电网继电保护及故障信息处理主站系统中故障测距和通信规约的研究

近几年来,继电保护及故障信息处理系统受到了电网调度运行管理部门越来越多的重视。电网继电保护及故障信息处理系统是由子站系统、主站系统和连接两者的通信网络构成的。在故障时,该系统由子站负责搜集保护装置的保护动作信息和故障录波器的录波信息,通过网络实时传送到主站端,供调度和保护人员及时进行故障分析和处理,从而大大提高了电网故障的分析能力和事故处理的效率,同时也提高了故障信息的管理水平。 本课题是结合江苏省和福建省电网继电保护及故障信息处理主站系统这一重大工程项目的实施进行研究的。论文首先对电网继电保护及故障信息处理主站系统的作用和功能进行了准确的定位和划分,着重论述了主站系统的硬件平台构架、软件平台构架及功能模块的设计。硬件平台构架的设计充分考虑了系统的独立性、安全性和可靠性;软件平台的设计对两种可行的方案进行了比较,分析其合理性;功能模块的设计基于故障信息的合理分类从故障分析的各个角度对功能模块进行合理划分。 在电网的故障中,线路故障所占的比例非常大,因此,主站系统智能化故障测距的功能是主站系统应用功能中最重要的功能之一。为此,论文接着对基于工频量的高压输电线故障测距算法进行了研究,提出了实用的单端测距算法和双端测距算法,分析了影响测距准确性的因素。双端故障测距是更具有优势的算法,论文对双端测距算法中的两侧数据不同步采样的问题、不同线路模型的测距算法、测距结果优化等问题进行了充分的理论研究,提出了相应的解决方法,并进行了仿真测试和实际数据的测试,研究结果表明,基于线路分布参数的计及非同步角的间接同步采样测距算法的测距精度最好,利用最小二乘优化方法和统计学的方法对测距结果进行最终优化使得测距结果更加稳定。 论文在测距算法研究的基础上,提出了实用的手工故障测距子系统和自动故障测距子系统的软件设计框架和流程,为了使测距系统更加实用化和智能化,提出了录波文件的解析、数据滤波、粗略故障诊断、智能选线和故障类型的判断等环节的处理方法。结合工程实际,论文开发完成了两个应用系统,采用实际故障录波数据,分析验证了系统的测距精度。这两个测距子系统目前已投入现场使用,并取得良好的应用效果。 为了保证主站系统与子站系统之间的安全可靠的数据通讯,采用合理的通信规约是非常关键的。目前,主站系统与子站系统之间的通信规约主要采用国际电工委员会IEC颁布的IEC60870-5-103继电保护信息接口规范,并借鉴IEC60870-101/104规约的形式,制定了一个IEC60870-103的扩展版本,以便适应于TCP/IP协议的网络。随着新一代变电站自动化系统的通信规约标准IEC61850的发布,未来采用IEC61850作为该系统的通信规约是一种趋势。为了适应这一发展趋势,论文介绍了IEC61850标准的特点,利用IEC61850标准构建了继电保护及故障信息处理系统的初步的信息模型,提出了一种可行的通信方案。 最后,论文结合实际系统的应用效果,展望未来系统的发展趋势,并就其未来如何进一步发展成一个全方位的完善的故障处理系统提出了具有前瞻性的几点建议。