基于Web的發電廠繼電保護整定與信息管理系統

　　摘要：隨著Internet／Intranet技術的普遍應用，越來越多的應用系統正朝著基于Web的方向發展，發電廠的管理信息系統的發展也要求將各類信息公開化。此文介紹的面向發電廠繼電保護工作組的基于Web技術的發電廠繼電保護定值整定和信息管理系統就是滿足為這一需要而開發的。該系統實現了發電廠繼電保護組所需要的大多數功能，包括電廠繼電保護配置信息、建立圖形拓撲結構、保護整定、定值單處理、工作組信息管理、網絡瀏覽和查詢功能。其中網絡模塊不僅僅可以提供保護配置信息和相應整定情況，同時還提供工作組的信息管理內容。上述內容允許Internet用戶通過防火墻訪問。作者認為，工作組的整定工作和信息管理應當綜合到網絡上。文章還介紹了該系統的總體結構和主要功能模塊。

　　關鍵詞：繼電保護；整定計算；信息管理

　　1引言

　　 發電廠保護整定的正確性和合理性是一次設備安全可靠運行的重要保證。目前雖然有一些單機版的整定軟件，但其功能僅限于整定過程，對于設備的信息管理能力相對較弱，而且系統也不夠靈活。隨著Internet／Intranet技術的普遍應用，越來越多的應用系統正朝著基于Web的方向發展，因此，開發出一套融入信息管理的基于Web的面向繼電保護工作組的整定軟件是完全可行的。目前《大型發電機變壓器繼電保護整定計算導則》已正式發布，開發具有一定通用性的系統軟件的條件已經成熟。本文介紹的基于網絡的系統軟件包是面向發電廠繼電保護工作組的，它集發電廠繼電保護整定和信息管理于一體，功能比較完備。

　　2總體結構和功能模塊

　　 基于Web的發電廠繼電保護整定與信息管理系統是面向發電廠繼保工作組的一套比較完整的系統。繼保工作組的主要工作內容為：

　　（1）故障分析與短路電流計算。
　　（2）繼電保護整定以及對定值單的維護。
　　（3）設備參數和繼電器參數的維護。
　　（4）工作組人員的管理與培訓資料的管理。

　　 這些功能在服務器端實現，服務器端軟件的主要結構如圖1所示。圖形建模部分是整個系統的基礎，用戶可以利用其提供的圖元對象倉庫畫出電廠的設備接線圖。系統的接線圖畫好后，可以通過故障點設置直接進行故障分析及短路電流計算。對發變組系統，故障分析提供運算曲線法和對稱分量法，可由用戶選擇；對于廠用電系統，故障分析采用對稱分量法，并能計算電動機自啟動情況。

　　 保護整定作為系統的核心部分，其每一模塊對應一種保護的整定。整定界面設計力求簡潔和智能化，例如，可以提供整定公式、基本原理及其出處，方便整定人員查找理論依據。目前主設備保護的整定原則以中華人民共和國國家經濟貿易委員會發布的電力行業標準DL／T 684－1999《大型發電機變壓器繼電保護整定計算導則》為依據；而廠用電系統因保護類型少、原理簡單，故選取普遍應用的典型保護原理。

　　 系統管理負責數據庫的維護。其內容涉及設備管理、保護配置信息、整定定值單以及系統操作員權限管理和保護組人員資料管理。

　　 網絡接口部分處理網絡客戶機的請求。客戶機的請求包括查詢、瀏覽和修改部分參數。從OSI（Open System Interconnection）網絡模型上講，客戶端的請求在應用層上使用的是http超文本傳輸協議，在傳輸層和網絡層通過TCP數據包和IP包進行數據傳遞，這些請求（數據包）在服務器端被ASP組件所捕獲、解釋并執行相應的腳本程序，通過ADO（ActiveX Data Object）對象訪問數據庫接口，并返回相應的數據，最后同樣以數據包的形式傳回客戶端。為了處理服務器端特定腳本命令的程序，必須在服務器端安裝腳本引擎（Scripting Engine），如：運行于NT或Win2000上的IIS（Internet InformationServer）或Win98上的PWS（PersonalWeb Server）。

　　 整個系統使用面向對象的程序設計方法，突出可視化和模塊化的特點，將抽象的結構或原理用形象的圖形、文字來表達。采用可視化編程，設備的參數讀取、短路電流計算等操作都可以通過簡單的點擊操作完成；保護整定時可以對各參數的取值范圍進行提示，對整定結果正確與否進行判定等操作都易于實現。按照整個系統的功能將系統劃分為幾個功能模塊，并且對每一功能模塊繼續進行劃分，直到最小的單元模塊為止，這樣可以保證系統具備良好的可擴充性和通用性。

　　 按照系統的功能要求和軟件設計的特點，整個系統被劃分為如下模塊：

　　 （1）圖形模塊

　　 圖形模塊是建立網絡拓撲圖的主要工具模塊，用戶可以通過系統提供的圖元倉庫中的圖元以及聯結線畫出系統的接線圖，其網絡拓撲結構由計算機通過節點連接情況自動完成。圖形建模采用可視化編程，是故障分析計算和保護整定計算的基礎。

　　 圖形建模模塊中實現的主要功能有：

　　1）提供圖元倉庫；
　　2）圖形編輯；
　　3）圖形生成。

　　 通過圖形編輯可以生成廠用電系統和發變組系統的接線圖，并且圖形上每一元素都有其實際參數，可以用于故障分析和短路電流計算。

　　 （2）故障分析模塊

　　 故障計算模塊具有發電廠內主設備引出端發生各種類型故障時計算短路電流的功能。具體功能有：

　　1）可以人工設定故障點，設置故障類型，并進行故障計算。
　　2）對于不對稱故障類型，自動生成序網圖，即正序、負序、零序圖。
　　3）故障分析結果處理。將分析結果以表格的形式輸出，并可以將指定數據傳遞給整定單元，用于整定計算。

