基于数据中心的故障信息系统的研究王皓（.安徽省电力公司，安徽省合肥市，安徽省合肥市 230088）Abstract：Aimed at getting resolvents for various systems and data insolation, this paper, based on data centre, builds up a fault information processing system on power grid dispatch. It not only realizes protective information effectively used and data shared, but also combines the powerful Setting computing and Setting Sheet system to automaticly perform analying, caculating, and managing tasks, which standardizes the performance and improves the dispatch level.KeyWords：Fault Information System；Setting Compute；Setting Sheet；Web Distribute摘要：本文就电网调度主站端系统众多，数据难以共享的难点，提出一种新的故障信息系统的设计模式，在统一的数据中心平台上，实现了故障信息系统，定值单发布系统以及整定计算系统之间的数据共享，具有一定的实用意义。关键词：故障信息管理系统；整定计算；定值单；WEB发布0引言现阶段，我国的电网运行管理工作的自动化程度已经达到了很高的水平，相比之下，继电保护监控、系统故障及保护动作行为的分析和管理的自动化水平就显得相对滞后。虽然大量的微机保护在系统中投入运行，但在配置上还是着重于保护功能本身，在数据共享及分析方面考虑较少。对于常规的变电站自动化系统而言，当电网发生故障时，缺乏有效的手段将保护的动作情况及故障信息主动上送到调度中心，调度中心的运行人员通常只能靠变电站当地的运行人员的口头汇报进行事故处理，对故障测距、阻抗分析、保护动作统计等功能的实现均停留在自动化程度及智能化程度较低的水平【1】。故障信息系统的建设使继电保护专业管理现代化，提高了电网安全运行的调度系统信息化、智能化水平，但同时由于调度主站端已经存在众多的系统，例如SCADA系统，EMS系统，整定计算系统，定值单发布系统等等，这么多功能复杂的系统不但包含海量的数据，而且系统之间也没有直接的联系，增大了结构的复杂程度以及资源的严重浪费。本文提出了一种新的故障信息系统的建设模式，即在一个数据中心的基础上，实现几个系统例如整定计算系统，定值单发布系统，故障信息系统之间数据信息的自由交换，不但简化了系统的整体结构，同时也节省了资源，具有较高的实用价值。1数据中心数据中心也可以称为继电保护在线管理平台，它是继电保护实时监测与分析系统的核心，具有动态性，时效性、可用性。它采用多层结构体系，软件设计基于B/S（浏览器/服务器）结构实现，应用服务器、数据服务器分别采用Sun公司J2EE体系和MSSQL SERVER，运行稳定可靠,易于维护，应用功能全面而实用。它把各种继电保护设备管理的应用程序，例如整定计算，定值单发布等都集成到统一的数据平台上，具备完善的保护、自动装置及故障录波器的数据采集、信息处理、故障综合分析处理功能，还具有强大的故障计算、整定计算、定值管理功能，这样真正实现了继电保护运行、计算、管理的网络化和自动化。图1为数据中心的示意图。 图1. 数据中心示意图为了易于管理，继电保护在线管理平台只允许有两个图形化界面的数据入口，一个是整定计算数据库，它提供电网网络拓扑信息及一次设备参数和编码信息；另一个是基于设备编码的定值单数据库，它不仅提供定值通知单的整定值，而且可以将实时数据纳入对应编码设备的定值单数据库中。获得实时数据可能有两种方式：一是通信服务程序与变电所子站通过TCP/IP协议进行Socket通信，通信规约为安徽电网继电保护信息管理系统站间通信规约(采用IEC60870-5-104网络通信协议结合IEC60870-5-103继电保护数据体)，主站为Socket客户端，各变电所子站为Socket服务端。通信程序作为Socket客户端连接到每一个变电所子站，实现IEC60870-5-104网络通信规约的链路控制，完成各种数据报文的收发；二是SCADA/EMS（Supervisory Control And Data Acquisition数据采集与监视控制系统、Energy Management System 能量管理系统）系统采集到的一次设备状态信息及继电保护装置信息，可直接从系统服务器中访问。通信规约采用标准通信规约，便于维护、扩展、和数据交换。在线管理平台中集成的应用程序，均采用标准的基于XML（eXtensible Markup Language，可扩展标记语言）技术的描述方法。XML是1996年开始开发，1998年就成为了标准，它解决了HTML不能解决的两个Web问题，即Internet发展速度快而接入速度慢的问题，以及可利用的信息多，但难以找到自己需要的那部分信息的问题。XML完全面向数据语义，可提供描述结构化信息的格式，具有极强的数据语义和元素结构描述能力。这样，为在线管理平台中其它应用提供了统一的通用接口，大大减少了软件系统的开发工作量和后期的维护工作量。