口南北汽东工业学宽候贺军 口丙南交通大学电气工2学假彰相我 以 基于网络的 太 网 继电保护管理信息系统的体系结构 的 抑 从继电深护系统信息管理的清求出发，利维电保护管理伯息系绕的总体结构模 型、灵粗结枸模中、功能结构桶出和系统的结构慎式进行了详扣研究，为排电保护信 皂管理建立了安全、可拿、高效的系统体系结构。 随若电力系统的发晨，电网的规根日登扩大，对电力系速，教字化、大窄绿约用户业第，时，韩中保护装岩约微 统的带电保护也显出了更高的要求，雅电保护作为电网工作 机化也为道电保护管理信息系统的实瑰宽定了其阳.在此某 的重墨饥成分，对电网的个积宁运行者平关巾匹的作 建上，证过应电基于比力远动茶统的信心管理状术，建篷 用，低是观在电架护工作的管课本平没有得相皮的握 电民护情息管理聚线，实现胜电限护管理的安全、高效和快 高，仍然停花人工管理阶化，无法适应化力系统发长对篷 使成为可篚 电保扩管马台臭化的要豫，这丰要麦现在以下几.个方面 传经的成用程半乘第社构不竹端是电力企业个环戏居的 首先，电力系绕的港电保护装置是乱电式、晶体管，集 面要，应该找新的信息化体系地构，举电保护管理信息利 成电路和微机撒电保护动曾共疗，化得静电保扩管理上作相数和沉动聚锐共用电力数据网，玩动乘数胖电视护帝卫侣 当紧余，单约核常人工管理珠度很大。 息系得供丰富的辽动信息，锋电保管理信息系可以看作是 第二甘竹的管理机制和管理于度悬对于各个维地保 远动系说的叫能矿展，图1所示的台构正是考虑了上述情况， 护运行管理位，都装分财对各类港电保护设各参数，运行 并以信心技术为妞市，有广减分布的胜地保护东说打机电声 数据收集存档，统计分析，站果是像复他大量工作，重复架 为一体，形成资源共享的篷电保护值息管理系第。 存大量数括，煮率准低， 第三排电保扩设客广城分在在电力军统的变电站配 电房等处，这些要求继电保护的香理实现网路化、的悬化： 弟四数都格式和崇孕、有储形式浦治规约在不可， B下相式 走以组织侣皇传输间格和镜一的分析手度，致使这信皇通 5N藏cfrcl 常没有霞时地用于电力系锐的运行决策。 可见，当像港电保护们管理方法己经远不作满足电力茶 统发展的要求，开发继电保护管理着思系锐e1ar作ot心t1c0 5款悬 agmt1n「tion Syxlua.RP图T5,可以为地力苏统 等电保护量行管拜工作明入科学的管耳手程.管电力系花等 电方通的河二 电闲护的证行，故率分析，定值管型，保护夜验等各方直的 C⅓横大 工作螺藏化、科学北、程能北， 2 ■口 系统的总体结构 尺 近年家随者近年米电力通信网的还建发展，智能化水 盛图 置留密 2儿诗1 变电补1 甲不断捏高，山版口粒程大，电力湖名网的化务己扩醒引高 丝1建电保护管理有低？法体设17与金 84|地气时代2005年第期 1994-20116 China Academie Joumal Electronie Publishing House.All rights reserved.ltp://www.cnki.n
84 | 电气时代2005年第6期 EA 工 业 以 太 网 专 辑 □湖北汽车工业学院 侯贸军 □西南交通大学 电气工程学院 韩智玲 随着电力系统的发展，电网的规模日益扩大，对电力系 统的继电保护也提出了更高的要求。继电保护作为电网工作 的重要组成部分，对电网的安全稳定运行起着至关重要的作 用。但是现在继电保护工作的管理水平却没有得到相应的提 高，仍然停留在人工管理阶段，无法适应电力系统发展对继 电保护管理信息化的要求，这主要表现在以下几个方面： 首先，电力系统的继电保护装置是机电式、晶体管、集 成电路和微机继电保护装置共存，使得继电保护管理工作相 当繁杂，单纯依靠人工管理难度很大。 第二，目前的管理机制和管理手段是：对于各个继电保 护运行管理单位，都要分别对各类继电保护设备参数、运行 数据收集存档，统计分析。结果是重复做大量工作，重复保 存大量数据，效率很低。 