基于Web的发电厂继电保护整定与信息管理系统

　　摘要：随着Internet／Intranet技术的普遍应用，越来越多的应用系统正朝着基于Web的方向发展，发电厂的管理信息系统的发展也要求将各类信息公开化。此文介绍的面向发电厂继电保护工作组的基于Web技术的发电厂继电保护定值整定和信息管理系统就是满足为这一需要而开发的。该系统实现了发电厂继电保护组所需要的大多数功能，包括电厂继电保护配置信息、建立图形拓扑结构、保护整定、定值单处理、工作组信息管理、网络浏览和查询功能。其中网络模块不仅仅可以提供保护配置信息和相应整定情况，同时还提供工作组的信息管理内容。上述内容允许Internet用户通过防火墙访问。作者认为，工作组的整定工作和信息管理应当综合到网络上。文章还介绍了该系统的总体结构和主要功能模块。

　　关键词：继电保护；整定计算；信息管理

　　1引言

　　 发电厂保护整定的正确性和合理性是一次设备安全可靠运行的重要保证。目前虽然有一些单机版的整定软件，但其功能仅限于整定过程，对于设备的信息管理能力相对较弱，而且系统也不够灵活。随着Internet／Intranet技术的普遍应用，越来越多的应用系统正朝着基于Web的方向发展，因此，开发出一套融入信息管理的基于Web的面向继电保护工作组的整定软件是完全可行的。目前《大型发电机变压器继电保护整定计算导则》已正式发布，开发具有一定通用性的系统软件的条件已经成熟。本文介绍的基于网络的系统软件包是面向发电厂继电保护工作组的，它集发电厂继电保护整定和信息管理于一体，功能比较完备。

　　2总体结构和功能模块

　　 基于Web的发电厂继电保护整定与信息管理系统是面向发电厂继保工作组的一套比较完整的系统。继保工作组的主要工作内容为：

　　（1）故障分析与短路电流计算。
　　（2）继电保护整定以及对定值单的维护。
　　（3）设备参数和继电器参数的维护。
　　（4）工作组人员的管理与培训资料的管理。

　　 这些功能在服务器端实现，服务器端软件的主要结构如图1所示。图形建模部分是整个系统的基础，用户可以利用其提供的图元对象仓库画出电厂的设备接线图。系统的接线图画好后，可以通过故障点设置直接进行故障分析及短路电流计算。对发变组系统，故障分析提供运算曲线法和对称分量法，可由用户选择；对于厂用电系统，故障分析采用对称分量法，并能计算电动机自启动情况。

　　 保护整定作为系统的核心部分，其每一模块对应一种保护的整定。整定界面设计力求简洁和智能化，例如，可以提供整定公式、基本原理及其出处，方便整定人员查找理论依据。目前主设备保护的整定原则以中华人民共和国国家经济贸易委员会发布的电力行业标准DL／T 684－1999《大型发电机变压器继电保护整定计算导则》为依据；而厂用电系统因保护类型少、原理简单，故选取普遍应用的典型保护原理。

　　 系统管理负责数据库的维护。其内容涉及设备管理、保护配置信息、整定定值单以及系统操作员权限管理和保护组人员资料管理。

　　 网络接口部分处理网络客户机的请求。客户机的请求包括查询、浏览和修改部分参数。从OSI（Open System Interconnection）网络模型上讲，客户端的请求在应用层上使用的是http超文本传输协议，在传输层和网络层通过TCP数据包和IP包进行数据传递，这些请求（数据包）在服务器端被ASP组件所捕获、解释并执行相应的脚本程序，通过ADO（ActiveX Data Object）对象访问数据库接口，并返回相应的数据，最后同样以数据包的形式传回客户端。为了处理服务器端特定脚本命令的程序，必须在服务器端安装脚本引擎（Scripting Engine），如：运行于NT或Win2000上的IIS（Internet InformationServer）或Win98上的PWS（PersonalWeb Server）。

　　 整个系统使用面向对象的程序设计方法，突出可视化和模块化的特点，将抽象的结构或原理用形象的图形、文字来表达。采用可视化编程，设备的参数读取、短路电流计算等操作都可以通过简单的点击操作完成；保护整定时可以对各参数的取值范围进行提示，对整定结果正确与否进行判定等操作都易于实现。按照整个系统的功能将系统划分为几个功能模块，并且对每一功能模块继续进行划分，直到最小的单元模块为止，这样可以保证系统具备良好的可扩充性和通用性。

　　 按照系统的功能要求和软件设计的特点，整个系统被划分为如下模块：

　　 （1）图形模块

　　 图形模块是建立网络拓扑图的主要工具模块，用户可以通过系统提供的图元仓库中的图元以及联结线画出系统的接线图，其网络拓扑结构由计算机通过节点连接情况自动完成。图形建模采用可视化编程，是故障分析计算和保护整定计算的基础。

　　 图形建模模块中实现的主要功能有：

　　1）提供图元仓库；
　　2）图形编辑；
　　3）图形生成。

　　 通过图形编辑可以生成厂用电系统和发变组系统的接线图，并且图形上每一元素都有其实际参数，可以用于故障分析和短路电流计算。

　　 （2）故障分析模块

　　 故障计算模块具有发电厂内主设备引出端发生各种类型故障时计算短路电流的功能。具体功能有：

　　1）可以人工设定故障点，设置故障类型，并进行故障计算。
　　2）对于不对称故障类型，自动生成序网图，即正序、负序、零序图。
　　3）故障分析结果处理。将分析结果以表格的形式输出，并可以将指定数据传递给整定单元，用于整定计算。

