摘要：现阶段，随着社会的发展和科技的进步，我国的继电保护工程的发展也日新月异。尤其是计算机技术和自动化技术的推动作用，使变电站开始朝着智能化方向发展，而数据源端维护技术可以确保数据的完整性和同步性，对提高整个继电保护系统的信息化程度具有重要影响。本文通过对数据源端维护技术的介绍，重点阐述数据源端维护技术在继电保护信息系统中的应用。
关键词：数据源端维护技术；继电保护信息系统；应用
引言
随着科学技术的持续发展，变电站也开始朝着智能化的方向发展，数据源端维护技术能够保障基础数据的完整性和同步性，对于降低维护工作量及进一步利用这些基础数据起到促进作用，随着源端维护技术应用范围的扩大，并逐渐成为电力监控系统的基础技术，甚至能够直接影响到电网的稳定运行。在以往传统的变电站自动化技术中，由于受到技术手段及应用需求的限制，数据源端维护的理念并没有被广泛采用，正是在继电保护信息系统等一批自动化系统的建设过程中，这一技术理念也得到大面积的推广，并成为电力自动化系统的基础技术之一。本文将对数据源端维护技术的作用进行分析，并对其在继电保护系统中的应用加以阐述。
1数据源端维护技术概述
信息模型的维护在数据源端完成，可以大大提高工作效率，降低主站的工作量。数据源端的主要意义在于降低维护工作量，提高源端数据的使用效率，在站端将模型、图形等进行统一管理、统一配置和维护，可以使各级主站从繁重的模型维护工作中解放出来，更加专注于系统的应用目标。数据源端维护也是保证变电站和主站端的数据一致的重要技术手段，在调度运行系统中，变电站源端和主站端的数据一旦不一致，将会导致电网在运行过程中出现事故风险；而在保护信息系统等自动化系统中，数据的不一致可能导致对运行状态或事故原因的误判，因此源端维护通过保证数据的一致性，可以有效提高自动化系统信息的可用性，从而在保障电网运行的可靠性和安全性方面起到重要作用。数据源端维护的技术主要包括三个方面：模型、图形和通信。在模型方面，现阶段的智能变电站与传统的非智能变电站建模方式有很大不同，智能变电站中的二次设备模型相比传统站更加规范，因此对全站进行建模的效果要优于传统变电站。由变电站通过源端数据模型的工具进行建模的数据，按照相应的通讯规约传输到主站端，在主站端一般采用直接导入的方式完成主站端建模。
2源端维护技术在继电保护系统中的应用流程
继电保护系统中的维护工作包括的内容较多，对模型、图形和通信的配置是其中最为重要的几项工作。在变电站端，运维工作人员使用图形工具和模型工具进行建模，生成与变电站一二次配置相对应的模型文件，模型文件/模型数据可以用离线或在线的方式进行上传，随着通讯技术的进步，在线方式是目前的主要方式，例如在监控自动化系统中采用101/104扩展的文件传输功能上送点表文件，采用远程浏览的方式调取变电站图形文件；而在保护信息系统中则采用了扩展的103通用服务来进行模型传输，同时也使用文件传输功能传输模型/图形文件。主站端收到模型/图形数据后，利用系统中模型维护工具，以手动或自动的方式导入模型数据，生成相应的变电站在主站系统中的模型和图形，按照这种方式，对管辖区域内的全部变电站进行建模，最终形成整个主站系统模型来支撑系统上层的应用功能。此外，子站端还可以针对不同级别主站系统的不同管辖范围，在模型工具中进行差异化配置，通过基本的打勾选择操作，选出该主站系统关注的设备和信息，形成该级主站系统的专用模型；相应的，主站端系统也具备模型筛选功能，以挑选本系统关注的设备和信息，例如中调主站系统可能只需要220kV及以上设备的信息，而地区调度分站按照管辖范围，可能更重点关注110kV及以下的设备信息，主站端在模型工具中也可以通过基本的打勾选择操作，实现装置和信息的过滤。无论在主站端或者子站端，这种模型的选择性配置只是对装置和信息模型是否过滤的选择，并不涉及原始模型数据的修改，因此保证了主/子站及主/分站模型的一致性。