　　 （3）保護整定模塊

　　 保護整定是軟件的核心部分。主設備保護不僅種類多，而且不同廠家生產的同一原理的保護在整定計算中也存在差別，為此，先從微機保護和傳統保護兩類保護整定工具中進行選擇，然后再按保護型號（微機保護）、保護原理、生產廠家、被保護設備等多條線索進行選擇。主要功能有：

　　 1）保護整定。由于涉及的參數很多，對于能夠由系統提供的數據如設備參數，可由程序自動填寫；對于由用戶決定的參數給出一般取值范圍，供用戶參考；需要通過故障計算獲得的參數，由故障分析單元提供。

　　 2）整定參考。對于每種保護，提供計算機整定的公式、原理、以及參考資料的來源，供用戶查找、分析整定的過程，確保整定計算的正確性。

　　 3）整定結果處理。定值結果首先保存到數據庫，同時生成整定書，整定書包括整定的全過程，根據數據庫的數據可以生成定值單。定值單和整定書都可以以報表的形式打印。

　　 （4）信息管理模塊

　　 信息管理模塊包括整定系統管理、設備信息管理和班組信息管理。

　　1）整定系統管理對由整定過程得出的定值單與整定書還必須進行一定的管理和維護。①定值單屬性的維護對于保護整定模塊計算出的定值是未經批準運行的試算定值，此外還應該有已批準的、正運行的、歷史的定值單或不需要通過整定計算而得到的定值單（如非電氣量保護）；過時的定值單要刪除等，所以必須對定值單的屬性進行適當的維護。②定值單查詢提供按被保護設備、保護原理、定值單狀態查詢指定定值單的功能。

　　2）設備信息管理包括發電廠發電機、變壓器以及繼電保護的管理，主要提供增加和刪除設備，設備參數輸入、修改和刪除，設備報表管理，數據備份等功能，可以方便、靈活地對發電廠一、二次設備的銘牌參數、所屬單元、投運日期等進行登錄、查詢、統計。設備管理提供電廠所有設備的參數，為短路電流計算和保護整定服務，同時也可供發電廠局域網內用戶查看。

　　3）班組信息管理，本系統作為面向保護工作組的服務系統，提供班組日常管理、崗位培訓管理、考勤管理、規章制度管理，以及用戶權限管理。班組日常管理提供各種工作記錄、工作計劃與總結以及班長工作日志的錄入、修改與查詢功能。崗位培訓管理為崗位培訓提供交互式的對話工具，例如模擬本系統的使用，利用本系統查找保護整定的原理、出處等。考勤管理提供日常考勤記錄、加班登記，班組成員的考勤統計與相應的報表。班組規章制度用于班組規章制度的維護及查看。用戶權限管理是指用戶使用本系統時可以根據用戶的登錄等級提供相應的功能模塊，在用戶通過網絡訪問時也根據登錄等級確定其可以具備的操作功能，高級權限用戶可以管理低級權限用戶。

　　 （5）網絡接口模塊

　　 網絡接口模塊是系統實現網絡版功能的主要模塊。由于本系統采用Intranet的基本思想，即在局域網內采用TCP／IP協議，利用Internet的Web模型作為標準平臺，同時利用防火墻技術把內部網絡和Internet隔開，允許外部網絡訪問局域網內的部分資源。該模塊就是聯系網絡用戶和本系統的中間環節，主要通過網絡對數據庫的訪問來實現。本系統作為保護班組的主要服務系統，位于電廠局域網內的保護班的服務器上，向整個電廠提供網絡服務。In－ternet用戶也可以通過瀏覽器訪問本系統的網頁。該模塊主要提供的功能有：

　　1）發電廠設備接線圖及保護配置信息的瀏覽。

　　 用戶可以在瀏覽器上直接點擊發電廠的主要設備圖形來顯示該設備的保護配置情況。

　　2）保護整定定值單和整定書的查詢、瀏覽功能。可以按照保護類型、被保護設備和定值單狀態等查詢定值單和整定書，同時可以查詢分析相應故障時的接線圖以及短路點設置情況，經過圖形編輯的系統接線圖在此可以以MPEG的格式在網絡上供用戶瀏覽。

　　3）班組管理信息的查詢、瀏覽功能。用戶可以通過網絡查詢班組管理的各類信息，包括班組日常管理、崗位培訓管理、考勤管理和規章制度管理等等。

　　3結束語

　　 本文重點介紹了網絡化的發電廠繼電保護整定與信息管理系統的軟件結構。該系統在實際應用中能夠避免單機版普通整定軟件在信息管理方面的不足。它采用了面向班組的設計思想，可以更完善，更全面的為保護工作組服務，同時作為發電廠管理信息系統的一部分可以提高整個電廠的信息交流和管理水平，通過廣域網的連接還可以實現異地查詢、瀏覽，留言功能，有利于和電廠同行交流經驗。該系統在嘉興電廠的實際應用中已經取得了良好的應用效果。

　　 將單機版軟件網絡化是軟件發展的必然趨勢，它可以不斷吸收當前迅速發展的網絡技術（比如說無線局域網技術），更好地為發電廠用戶服務，面向發電廠工作組的發電廠繼電保護定值整定與信息管理系統也將隨著信息技術的發展、應用而不斷完善、成熟。