　　 （3）保护整定模块

　　 保护整定是软件的核心部分。主设备保护不仅种类多，而且不同厂家生产的同一原理的保护在整定计算中也存在差别，为此，先从微机保护和传统保护两类保护整定工具中进行选择，然后再按保护型号（微机保护）、保护原理、生产厂家、被保护设备等多条线索进行选择。主要功能有：

　　 1）保护整定。由于涉及的参数很多，对于能够由系统提供的数据如设备参数，可由程序自动填写；对于由用户决定的参数给出一般取值范围，供用户参考；需要通过故障计算获得的参数，由故障分析单元提供。

　　 2）整定参考。对于每种保护，提供计算机整定的公式、原理、以及参考资料的来源，供用户查找、分析整定的过程，确保整定计算的正确性。

　　 3）整定结果处理。定值结果首先保存到数据库，同时生成整定书，整定书包括整定的全过程，根据数据库的数据可以生成定值单。定值单和整定书都可以以报表的形式打印。

　　 （4）信息管理模块

　　 信息管理模块包括整定系统管理、设备信息管理和班组信息管理。

　　1）整定系统管理对由整定过程得出的定值单与整定书还必须进行一定的管理和维护。①定值单属性的维护对于保护整定模块计算出的定值是未经批准运行的试算定值，此外还应该有已批准的、正运行的、历史的定值单或不需要通过整定计算而得到的定值单（如非电气量保护）；过时的定值单要删除等，所以必须对定值单的属性进行适当的维护。②定值单查询提供按被保护设备、保护原理、定值单状态查询指定定值单的功能。

　　2）设备信息管理包括发电厂发电机、变压器以及继电保护的管理，主要提供增加和删除设备，设备参数输入、修改和删除，设备报表管理，数据备份等功能，可以方便、灵活地对发电厂一、二次设备的铭牌参数、所属单元、投运日期等进行登录、查询、统计。设备管理提供电厂所有设备的参数，为短路电流计算和保护整定服务，同时也可供发电厂局域网内用户查看。

　　3）班组信息管理，本系统作为面向保护工作组的服务系统，提供班组日常管理、岗位培训管理、考勤管理、规章制度管理，以及用户权限管理。班组日常管理提供各种工作记录、工作计划与总结以及班长工作日志的录入、修改与查询功能。岗位培训管理为岗位培训提供交互式的对话工具，例如模拟本系统的使用，利用本系统查找保护整定的原理、出处等。考勤管理提供日常考勤记录、加班登记，班组成员的考勤统计与相应的报表。班组规章制度用于班组规章制度的维护及查看。用户权限管理是指用户使用本系统时可以根据用户的登录等级提供相应的功能模块，在用户通过网络访问时也根据登录等级确定其可以具备的操作功能，高级权限用户可以管理低级权限用户。

　　 （5）网络接口模块

　　 网络接口模块是系统实现网络版功能的主要模块。由于本系统采用Intranet的基本思想，即在局域网内采用TCP／IP协议，利用Internet的Web模型作为标准平台，同时利用防火墙技术把内部网络和Internet隔开，允许外部网络访问局域网内的部分资源。该模块就是联系网络用户和本系统的中间环节，主要通过网络对数据库的访问来实现。本系统作为保护班组的主要服务系统，位于电厂局域网内的保护班的服务器上，向整个电厂提供网络服务。In－ternet用户也可以通过浏览器访问本系统的网页。该模块主要提供的功能有：

　　1）发电厂设备接线图及保护配置信息的浏览。

　　 用户可以在浏览器上直接点击发电厂的主要设备图形来显示该设备的保护配置情况。

　　2）保护整定定值单和整定书的查询、浏览功能。可以按照保护类型、被保护设备和定值单状态等查询定值单和整定书，同时可以查询分析相应故障时的接线图以及短路点设置情况，经过图形编辑的系统接线图在此可以以MPEG的格式在网络上供用户浏览。

　　3）班组管理信息的查询、浏览功能。用户可以通过网络查询班组管理的各类信息，包括班组日常管理、岗位培训管理、考勤管理和规章制度管理等等。

　　3结束语

　　 本文重点介绍了网络化的发电厂继电保护整定与信息管理系统的软件结构。该系统在实际应用中能够避免单机版普通整定软件在信息管理方面的不足。它采用了面向班组的设计思想，可以更完善，更全面的为保护工作组服务，同时作为发电厂管理信息系统的一部分可以提高整个电厂的信息交流和管理水平，通过广域网的连接还可以实现异地查询、浏览，留言功能，有利于和电厂同行交流经验。该系统在嘉兴电厂的实际应用中已经取得了良好的应用效果。

　　 将单机版软件网络化是软件发展的必然趋势，它可以不断吸收当前迅速发展的网络技术（比如说无线局域网技术），更好地为发电厂用户服务，面向发电厂工作组的发电厂继电保护定值整定与信息管理系统也将随着信息技术的发展、应用而不断完善、成熟。