3源端维护技术在继电保护系统中的主要应用
3.1在数据建模中的应用
目前运行的保护信息系统主要基于103信息模型，国网103规范和南网103规范差异并不大。对于传统的非智能变电站，站端模型维护的工作量主要在对保护装置的信息建模方面。由于初期相关规范不完善，导致变电站内不同厂家及不同时期的设备大量共存，装置模型也千差万别，将装置信息转换成103模型成为一项极具挑战的工作。变电站内以103规范（基于IEC60870-5-103的装置通信协议，与主/子站通信协议不同）作为通信协议的装置，部分具备召唤装置配置功能，模型工具可以采用通讯方式召唤装置的信息模型，再转换成保护信息系统模型；对不具备模型召唤功能的装置，则按照装置说明书提供的信息点表，配合模型模板工具，建立保护信息系统模型。不论哪种方式，与站内保护装置数量相对应，完成全站模型配置并进行初步的校验，都有不小工作量。保护信息主站通过通讯召唤的方式召唤变电站配置模型，并通过模型配置工具导入生成主站数据，从而将工作量缩减到几步简单操作。一个传统的非智能变电站，保护信息系统子站实施一般需要2-5个工作日，变电站改造扩建时的维护也需要至少半个工作日，由此可见，通过源端维护的方式，工作量被有效的分解下放到了站端，主站端甚至可以采用“一键操作”的方式完成模型维护。
随着智能变电站的建设，变电站端的建模方式也发生了巨大变化。按照IEC61850规范要求，基于SCL描述语言的SCD文件成为变电站一/二次设备模型的载体，装置信息模型有了统一的规范，因此智能变电站内几乎所有的自动化系统都采用了该模型。保护信息系统是IEC61850模型的最大受益者，子站系统在信息模型的处理方面得到极大简化，各主站系统由于在设计时也都考虑了对IEC61850规范的支持，对变电站SCD文件均能导入并生成主站端模型。但由于目前还有大量传统站存在，保护信息系统仍然需要兼容使用103模型，智能站的保护信息系统子站也需要将IEC61850模型转换成103信息模型以配合目前主站；同时，SCD的生成、修改、验证和维护有一定的工作量，仍然需要在站端完成。因此，智能变电站推广使用仍然支持考虑到源端维护的技术方案。
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3.2通信方面的应用
目前运行的保护信息系统，大部分变电站子站与保护信息主站之间的通信采用了基于IEC104标准链路协议的扩展103规约。保护信息系统建设初期，正是调度自动化系统蓬勃发展的时期，保护信息系统在充分借鉴了调度自动化系统技术和经验的基础上，结合保护设备信息多样性的特点，对IEC103标准进行了扩充，其中最重要的扩充是增加了用于描述子站信息模型的通用服务功能。
子站通用服务功能的重要意义在于，当主站端接入子站或子站模型发生变化时，可以使用子站的通用服务功能，自动召唤子站的信息模型。因此，相比于传统的监控系统规约需要额外配置信息点表，保护信息系统的103规约因具有自解释的能力而避免了这一繁琐的通信配置过程。子站的信息模型除了包含站内一/二次设备信息外，还包含完整的装置信息点表，所有装置信息点的描述、数据类型、取值范围、精度、单位等属性都可以通过通用服务获得，因此主站在收到实时信息时，已经可以根据子站的模型配置信息解析该实时信息的具体内容。
保护信息系统主/子站103通讯协议的自解释特性，保证了主/子站间信息传输的一致性。保护实时信号以103组号/条目号的索引方式发送到主站端，通过组号/条目号组合，可以在子站模型信息中找到对应的信息描述、数据类型等属性，进而完成对该实时信号数据的正确解析。在变电站改扩建或更换保护装置时，保护信息子站的配置会有相应的修改，得益于103协议的自解释能力，这种变化可以通过通用服务协议获得，主站系统甚至可以无需人工干预，以自适应的方式调整与子站的通讯模型配置。