第三，继电保护设备广域分布在电力系统的变电站、配 电房等处，这些都要求继电保护的管理实现网络化、信息化。 第四，数据格式和类型、存储形式、通信规约存在不同， 难以组织信息传输网络和统一的分析手段，致使这些信息通 常没有被实时地用于电力系统的运行决策。 可见，当前继电保护的管理方法已经远不能满足电力系 统发展的要求，开发继电保护管理信息系统(Relay Protection Management Information System，RPMIS)，可以为电力系统 继电保护运行管理工作引入科学的管理手段，使电力系统继 电保护的运行、故障分析、定值管理、保护校验等各方面的 工作规范化、科学化、智能化。 系统的总体结构 近年来，随着近年来电力通信网的迅速发展，智能化水 平不断提高，功能日益强大，电力通信网的业务已扩展到高 速、数字化、大容量的用户业务。同时，继电保护装置的微 机化也为继电保护管理信息系统的实现奠定了基础。在此基 础上，通过应用基于电力远动系统的信息管理技术，建立继 电保护信息管理系统，实现继电保护管理的安全、高效和快 捷成为可能。 传统的应用程序系统结构不能满足电力企业全部发展的 需要，应该寻找新的信息化体系结构。继电保护管理信息系 统和远动系统共用电力数据网，远动系统为继电保护管理信 息系提供丰富的远动信息，继电保护管理信息系可以看作是 远动系统的功能扩展。图1所示的结构正是考虑了上述情况， 并以信息技术为纽带，将广域分布的继电保护系统有机地连 为一体，形成资源共享的继电保护信息管理系统。 基于网络的 继电保护管理信息系统的体系结构 图1 继电保护管理系统的总体设计方案 RPMIS 客户端 PSTN或Internet 以 太 网 调度端 调度端主机 RPMIS 服务器 防火墙 B/S模式 C/S模式 电力通信网 通信前置机 通信前置机 现场总线 现场总线 保护 装置 保护 装置 保护 装置 保护 装置 保护 装置 保护 装置 变电站1 变电站2 从继电保护系统信息管理的需求出发，对继电保护管理信息系统的总体结构模 型、逻辑结构模型、功能结构模型和系统的结构模式进行了详细研究，为继电保护信 息管理建立了安全、可靠、高效的系统体系结构
【工业以太网专辑】 按以上体系结构设计的港电保护管理情厚系统主要有以 下特点 系统功随站构 》总体设计5袖合了现行的麦中站性护落的丰要易 次又符合电力辽动系花的结系结构登米。 根些燕统的在科始均对交电站性护氣统的功能进行了 分广城优广规分布是订程系烧的花物征，建远 设，煮族的功佳授生周2所示 程系苹的目的威是为地理上分布广泛约增电架护系统捏供有 波的管理和性护。 韩电深护警程甘这系健 不使安全骨国 静网路抽构虫力裙动系丝为S捏铁个部立据， 话数据管同 15用户通过会用网访月FWIS. 给移计城管烟 系统的烫细结构 望护数鲨管 用小，系统的总体方案本约进染构上莫定了态该内继 固子额体侯护管刊不定鸡餐格型 电保护蜜源共享，互相支符协作的水阳面乘统逐排地构的 建立将仕系锐的洋护爱源更如有机地本合起米，保证对采染 1.系欲安全管耳以修站构 污及的应摆和信臭沸行采集、管耳和共卓的渊畅品行，主夏 对系统的瓷源和用户讲行安全管耳，权括乘纸用户的授 粗成站构知下， 仅，口令保护，登球管理，注籽管理等，用户分为3类着 》核心昏潭学电保门知风序，第敛历史数濕佑和希敛 用户只有信题行利的权限：径用户具输入、 代态信息数君率， 修效和雀汽数据的权属管理具用户一具有操作壁个系统 校山层与准护人员的读山，系筑代在信息按口和洋 的权限，并且能齐龙数累进行全权层操作。 护M务作息输出按口等， 2医行数站管进功能站构 动支持环境层电力酒日网、公用料和数据库 对氣统在运行域者提作中所产生的数据进行管理，此将 继地保护知以库是远程练护的度心出，它存议的是 来在道和分断使州，土士驶包括三大基本功能. 