅图1所示，其中给出了录波联网管理系统的网络结构示意图。从图1可得知，现有变电站内无需进行任何设备加装和改造工作，较现有技术大大节省了现场施工和后续站内维护的相关成本。

本实用新型采用基于软件平台的模块化设计方法，分为系统层、平台层和应用层。平台层实现对不同操作系统底层访问接口的封装，屏蔽各操作系统差异，为服务层统一访问接口奠定基础。平台层作为系统的核心层，实现对通信服务、数据库服务、应用服务等相关接口的统一封装，服务稳定、接口灵活，为上层应用快速实现提供支持。应用功能基于软件平台搭建，无需关心不同操作系统、通信方式及数据库等差异，重点关注应用业务，实现方便、快捷。

再请参阅图2所示，其为本实用新型的系统的数据处理流程图，其中，在对各厂家、各类型录波器相关数据从采集、传输、存储、分析、到应用等一系列环节中，全部由计算机自动实现，无需人为干预，在国内外尚属首例，大大提高了电网事故处理效率和对录波器设备的自动化管理水平。系统按功能分为采集服务、通信服务、智能分析、数据管理、数据同步和定制、安全II区运行操作界面及安全III区WEB发布。

1、采集服务

主要实现对装置原始数据的采集。采用多进程方式，通过电力数据网远程与变电站内的录波器装置点对点进行通信，与不同厂家、不同类型录波器装置通信的规约以“软插件”方式存在，将各类不同格式数据进行统一转换。与各装置通信相互独立，互不干扰，与其中一台通信中断，不影响与其它设备的正常通信。采集信息主要包括：

（1）新录波通知；

（2）录波列表和录波文件；

（3）定值；

（4）装置自检告警信息；

（5）通迅状态；

（6）录波远方触发。

2、通信服务

主要实现对各采集服务转换后的统一格式数据进行分发传输。当收到采集服务自动上送的数据后，同时自动进行如下操作：

（1）提交数据平台存储;

（2）经信息定制分发给各操作客户端显示；

（3）分发给智能分析模块进行自动分析；

（4）数据同步到III区WEB服务器；

（5）将分析模块返回的分析结果分发给数据平台、客户端界面及WEB。

同时也支持操作人员直接对装置进行的召唤操作。召唤操作流程如下：

（1）接收运行操作界面下发的操作命令；

（2）缓存操作命令，并根据系统模型分发给指定的采集服务；

（3）接收采集服务回送的召唤结果信息,并清除与之匹配的缓存命令；

（4）将结果信息送回操作界面，同时再提交数据平台保存和同步到III区。

3、智能分析

主要实现对通信服务分发过来的录波文件结合电网建模信息进行智能分析。请参阅图3a、3b所示，其为本实用新型的管理系统进行录波文件分析的流程图。分析结果内容主要包括：

（1）生成故障报告。报告内容包括厂站、录波器名称、故障情况详细描述（故障类型、故障一次设备、故障电流、故障发生时间、故障持续时间、单/双端故障测距、跳闸相别、重合闸）、开关量变位情况描述；

（2）生成简化文件，即抽取原始录波文件中故障设备的电压、电流及开关量通道采样数据形成的仅包含故障设备相关通道的录波文件；

（3）自动检查录波器通道配置与一次设备电流、电压通道关联关系的一致性，当不一致时给出告警。

（4）双端故障时，自动检查双端录波文件时间差，并给出告警。

4、数据管理

主要实现对系统模型、实时数据方面的管理，具体如下：

（1）电网模型参数信息的录入、编辑、修改和删除操作；

（2）录波器通道配置与一次设备模型自动关联；

（3）系统通信、运行配置参数的录入、修改、增加及删除操作；

（4）系统权限管理；

（5）实时数据的归纳整理，如对于电网平时运行产生的海量启动数据进行定时清理；

（6）数据的定期备份；

5、数据同步和定制

主要根据系统权限实现对不同客户端进行信息分发定制及将实时数据即时同步到III区WEB服务器。由于不同专业客户关心的信息主体有差异，根据权限及信息的重要等级进行定制非常必要。实时数据的即时同步，对于确保III区数据与II区数据发布的一致性至关重要。