3.3在图形文件转换中的应用
在保护信息系统建设初期，就已经对绘制人机图形的源端维护考虑了相应的技术方案，即由子站配置相应的图形工具，完成变电站主接线图的绘制，形成的SVG文件可由主站系统召唤并导入主站系统形成人机界面。
SVG图形是目前电力自动化系统广泛使用的图形格式，由于SVG图形文件采用XML语言，在图形数据交换方面具有极大的便利性，因此保护信息系统中也采用SVG做为基本的图形格式。SVG文件的优势，除了可以对图形对象进行详细描述、定义各种样式、支持图形图元外，最为重要的是在与SCD文件进行结合应用上，通过在图元上增加相应的设备属性，将图元符号和装置模型进行了关联。主站系统将子站上送的SVG图形导入，形成主接线图，不同于监控系统下主要关注潮流和开关状态，在保信系统中主要关注保护装置的运行状态，同时在一次设备图元附近显示保护装置的配置情况，点击保护装置图元还可以触发弹出保护装置详细信息画面或装置信息召唤功能界面。
此外，在保护信息系统作为专业应用模块，部署在调度系统平台上时，也可以通过获取监控或者EMS系统的图形数据来生成保信专用的人机画面，利用监控系统画面分层功能，将保护装置配置方式以专用图元绘制在不同画面层上。当一次系统结构发生变化时，监控系统会首先调整对应的主接线图，保信主站的图形中一次接线图层也会相应变更，因此只需要对保护配置进行相应调整，即完成了图形的维护。
无论从子站召唤图形文件还是从监控系统获取一次接线图，也都是源端维护的体现，有效提升主站图形的维护效率。
4应用源端维护技术过程中需要注意的重点内容
从数据源端维护技术在保护信息系统中的应用情况可以看出，在模型、图形、通信等各环节对系统的实施、运行和维护都起到了促进作用。对于数据源端维护技术的具体应用，也还存在一些需要注意的问题。
首先，源端维护的一个必然结果是主站端模型依赖于源端模型，即子站端模型，主站模型的准确性和完整性也就依赖于子站模型的准确、完整。相比于监控系统采用逐点进行传动试验，保护信息系统由于信息量太大、种类更多无法对全部信号进行传动，模型的正确性更大程度依赖子站配置。目前的智能变电站由于采用全站统一的SCD文件进行配置，模型比较规范，虽然子站为支持103规范而进行了模型映射，但转换方式一般为程序自动处理，因此正确性有一定保障；相比于智能变电站，传统变电站则因缺乏统一规范，最终导致子站进行模型转换的不确定性，目前主要的解决方式除了进行保护试验外，主要是通过长期运行过程中发现问题并进行消缺。
其次，源端维护在缺少相关规范的情况下，会对主站端模型和图形数据建模的一致性造成影响，例如子站绘制的主接线图会受到不同图形制作工具、不同厂家的服务人员、甚至作图习惯形的影响，造成主站端人机界面风格的不一致，而通过引入相关监控系统做图规范、提供标准图元甚至统一作图工具就能很好的解决这一问题。因此，重视对源端数据的规范性要求，并提供相应的技术手段支持，是保障源端数据质量的一个重要手段。
结语
综上所述，源端维护对保护信息系统的建设、运行和维护具有积极影响，促进了系统的发展，随着IEC61850规范的推广及智能变电站技术的兴起，解决了长期困扰保护信息系统的信息规范性问题，在减少保护信息系统配置工作的同时还提高了信息的准确程度，但数据源端维护技术的应用仍然可以进一步降低主站端的维护工作量、提高整个系统的可用性，因此源端维护对保护信息系统仍具有非常重要的意义。
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论文作者:杜杨华
论文发表刊物:《电力设备》2019年第7期
论文发表时间:2019/8/29
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