变虫站整个白动化乘板的登计、制清、安装，调试等密料和 D结盆的正常运行信息管甲它凤括投课时间，护退 数插系统历火数搭库中存放推地架护袋置的维护历史记 出螺因和处理情况等信息。 录乘筑状奇石臭数据古不放的是一程府行时可内修电保 召故梅台臭峰田当系敛发生故路后，证录系教发牛造 装置的动作，状老算息.通过共享这数据军的数据，继电 障时系统运行方式，保护动作情况，极障录波图，对应的根 架护的相关人负不阳能质米电保护动置没计、制海、历史 护定值和拉障分析第. 性扩的经验和位据，面几还峰朝到修中架护替省异毫和故路 劲黎守值管县具有对整定值数累的答甲功原，允许 时的信息 逢电保护量定人员设计和修收，以及对叠定诈的查油、测觉、 茶统⊥要山以下悦块组成 打1印号。 》数国辉块存数据，并且电D时更折据中的据 22修计县管理功结构 2岗览西核块从模务者卜我应型序，并在客户机上 进行篷地保护试验和校验定崔地保中装置年校计刻， 枝行应用四序并可以浸据设省的权限对数基作中约数累法 粒作计薛，丰墨凤福丙大基本功修， 行浪机。 D能电宁装象，校验管理具有对护装的酸、 动Cb霰务委顿块离近器提注服务，处甲微览江的 路等历史都的耳，许进行显裙的州、满远，打印， 请成，调用务墨储的皮用程序或发滤应用程序。 2)检修计红管理该功修修够爆供各种设客的所有 用程胖板块提供一个良好的人机交互界而，提供大像计划、历史检修销况，技术攻连记柔等检修约全留 全的俏心管进功住笔地以护装置轮最管型怀中动作。最据。 反指管理、缺附管理，运行管里、将黄管理，以及在线查山： 4蜂护数据管理功能结卡构 进行数据编辑、和印报表等。 米电保护性护人员、调度人的提供保验置的法陷帽 地气时代5年第6别|85 1994-20016 China Academie Joumal Electronie Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.n
电气时代 2005 年第 6 期 | 85 【工业以太网专辑】 按以上体系结构设计的继电保护管理信息系统主要有以 下特点： 1)总体设计 既结合了现行的变电站维护体制的主要层 次，又符合电力远动系统的体系结构要求。 2)广域系统 广域分布是远程系统的基本特征，建立远 程系统的目的就是为地理上分布广泛的继电保护系统提供有 效的管理和维护。 3)网络结构 电力远动系统为RPMIS提供全部数据， RPMIS 用户通过公用网访问RPMIS。 系统的逻辑结构 图1中，系统的总体方案在物理结构上奠定了系统内继 电保护资源共享、互相支持协作的基础，而系统逻辑结构的 建立将使系统的维护资源更加有机地结合起来，保证对系统 涉及的数据和信息进行采集、管理和共享的顺畅运行。主要 组成结构如下。 1)核心资源 继电保护知识库、系统历史数据库和系统 状态信息数据库。 2)接口层 与维护人员的接口、系统状态信息接口和维 护服务信息输出接口等。 3)支持环境层 电力通信网、公用网和数据库。 继电保护知识库是远程维护的核心知识源，它存放的是 变电站整个自动化系统的设计、制造、安装、调试等资料和 数据；系统历史数据库中存放继电保护装置的维护历史记 录；系统状态信息数据库存放的是一段确定时间内继电保护 装置的动作、状态信息。通过共享这些数据库的数据，继电 保护的相关人员不但能获取继电保护装置设计、制造、历史 维护的经验和数据，而且还能得到继电保护装置异常和故障 时的信息。 系统主要由以下模块组成。 1)数据库模块 存储数据，并且定时更新数据库中的数据。 2)浏览器模块 从服务器下载应用程序，并在客户机上 执行应用程序，并可以根据设置的权限对数据库中的数据进 行编辑。 3)Web 服务器模块 为浏览器提供服务，处理浏览器的 请求，调用服务器端的应用程序或发送应用程序。 4)应用程序模块 提供一个良好的人机交互界面，提供 全部的信息管理功能，如继电保护装置参数管理、保护动作、 反措管理、缺陷管理、运行管理、物资管理，以及在线查询、 进行数据编辑、打印报表等。 