一、引言

在发生严重故障或复杂故障的情况下，调度值班人员和继电保护运行管理人，员需及时准确地了解故障情况，快速地判断故障发生的地点、性质及严重程度，科学地分析故障原因，并采取及时正确的措施缩小故障范围、避免事故扩大、减少故障损失，这些都要求建设一个技术先进、安全性高、可靠实用、开放性好、可扩展性强的继电保护及故障信息管理系统，实现继电保护运行管理、故障分析、辅助决策等主要功能，并与现有的变电站综合自动化系统、EMS系统、MIS系统等互联互通。

继电保护及故障信息管理系统由主站系统和子站系统组成，本文主要就河南南阳220kV遮山变电站改造及运行过程的实际情况进行分析，对继电保护及故障信息管理系统子站的应用提出一些着法。

二、系统结构

    22OkV南阳遮山变电站是南阳局所属的6座220kV变电站之一，设计规模为：OSFPS8-120000/220自耦主变2台，均为有载调压；220kV出线4回，母联兼旁路1回，采用双母线带专用旁路接线；1lOkV出线7回，分段1回，专用旁路1回，采用单母线分段带旁路接线；35kV出线8回，分段1回，专用旁路1回，4回电容器，采用单母线分段带旁路接线。

遮山变子站需接入的不同厂家保护设备种类较多，主变保护采用南自厂的WBZ-500，220kV线（旁）路保护采用许继的WXH- l1、WXH-15、WXH-802、南瑞继保的LFP-901A、北京四方的CSL-103，22OkV母线保护采用南瑞继保的RCS-915A，1lOkV线（旁）路保护采用许继的WXH-811和南瑞继保的RCS-914D, 1lOkV母线保护采用南瑞继保的RCS-915A,HOW母联保护采用南京中德的NSP788，35kV出线分段旁路及电容器保护采用南京中德的NSP788和NSP782，录波器分别是南京银山的YS-8A和深圳双合的WGL-12。

遮山变子站系统采用分层分布式结构，系统的纵向结构分为站控层和间隔层两层结构，层间传输介质采用光纤。

（一）间隔层

间隔层配有保护通信管理机1台，加插MOXA多串口卡1块，并配有RS-232/422（485）转换器若干，独立组屏，保护设备均分散安装在各保护屏上，全部通过串口和管理机通信（所有保护皆不支持网络功能）实现各种保护的规约转换（不具备串口接入的老保护、设备仍以硬接点接入监控系统）。其结构示意图如图1。

1．两种接入模式的比较

保护装置和故障录波器接入子站系统的保护通信管理机一般有直接和间接接入两种模式。两种接入模式的特点见表1。

2．接入模式的选择 

考虑到遮山变子站接入的国内外的保护种类繁多，同一厂家的不同类型的保护装置都采用不同的规约，为了实现规约的统一化和标准化，最好采用间接接入的模式，即各厂家的保护装置都通过自己的规约转换器与子站的保护通信管理机通信，通讯规约采用标准的IEC60870-5-103规约，这样可以大大降低接口的复杂程度，维护起来更加容易。但由于南阳变是改造站，有些装置早在1994年就已投运，要求各厂家都采用各自的规约转换器通信的难度较大，综合遮山变的实际情况，决定采用直接接入模式。

另外，由于故障录波数据量较大，所以调试时曾希望与故障录波器通过以太网进行通信，但YS-8A是1996年投运的老产品，不支持网络功能，只能通过串口进行通信，这就大大增加了录波数据读取的时间，子站系统的性能受到影响。而据WGL-12厂家介绍录波数据目前只能保存在装置中不能送出，所以暂时无法取到WGL-12的录波数据。

3．与主站的通信

为了能够使故障发生后将所有的信息快速地传送到主站端，遮山变子站与主站端采用了以太网方式进行通信，通信规约采用标准的103规约，由于目前国家对子站和主站之间通信所采用的规约标准并没有具体的定义，应用服务数据单元符合（（DL/T-667-1999远动设备及系统第5部分传输规约第103篇继电保护设备信息接口配套标准），链路协议符合《OL/T634.5104-2002远动设备及系统第5-104部分：传输规约采用标准传输子集的IEC60870-5-101网络访问》，为今后方便过渡到IEC61850变电站通信网络系列标准打下基础。