6、操作界面

II区操作界面主要实现人机交互操作，是整个系统信息得以表现和应用的窗口，界面操作简洁、直观，具体实现功能如下：

（1）图形化状态监视。以图形化方式展示全网录波器分布情况及录波器状态信息，录波器通断状态以直观的图片和信号灯方式形进行表示，绿色为通信正常，红色为通信断开。

（2）地理接线图。电网故障后，地理图上对应的厂长和线路进行闪烁，点击对应线路或厂站可直接查看与该线路或厂站相关设备的故障信息。

（3）声音告警。设备异常或电网故障后，进行声音告警提示。

（4）故障报告。对于录波分析产生的结果以简洁的报告方式进行展示，报告格式支持按模板定制、导出及打印等。

（5）模糊查询。该发现在国内首次实现了基于电网一次、二次模型的信息模糊查询功能，保障了海量录波数据中检索的快速性和方便性。

（6）故障或异常数据以差异颜色显示，即时引起调度运行人员关注。

（7）录波文件以波形方式浏览和打印，及进行谐波分析、向量分析和阻抗轨迹绘制等。

（8）召唤操作。可以直接对装置下发召唤和控制命令，如召唤定值、通信状态、录波列表及录波文件、远方触发录波等操作。

7、WEB发布

主要实现将系统所有相关信息数据以WEB方式进行发布和展示，实现的原则为只要在II区能查看的信息在III区都可以同时看到，包括系统模型、实时数据、地理图、设备状态图、分析后的故障报告、简化录波、历史信息精确及模糊查询等，且表现方式完全一致。相关人员只需通过自己工作电脑的IE浏览器即可进行查看，大大提高了用户的方便性和系统的使用率。

综上，调度中心侧通过本实用新型，可实现对不同厂家、不同类型故障录波器设备信息的统一收集、状态监视告警、录波文件自动智能分析和管理，数据整理分析结果自动通过WEB方式按权限级别进行发布，各类应用人员按各自的权限账号登陆WEB，即可通过IE浏览器方便查看各自关心的信息，界面操作方式和风格一致。变电站端无需加装任何设备，整体建设周期短、投入低，且变电站端后续免维护。本实用新型在对各厂家、各类型录波器相关数据从采集、传输、存储、分析、到应用等一系列环节中，全部由计算机自动实现，无需人为干预，在国内外尚属首例。该实用新型应用后较现有技术在快速定位电网事故原因、降低人为管理和沟通成本、节约电网投资建设成本、减少人员现场维护工作量等方面都具有明显优势。

采用了上述的智能型故障录波联网管理系统，一方面厂站端无需加装任何设备，另一方面，通过将电网一次设备和录波器进行统一建模，实现对全网变电站中各厂家、各型号录波器设备的统一管理和信息收集，并提供了专业、简洁、统一的操作控制方式，从而能够对分布在各变电站中的录波器设备进行远程自动化监视与管理，并能够实时掌握设备的运行情况，及时发现故障设备并通知运维人员进行消缺处理，可以有效预防或减少电网重大事故发生；电网故障后，本系统自动收集录波器设备的录波信息，并自动分析后形成简洁的结论性报告，调度端也可通过本系统以手工下发命令方式向变电站内录波器设备获取故障录波数据，专业人员根据系统分析结果可快速进行电网事故判断。不仅节约了投资成本，而且满足继电保护专业人员、调度运行人员、设备维护人员等多方使用者的应用要求，进一步提高智能电网背景下录波器设备的自动化、实用化管理水平，结构简单实用安全，工作性能稳定可靠，适用范围较为广泛。

在此说明书中，本实用新型已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本实用新型的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (10)

1.一种智能型故障录波联网管理系统，包括电力数据网和数个设置于远端变电站内的录波器设备，其特征在于，所述的系统还包括安装于调度中心的工作站系统、通信服务器、数据服务器和Web服务器，所述的工作站系统、数据服务器和Web服务器均依次通过所述的通信服务器和电力数据网与各个所述的录波器设备相连接。

2.根据权利要求1所述的智能型故障录波联网管理系统，其特征在于，所述的工作站系统包括调度员工作站、继保专业工作站、运维工作站，所述的调度员工作站、继保专业工作站、运维工作站均通过所述的通信服务器和电力数据网与各个所述的录波器设备相连接。

3.根据权利要求1所述的智能型故障录波联网管理系统，其特征在于，所述的Web服务器通过网络隔离装置与所述的通信服务器相连接。

4.根据权利要求3所述的智能型故障录波联网管理系统，其特征在于，所述的网络隔离装置为电力网络正向隔离装置。

5.根据权利要求1所述的智能型故障录波联网管理系统，其特征在于，所述的工作站系统、通信服务器、数据服务器和Web服务器均通过网络交换机与所述的通信服务器相连接。

6.根据权利要求5所述的智能型故障录波联网管理系统，其特征在于，所述的系统中还包括打印机，所述的打印机接入所述的网络交换机。

7.根据权利要求1所述的智能型故障录波联网管理系统，其特征在于，所述的数据服务器至少为二个，各个所述的数据服务器之间均连接设置有磁盘阵列。

8.根据权利要求1所述的智能型故障录波联网管理系统，其特征在于，所述的通信服务器至少为二个，各个所述的通信服务器之间均连接设置有GPS定位装置。

9.根据权利要求1所述的智能型故障录波联网管理系统，其特征在于，所述的Web服务器还连接有控制终端系统。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的智能型故障录波联网管理系统，其特征在于，所述的控制终端系统中包括数个PC操作终端和安全区隔离网络，所述的各个PC操作终端通过安全区隔离网络与所述的Web服务器相连接。

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