0引言
　　
　　超高壓變電站自動化系統在國外已得到普遍應用，近幾年來全國產化的變電站自動化系統在國內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計、網絡通信、智能設備通信、全站設備和工作票管理等方面更優于進口設備，這也是我國電力自動化發展和科學技術進步的一個標志。隨著站內各種微機型智能設備的廣泛使用，如微機保護、故障錄波、全電子電能表、微機直流系統、智能型消防火警裝置、微機防誤閉鎖裝置、圖像監控系統等，要求站內自動化系統不僅能與之通信，還要對這些不同種類的數據信息進行有效的管理和控制[1]，即站內實時數據能快速而準確地送至上一級調度或集控中心，或者接收遠方或當地站控層發來的控制命令，對站內大量非實時數據如錄波裝置的波形數據，由于其數據量太大，不能與實時數據共享網絡和占用同一通道，而目前國內只有少部分錄波裝置可以實現通過Modem撥號方式進行錄波數據的遠傳，但因受不同廠家數據格式不同的影響，不便于電網和站內統一的故障分析。
　　
　　本文提出一種基于變電站自動化系統的站內保護故障信息管理子站系統的設計方案，該子站系統可以作為變電站自動化系統的配套設施，在工程設計時一步到位。
　　
　　1變電站自動化系統的網絡結構及其特點
　　
　　目前，國內在新建超高壓變電站時由于多數采用了分層分布式自動化系統[2]，即將以往按功能設置的相對獨立的設備改為按電氣單元設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裝置一起下放到靠近一次設備附近的各繼電器小室內。這種建立在網絡通信基礎上的分層分布開放式的自動化系統，不僅可以適用于監控所需全部功能，而且對于新功能的應用開發如保護故障信息管理子系統也提供了一個開放的可利用的平臺。這里將分析國內超高壓變電站自動化系統的2種網絡結構及其技術特點。
　　
　　第1種網絡結構模式（也稱測控單元直接接入以太網模式）如圖1所示。　　
　　這是IEC標準網絡結構，站控層可采用100Mbit／s快速交換式雙以太網（Ⅰ網、Ⅱ網）。其特點如下：
　　
　　①由于站控層和間隔層設備共享以太網，使得基于以太網的全站肪誤閉鎖功能易于實現。
　　
　　②測控單元直接接人以太網，在規模較大的超高壓站，以太網上節點數將達到50個以上，在系統發生故障時，網上數據流量突增，將導致以太網效率下降，可能引起數據丟失，而且這種方式在國內大型500kV變電站尚無成功運行經驗。
　　
　　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套以太網交換機或集線器，用于連接小室內需上網的測控和保護單元，小室內的集線器或交換機采用交流電源，故小室內要引入交流電源或配置逆變電源（小室內的測控和保護裝置一般為2路直流輸入）。④對于不能直接上網的保護設備，需在每個小室設一套的保護信息采集裝置，用于與各個廠家各類保護設備通信，保護信息采集裝置接入自動化系統以太網（1網、Ⅱ網），考慮到錄波信息量大，不能與監控實時數據共享通道，故對于錄波數據需單獨組網或采用撥號方式直接遠傳[2]。
　　
　　第2種網絡結構模式如圖2所示。這是目前國內超高壓站自動化系統的一種典型的網絡結構。與圖1結構的區別在于每個小室設置2套總控單元（DPU），小室內的測控單元和保護單元（除錄波裝置外）通過DPU接人自動化系統以太網（Ⅰ網、Ⅱ網），間隔層設備采用雙現場總線網如LON或CAN網。這種結構具有如下特點：
　　
　　①DPU采用嵌入式工控機，可采用直流電源，其可靠性優于以太網集線器或交換機，而且DPU具有處理能力，可對間隔層測控單元送來的數據進行預處理，以減輕主機或操作員站的負載，并可減少以太網上節點數量，提高網絡效率。
　　
　　②除站控層的防誤閉鎖外，在DPU內配置本小室所有設備的防誤閉鎖邏輯，這樣即使站控層五防工作站或主機／操作員站不能工作，DPU也能進行防誤判斷并閉鎖誤操作。
　　
　　③間隔層設備采用雙Lonwork網，雖然抗*力優于工業以太網，但由于增加了一層DPU處理，數據傳送速度比第1種網絡結構慢，但仍可滿足數據的實時性要求[3]。
　　
　　④錄波裝置單獨組網或通過撥號方式遠傳。　　
　　2超高壓變電站保護故障信息管理子站系統的建立
　　
　　從前面所述的2種分層分布式自動化系統的網絡結構來看，站內微機保護設備（除故障錄波裝置外）均已通過通信方式接入自動化系統，但由于目前各類保護的通信協議不統一或有的保護提供的信息有限，不能滿足調度和繼電保護的要求，或有的保護只能提供單通信口，鑒于此，本文提出了一種利用現有超高壓變電站自動化系統的平臺，對2種網絡結構分別構建該站保護故障信息管理子站系統，如圖3、圖4所示。
　　從圖3、圖4可以看出：變電站內保護故障信息單獨組建保護網（單網或雙網）對目前的電網運行管理體制來說很有必要，保護故障信息管理子站系統既保持了獨立性又能與自動化系統緊密相連。保護故障信息管理子站系統建立的關鍵在于所有微機保護設備應采用統一、標準的通信協議，規范各類保護設備輸出格式和內容；在硬件平臺上，保護信息采集裝置和保護故障信息管理子站需跨接監控和保護兩種網絡，錄波裝置單獨接人保護網絡或通過小室保護信息采集單元接人保護網絡，這樣既保證了站控層所有設備包括操作員工作站均可監視保護裝置運行狀態、保護動作信息、保護定值、測量值等，保護故障信息管理子站又能通過撥號或光纖組網方式遠傳保護信息采集裝置和錄波裝置送來的所有數據，便于調度對電網事故進行分析，加快對事故及保護異常狀態的處理。子站系統除了上述對故障時保護及錄波設備的信息的快速采集、存儲、管理和遠傳外，還應實現對事故數據的分析處理功能，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、打印保護動作情況等[4]。實現以上功能必須基于自動化系統GPS統一對全站所有保護設備采用軟硬件對時。
　　
　　3結語
　　
　　目前國內超高壓變電站分層分布式的體系結構為保護故障信息管理子站的建立提供了一個極其開放的平臺，繼電保護及自動化專業之間的緊密，形成了各專業相互滲透的系統工程，使之成為電網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的保護故障信息管理子站的建立方法，就是充分利用網絡通信技術，將站內保護和自動化專業充分結合，更經濟、更合理地發揮其作用。這種保護故障信息管理子站系統的建立必將為電網故障分析和處理提供充要條件。