（二）站控层

站控层设有系统服务器（Web服务器）和继电保护工程师站各1台，它与保护设备及自动装置间的通信通过保护通信管理机来实现，与保护通信管理机通过以太网进行通信。其结构示意图如图2。

1．两种结构模式的比较

对整个子站系统来说，现在常用的有两种模式：并行主站模式和前置机模式，下面是这两种模式的比较：

（1）并行主站模式

①优点：所有保护、故障录波器和安全自动装置都直接上站内局域网或通过保护通信管理机上站内局域网，监控系统和子站系统通过站内局域网共享保护信息（各自的侧重点不同），这样不但提高了通讯效率，同时采用双网结构将会提高系统的可用率。

②缺点：监控系统和子站系统以及站内装置必须在同一网段内，设计时需考虑网络安全，避免两个系统互相影响，必须绝对保证继电保护和故障录波器以及安全自动装置的独立、安全及可靠运行。

（2）前置机模式

①优点：监控系统与子站系统完全独立成网，互不影响，容易保证两套系统以及保护、录波装置的独立、安全、可靠地运行。

②缺点：由于采用单网结构，系统可用率将比并行主站模式低。

2．结构模式的选择

综上所述，由于南阳遮山变是采用监控系统的子站，监控系统和故障信息系统都是同一公司的产品，在系统设计时就考虑到了两个系统处于同一网段中的网络安全问题，从而有效避免了两个系统的互相影响，可以保证保护和故障录波器的安全可靠运行，同时采用双网系统也提高了系统的可用率，信息共享也容易实现，根据这种情况，遮山变子站系统采用了并行主站模式。

二、功能和特点

常规的变电站子站系统一般包括通信管理、保护管理、录波管理、用户管理等功能，且为单机系统，而遮山变子站采用c/S及B/S模式，有着较为突出的功能特点，见表2。

三、经验与认识

（一）建设子站系统的标准

目前，建设子站系统尚没有统一的标准可循，只能根据其本身特点设计开发专门的数据类型和应用功能，弱化部分实时功能，不能完全照搬变电站监控系统（SCADA/EMS）的功能和技术指标要求。故障信息管理系统毕竟不是实时数据采集系统，没必要对响应时间、数据模型种类、辅助计算处理能力等提出过高要求。

（二）子站系统的作用和地位

继电保护及故障信息管理系统子站在整个继电保护及故障信息管理系统中像一座桥梁，一端连着各种保护装置和故障录波器，一端连着调度值班人员。在发生复杂电网事故特别在出现继电保护异常动作后，子站系统传送的继电保护事故信息，为调度值班人员进，一步恢复电网提供支持，也是制定反事故措施的基础，从而提高电网安全运行水平，所以继电保护及故障信息管理系统子站在变电站自动化系统中是不可替代的。

（三）与监控系统的关系

对于500 kV及重要的220 kV变电站，设计规程都要求建立计算机监控系统。因此，摆正继电保护及故障信息管理系统子站与监控系统的关系显得尤为重要，既要做到软硬件资源的合理配置，留有发展和扩充的余地并做到双方信息的共享，又要考虑到网络的安全，避免两个系统互相影响。

由于两个系统的侧重点不同，监控系统主要是针对变电站运行的正常监控装置，其采集的信息不能满足事故分析，而且，由于保护和录波信息的特殊性，使得监控系统不可能处理所有的保护和录波数据，因而把子站系统作为一个独立的系统是必要的，当然它必须对监控系统留有数据接口，以实现数据的共享。

（四）界面的友好性和系统的二次开发

应根据用户的具体要求，符合不同用户的操作习惯，界面更加友好、操作更加简便，方便用户自行定义、修改数据，并留有灵活的数据接口，方便用户进行历史数据的二次利用开发，扩展系统的应用。

（五）通信规约

一定要采用标准通信规约，便于维护、扩展和数据交换，决不可强调应用的特殊性或专用性而自定规约，否则会产生无穷后患。

四、结束语

近年来，国内许多地区都在逐步建立独立的保护信息网络，不同程度地开展了继电保护及故障信息管理系统的试点工作，以利于加快对电网事故及保护异常的处理，增加反事故的手段，提高电网安全运行的水平，本文提到的这套继电保护及故障信息管理系统克服了以往子站系统单机运行、功能简单等缺点，充分满足了用户的需求，并已在多个厂站投运。