系统功能结构 根据系统的逻辑结构，对变电站维护系统的功能进行了 设计，系统的功能模型如图2所示。 1.系统安全管理功能结构 对系统的资源和用户进行安全管理，包括系统用户的授 权、口令保护、登录管理、注册管理等。用户分为 3 类：普 通用户——只有信息查询的权限；高级用户——具有输入、 修改和查询数据的权限；管理员用户——具有操作整个系统 的权限，并且能对各类数据进行全权限操作。 2.运行数据管理功能结构 对系统在运行或者操作中所产生的数据进行管理，供将 来查询和分析使用，主要包括三大基本功能。 1)装置的正常运行信息管理 它包括投退时间、保护退 出原因和处理情况等信息。 2)故障信息管理 当系统发生故障后，记录系统发生故 障时系统运行方式、保护动作情况、故障录波图、对应的保 护定值和故障分析等。 3)整定值管理 具有对整定值数据库的管理功能，允许 继电保护整定人员设计和修改，以及对整定值的查询、浏览、 打印等。 3.检修计划管理功能结构 进行继电保护试验和校验，制定继电保护装置年校计划、 检修计划等，主要包括两大基本功能。 1)继电保护装置试验、校验管理 具有对保护装置的试验、 校验等历史数据的管理，允许进行数据的查询、浏览、打印。 2)检修计划管理 该功能能够提供各种设备的所有 大修计划、历史检修情况、技术改进记录等检修的全部 数据。 4.维护数据管理功能结构 为继电保护维护人员、调度人员提供保护装置的缺陷情 图2 继电保护管理系统功能模型 继电保护管理信息系统 系统安全管理 运行数据管理 检修计划管理 维护数据管理
况、处耳情况及处耳法果，卡墨学成丙大基本山你。 1》C心抽对济仟界合耳分CL1ent湘erver 工 )洗名害帝口督码族常墨状斥，州血、化改和酬腰 端，固语虹了乘的递台下销，又可以：公利用两硬件 业 积解信息，并肤常过行总，根据相关评价标津对棕需设 环境的优均，同此这种板式具有辽的数据择a和事务处 以 备达行评缘。 理能力， 太 子单计查自对授餐积陷注行相关的数君分所，提供历 2》C/公的相耐专有性和封闭性，快用整个C/5系统相对 史解决方案状清护人员这择： 网 安全 专 系统的结构核式 保护装看 翔 利用b技术和数据乐节相法合，开发某于公用网 保护案置 F压减nlmrneL的篷电伴护管生信必统，实信息和数 姑等瓷的共7。 但是俗板式有以下族 )省客户湘白予书于制境季，女请多功能上的限制 C/S客户境四序可以先成更为复染约明能，客户潮深 如客户墙文件诗句等。 作系蛛也始客户端网序提供更多的可择作作。 )B/S候式活用于系抗网用户数些交互量不大和数据交 以比，雕地架护管理信息燕统采月C8与B5粗站合的 羚不常的情形。 规式（见即）在港电保护的数据采集和登汉家制部分，采用 3)3S建立在Ia1emet之上，由千[tret是一个开放性 安全，可罩的S模式.在篷电保护数据的访问和管园部分， 体系且重向不可知的用户岳，再知上来自浏览海安全漏羽发 采用使用简单，停息共享度高的公根式，北港电保中情皂 起的发击，WS幅式以福足封设全佳的震象， 的流向知图3所示。EA 而CS信式的尾云绿可以麻补S的不是，因灶 验停日课06.04.0阳 上麦螺20 香修，抗干比等问齿，大大提高了系统的物定性， 动白动控滨各主传动地动机之如的速度，张力的大小， 利若今后机想工艺，过备发生变更，只花要花总线上增 风机、系的起停，润门的开闭。 漾或南障相节点，并对软许作少量修收即可所以这种梁 历丽对系线约使用提状指导。 性的聚统连核方式具有一定约还仪性，可以最大程度地保护 》生产数君库及历史据库管理，并可查自及打印根关 用户的设资。 数据。 结束语 系统的特点与优势 随若何技术的小有进女，工尘拉利世逢北山你走向 》三个操1台之问们联桑片试闻路构成，4.部个操 分微.