（国电南瑞南京控制系统有限公司 江苏南京 210061）
摘要：本文介绍了继电保护及故障信息子站在电解铝厂应用的必要性，并详述了其在事故情况下对故障分析处理及恢复送电的重要作用。
关键词：电解铝；信息子站；保护装置；故障录波
继电保护及故障信息子站（简称信息子站）的主要功能是采集保护装置、录波器、安全自动装置等变电站内智能装置的实时/非实时的运行、配置和故障信息，并对这些装置进行运行状态监视、配置信息管理和动作行为分析，在电网故障时则进行快速的故障分析，为运行人员提供处理提示，提高继保系统管理和故障信息处理的自动化水平[1]。
1电解铝厂应用信息子站的必要性
分析近年新建铝厂发现，多数电解铝厂采用220kV及以上超高压电源作为厂级直供电源，这就对铝厂这些用户站对继电保护、故障录波、安全自动装置等智能装置的运行和维护提出了很高要求。在电力系统发生故障尤其是较大范围故障时，生产运行人员对故障的处理措施及故障恢复的步骤，将在很大程度上取决对对故障信息、保护动作信息的分析。
电解铝连续生产的行业特点也对供电的可靠性、稳定性提出了更高的要求。因此，必须在电解铝厂实施应用信息子站，在提高电解铝厂供电可靠性的同时，也为整个电网的安全运行提供保障。
2典型案例分析
电解铝厂整流所通常采用双母线接线方式，部分电解铝厂甚至有双母双分段接线方式，我们以重庆某电解铝厂为例介绍电解铝厂信息子站配置原则。该铝厂整流所在完成二期扩建后，由双母接线方式变为双母双分段接线方式，并且由以前单一的终端变电站变为电网一个枢纽变电站。其接线方式及保护配置如下图：
图1. 接线方式及保护配置图
该铝厂采用国电南瑞南京控制系统有限公司NSPM2000E系列信息子站实现保护及录波装置信息采集，并上送至调度主站。NSPM2000E系列信息子站包括基于linux的嵌入式子站、Windows XP系统后台及维护工作站、交换机、GPS授时单元等设备，嵌入式子站支持常见如：串口IEC103、LFP、网络IEC103、GPS对时、故障录波、国标103出口、南网103出口等主流规约，并可扩展。
依据接线方式及保护配置表，形成网络接构图如下：
图2. 网络拓扑图
该铝厂信息子站NSR系列保护装置采用网络IEC103规约通讯，RCS系列保护装置采用串口IEC103规约通讯，全站采用基于GPS统一时钟源的B码和软报文并用对时方式，保证在故障情况下时序的一致性。依据市调对信息子站要求，在信息子站与录波器之间以及信息子站与后台之间加设防火墙，以此来增强网络安全防护。
3信息子站实现的主要功能
3.1状态量监视
状态量主要有装置动作信息（包括元件启动、出口等）、装置开入量信息（如硬压板投退）以及装置内部产生的异常告警信息等。状态量信息可能是突发的、暂态性的，如动作信号，也可能是持续性的，如开入量。通常，装置动作信息、异常告警信息、自检告警信息等为暂态性状态量；装置开关量、压板状态、通讯状态等为持续性状态量[2]。
3.2模拟量监视
模拟量主要是装置测量的电压、电流、功率、频率、故障点距离等信息，而信息子站对模拟量的实时变化要求并不高。因此，模拟量信息全部采用定时召唤获取，时间间隔通常定为10分钟。
3.3保护定值操作
定值操作一般包括定值查询、当前运行定值区号查询、定值修改、切换当前运行定值区。通过信息子站，实现对全站保护定值的统一管理。定值项被修改时，在后台系统产生报警，及时告知运行人员，以防人为误修改或恶意修改。同时，调度主站可以通过信息子站，监视管理全电网的保护定值。
3.4录波文件上传与分析
信息子站最重要的功能之一，就是对故障波形的收集与分析。当系统发生扰动或故障时，信息子站接收保护装置上送的故障数据，并格式化存储为标准COMTRADE格式的文件。一个完整的波形包括三个文件：*.hdr、*.dat、*.cfg，文件名由波形产生时间及间隔名组成，如：20130920112008283\1#进线.cfg。通过对录波文件的分析，获知故障原因、故障时间等信息，对故障分析、事故处理、恢复送电等后续工作提供技术支持。
对主站来说，信息子站收到故障录波数据后，形成简要分析报告并上送到主站，分析报告中含有故障相关信息及对应的录波文件名称，主站在规定时间内通过召唤命令可以直接获取所需的录波文件。此外，主站也可以先通过召唤获得某段时间内的故障列表，再从列表中选定要召唤的文件，信息子站将被选文件打包上送。
3.5故障综合分析
当系统发生故障时，故障间隔及时动作切除故障，但时常存在故障间隔不能及时动作，此时由上级电源动作跳开电源，但造成故障扩大，影响其它间隔正常运行。通过信息子站，综合分析所有动作报警信息、波形信息，在统一的时间源基准下，整理故障发生准确时间、动作先后顺序等，分析得出保护误动、拒动、越级跳等发生原因，是保护定值不合理、装置原因还是一次设备原因。及时发现问题，处理问题，从而从根本上消除隐患，提高铝厂供电可靠性。
4系统不足之处
1)部分电解铝厂使用国外的微机保护装置，不支持国标协议或协议开放度不够，导致信息子站不能获取定值、录波等信息，形成监视及管理盲区。如本文引用的该铝厂一期及二期第二套保护采用西门子7SJ51及7SJ682等保护，不能通过通讯上送定值及录波信息。
2)整流所只是铝厂的总电源，还存在众多厂用配电室，由于地理位置分散，全部接入信息子站会增加经济投入。
5总结
本文介绍了信息子站在电解铝厂的典型应用，信息子站对全站保护动作事件、告警、自检及录波的收集与分析，有助于运维人员对故障的分析，提高了铝厂的供电安全可靠性。同时，信息子站还可以通过通讯将站内信息上送至调度主站，建立全网统一的信息管理系统，保证电网的稳定、安全、可靠、经济的运行。信息子站在该铝厂的成功应用，值得其它电解铝厂借鉴应用。
参考文献:
[1]张勇会. 继电保护故障信息子站在超高压电网的应用[j].2008电力行业信息化年会，652-657。
[2]中国南方电网继电保护故障信息系统通信与接口规范[s]。
论文作者:董雪,郭大维
论文发表刊物:《电力设备》2017年第30期
论文发表时间:2018/3/12
标签：信息论文; 故障论文; 铝厂论文; 装置论文; 定值论文; 动作论文; 接线论文; 《电力设备》2017年第30期论文;