故障信息系统主站通过调度数据网络，从各个变电站子站中获取保护装置数据，完全存储在数据中心中。因此统一平台、统一界面、统一维护管理是数据中心的最大优势。11 统一设备编码电力系统的调度信息管理需要处理相当大的数据信息，比如变电站内存在变压器信息，发电机信息，线路信息等，对于保护分类包括线路开关保护，母差保护，发电机或发变组保护，故障录波器等信息，所有的实时数据需要在各个系统之间自由流动，这就要求所有设备编码的统一性，如果没有统一，完备的编码，那么不管是对于调度管理人员还是现场操作人员都是相当可怕的。由此可见，高效、简洁的编码能有效地组织起来用户所关心的设备信息，同时也为整个数据中心打下了基础，提高了系统的自动化水平。该设备库具备以下特点:(1)设备命名规则采用调度专业统一的命名规则，避免了各个专业命名的不规范；(2)设备编码，采用调度统一编码，保证了每一个设备对象的唯一性。编码有具体的意义，通过编码可以获知设备的基本信息，规范了不同软件间交换设备信息的接口；(3)利用数据建模技术，创建统一设备树。设备树应包含调度、运方、市场、保护、自动化、通信各专业的设备数据；(4)根据专业划分，对设备库中设备类、设备对象、设备属性进行分层的读和写的权限划分，使各专业管理设备参数方面责任清晰，不交叉，保证设备参数的唯一性、一致性；(5)通过建立设备参数审核体制，保证了设备参数的准确性和权威性；(6)中心及相关单位可以查询各专业管理的全部设备参数。设备的编码原则做到标识唯一对象，主要为数据库使用，不需要人工干预，方便计算机处理，任何编码必须有一定意义，通过其可以获得设备的基本信息。这样在统一编码的基础上，保证了数据库中信息的一致性，可靠的保证了几个系统之间的信息传递。12 整定计算系统 继电保护装置是电力系统不可分割的一部分，是电力系统安全运行的保证，合理配置与正确使用继电保护装置十分重要【2】。为满足电网对继电保护的可靠性、选择性、灵敏性、速动性的要求，充分发挥继电保护装置的效能，必须合理地选择保护的定值，以保持各保护之间的相互配合关系。因此做好电网继电保护定值的整定计算工作是保证电力系统安全运行的必要条件。从完整的角度看，整定计算系统中的定值数据，完全可以来源于故障信息系统中所提供的召唤定值数据，这样就实现了基于数据中心的故障信息系统与整定计算系统之间的数据交换。继电保护整定计算组态网络系统为数据中心提供了强大的分析管理手段，该组态网络系统包括电网参数管理、故障分析计算、保护配置、保护定值计算、保护定值管理、保护定值的统计分析等功能，能从电网参数到保护定值单执行整个过程的全部工作，并且实现各功能块之间的有机结合和无缝连接，可靠保障数据的安全性、一致性、和继承性，提供方便、直观的人机对话界面，操作简捷，设置灵活，一定程度上可满足系统自身的可维护和管理的特点。 定值单和参数管理子系统是整定计算模块的输入与输出，与整定计算紧密结合在一起。整定计算程序负责定值的计算整定并将整定计算结果输出到共享数据，将整定计算系统中的一次设备信息、整定计算结果写入共享数据目录。功能结构如图2所示：数据库服务器整定数据库定值单数据库定值单WEB发布服务器共享数据整定计算程序故障信息系统定值单发布系统 图2整定计算模块功能图13 定值单发布系统该系统是结合定值单数据库中的定值数据和共享数据中的定值单模板信息实现定值单的增加、编辑、删除、发布。由于故障信息系统位于电力系统安全区的II区【3】，如图3，而定值单发布系统位于安全区的III区，因此故障信息系统与定值单发布系统之间的数据交互需要通过正，反向隔离装置来进行隔离。具体的传输过程为二区故障信息系统的实时数据信息通过正向隔离装置，单向传送至三区指定服务器，提供给web发布系统【4】。Web发布系统的召唤命令写成txt文本文件，通过反向隔离装置，单向传送到二区指定服务器目录。强大、实用的定值单发布系统功能能提高继电保护的运行和管理水平，它使管理人员和操作人员能随时了解现场保护装置的运行情况。 图3.安全防护体系2故障信息系统与数据中心的联系基于数据中心的故障信息处理系统是利用了业已在安徽省内建成的调度数据专网，结合变电站计算机监控技术的发展，研究一种新型故障处理模式，同时对已经建成的系统进行改造，使之适合新系统的运行要求。由上面数据中心以及各个功能模块的描述可以看出，本系统具有其它故障信息系统所没有的优势，所建立的系统可以作为一个模块，直接挂在数据中心上，利用计算机技术和网络技术将目前变电站的各种故障信息进行整合，提供统一时标和统一数据格式，通过电力通信网自动上传故障信息。而数据中心中的各个功能模块在后台运行，根据全网的网络拓扑，实时的进行全网的短路电流计算以及定值的整定计算。调度端用开放式数据库管理故障信息并在调度MIS网上发布故障信息。本系统结合数据中心，能够实现电力系统故障信息的自动处理，降低工作人员的维护量，提高电网故障处理的速度和准确性，从而提高了电网的安全运行水平。故障信息系统在数据中心的位置如图4：SCADA/ EMS系统故障信息管理系统其它综自系统整定计算实时监测一次设备运行状态整定值实时分析图形化定值单模板生成器信息筛选图形化网架建模器DMIS设备编码器数据源入口检测定值单WEB发布二次设备状态显示检错与纠错数据中心图4故障信息系统在数据中心的位置数据中心的使用，为故障信息系统的高层应用奠定了基础，结合起来形成的系统具有：a强大的绘图功能。b数据关联。该功能可在一个画面中同时显示实时数据和任意时刻的历史数据。c网络拓扑。能提供网络拓扑功能，在用户生成画面的同时自动生成拓扑关系。设备间的连接应具备自动探测或捕捉功能。可通过某点或某设备点