⊥以网以及理顷总处拉术许、种呢话、方夏可 名上可以洲做事个牛线上的计程省夏，视作方式指之传 露的型累传输方式，在工业双乐得到了横米经多的应用，并 坐方式更加前单可常， 将在拉流境中古有更打重墨的唯位，本采计现场调优， 由于采用了问路设斯必线售道过程数据，多种信息 哀得了良好的拉利效果，EA 的交换仅依靠线成装双经线即可完成，这样就大大减少 0收桌情360叫，30 了系单笔工时的布线工作量，也为今后系统的维护及故障直 找提伏了方便. 》过程参数的数字化传递，避免了根取量传输所神来销 86电气时代200G年期 1994-2006 Chinn Acndemie Joumal Electronie Publishing House.All rights reserved.hctpww.cnki.net
86 | 电气时代2005年第6期 EA 工 业 以 太 网 专 辑 况、处理情况及处理结果，主要完成两大基本功能。 1)缺陷数据管理 管理缺陷数据库，增加、修改和删除 缺陷信息，并对缺陷进行汇总，根据相关评价标准对缺陷设 备进行评级。 2)统计查询 对设备缺陷进行相关的数据分析，提供历 史解决方案供维护人员选择。 系统的结构模式 利用 Web 技术和数据库技术相结合，开发基于公用网 (PSTN或Internet)的继电保护管理信息系统，实现信息和数 据等资源的共享。 但是B/S模式有以下缺点： 1) B/S客户端由于基于浏览器，会有诸多功能上的限制， 如客户端文件访问等。 2)B/S模式适用于系统同用户数据交互量不大和数据交 换不频繁的情形。 3)B/S建立在Internet之上，由于Internet是一个开放性 体系且面向不可知的用户群，再加上来自浏览器安全漏洞发 起的攻击，使B/S模式难以满足对安全性的需求。 而C/S模式的优点却可以弥补B/S的不足，因为： 图3 继电保护信息流向示意图 保护装置 保护装置 保护装置 变电所 客户端 保护班 客户端 其他 客户端 电力通 信网 RPMIS 服务器 PSTN 或 因特网 1)C/S结构通过将任务合理分配到Client端和Server 端，既降低了系统的通信开销，又可以充分利用两端硬件 环境的优势，因此这种模式具有很强的数据操纵和事务处 理能力。 2)C/S的相对专有性和封闭性，使用整个C/S系统相对 安全。 3)C/S客户端程序可以完成更为复杂的功能，客户端操 作系统也给客户端程序提供更多的可操作性。 因此，继电保护管理信息系统采用 C/S 与 B/S 相结合的 模式(见图1)。在继电保护的数据采集和监视控制部分，采用 安全、可靠的C/S模式。在继电保护数据的访问和管理部分， 采用使用简单、信息共享度高的B/S模式，其继电保护信息 的流向如图3所示。EA (收稿日期：2005.04.06) (上接第82页) 3)自动控制各主传动电动机之间的速度，张力的大小， 风机、泵的起停，阀门的开闭。 4)帮助画面 对系统的使用提供指导。 5)生产数据库及历史数据库管理，并可查询及打印相关 数据。 系统的特点与优势 1)三个操作台之间的联系均通过网络构成，在每个操作 点上都可以浏览整个生产线上的过程信息，操作方式较之传 统方式更加简单可靠。 2)由于采用了网络及现场总线传递过程数据，多种信息 的交换仅依靠网线或屏蔽双绞线即可完成，这样就大大减少 了系统施工时的布线工作量，也为今后系统的维护及故障查 找提供了方便。 3)过程参数的数字化传递，避免了模拟量传输所带来的 漂移、抗干扰等问题，大大提高了系统的稳定性。 4)若今后机组工艺、设备发生变更，只需要在总线上增 添或摘除相应节点，并对软件作少量修改即可。所以这种柔 性的系统连接方式具有一定的适应性，可以最大程度地保护 用户的投资。 结 束 语 随着信息技术的不断进步，工业控制也逐步由集中走向 分散。工业以太网以及现场总线技术作为一种灵活、方便、可 靠的数据传输方式，在工业现场得到了越来越多的应用，并 将在控制领域中占有更加重要的地位。本系统经过现场调试， 取得了良好的控制效果。EA (收稿日期：2005.04.26)