分布式继电保护整定计算系统
苏永智1，游昌清 2
（1.济南市电力调度中心2.济南容弗科技有限公司）
Abstract: Based on the analysis of traditional C/S
model, this paper proposed a new system applied to
the distributed relay protection setting calculation, with
the satisfaction of the development of interconnected
power grid. The considerable question, characteristics
and implementation of the new system are also
introduced.
Key words:
protection; setting calculation; distributed
摘要：基于对传统C/S模式的分析，本文提出了一种
适应互联电网快速发展的、全新的分布式继电保护
整定计算系统，并介绍了这种新体系需要考虑的问
题、优缺点以及实现方法。
关键词：互联电网；继电保护；整定计算；分布式
1引言
继电保护整定计算是一项十分复杂的技术工
作，它要求按照一定的整定计算原则，以电网的短路电流计算为基础，进行大量反复的定值计算、比较和筛选，工作量很大，因此越来越多的供电公司开始采用各种继电保护整定计算系统来辅助整定计算工作。由于电网的快速发展，各地市供电公司也开始调度和管理大量的220kV系统的电网，互联的电网彼此之间的联系越来越紧密、越来越复杂，传统的服务器/客户端模式（包括更早的单机模式）的继电保护整定计算系统已经不能适应这种发展现状。
2传统的系统模式
早期的单机模式是指整定计算功能和数据存储功能在同一台微机上实现。这种模式不能支持多人即时的协作和共享，显然不能满足互联大电网中多项计算任务同时进行的要求。
图1 单机模式的整定计算系统
传统的服务器/客户端模式是指在本地网络中配置一台或几台数据服务器，向网络中的其他整定计算工作站提供集中的数据访问服务。与单机模式相比，该模式支持同一个调度机构内的多名整定计算人员同时维护数据并共享数据，同时基于相同的电网参数执行计算任务。
图2 服务器/客户机模式的整定计算系统
这两种模式共同点在于对于互联的、其他调度机构的电网参数要么采用等值的方式，要么需要导入其全部或部分数据。这会产生如下问题：
1、由于互联电网之间的联系越来越多，采用
电网等值的方式已经不可取了。这是因为
由于代表外网的等值网络如果超过3个端
口，已经很难出对于本网各局部同时满
足的、可以确定的最大方式和最小方式。
2、由于很难评估紧密互联的其他电网的变化
对本网的影响，外网的数据需要经常被导
入、合并。而这一过程通常是比较繁琐、
容易出错的，甚至不能实现的，例如：若
导入的电网中存在相同的厂站名称的情况
（事实证明这种情况是比较常见的）将导
致导入失败；由于对导入的电网不熟悉，
从而导致分不清导入范围；若合并成的数
据太大，将导致计算处理过程变慢，工作
效率降低等。
3、目前最常见的数据维护方法是所有电网参
母亲节的诗歌数都是由本单位的人员输入，这样做的问
题是：首先，由于电网的快速发展，及时圣骑加点
更新其他电网的数据变得困难；其次，重
复输入同一数据会导致效率低和错误的产
生。
因此，传统的整定计算系统模式在紧密互联电网的应用上显现了诸多问题。为了解决这些问题，一种新的整定计算系统模式被提出并进行了实践。
3技术路线
新的整定计算系统模式基于调度数据网，让所有调度机构同时参与联网计算。这种模式存在两个技术路线，即集中式服务系统和分布式服务系统。
调度数据网
中央服务器
A
图3 集中式服务系统
图4 分布式整定计算系统
集中式服务系统就是在数据网上设置一台或几台中央服务器，为所有联网的调度机构提供数据访问服务。集中式服务系统存在下述明显的弊端：
1、即使中央服务器的服务能力能够满足省内
各地调的访问需求，当系统扩展到大量县
调或网省调时就肯定不可行了。
2、网络带宽问题。目前调度数据网的带宽普
遍很低，多个调度机构的用户同时访问会
导致网络阻塞。
3、可靠性问题。若中央服务器或核心区域的
网络出现问题，将导致全网的计算工作陷
入瘫痪。
鉴于集中式服务系统存在的弊端，分布式服务系统成为了一个必然选择。
分布式整定计算系统就是支持互联的调度机构完全按照自身管辖的范围维护数据，在不必考虑数据的导入、合并等问题的情况下，就能完成联网的计算分析，以及生成配合定值和装置定值的系统。分布式整定计算系统除避免了其他模式所头痛的问题外，还有以下优势：
1、电力系统中，各单位的管辖范围界定非常
清晰。每个单位一般仅仅能够保证自身管
辖范围内的设备参数、连接状况的准确性，
以及对这些数据进行更新的及时性。分布
式整定计算系统顺应了这种管理现状，也
为这种管理模式提供了更好的支持。
2、支持联网的调度机构相互提供等值计算服
务。为了提高计算效率，将外电网进行部
分等值还是必要的。分布式整定计算系统
允许任何一个调度机构划定自己的电网计
算范围，该计算范围可以自由设定，可以
与该单位的管辖范围不相同（调度管辖范
围从管理角度上划定的，其结果往往对计
算工作不合理性或不方便），例如，可深入
到对方电网的内部以便在整定计算过程中
调整外电网厂站的运行方式、轮停属于外
电网的线路等。等值计算服务可按照设置
自动进行。
3、每个调度机构的整定计算系统既可以联网
计算，又可以在数据网断开的情况下进行
数据维护和计算。
4、在数据网断开的情况下或实施联网之前，
每个调度机构编辑的数据不会与其他调度
机构的数据冲突。也就是说，当该调度机
构恢复网络连接时，将不用作任何数据转
换或调整，就能开始联网后的计算工作。 4实现方法
作为一个全新的技术体系，分布式整定计算系统在研究和建设过程中主要面临以下技术难题：
1、如何保证每一个参与的系统能够独立发
展？例如，当通信网络出现故障而与其他
系统断开后，系统仍然可以继续运行，输
入的数据不会与其他系统冲突。又如，整
个系统是分期实施的，每个系统在接入前
可能已经输入了大量数据，因此应该保证
不同阶段接入的系统顺利接入并成为全网
数据的一部分。
2、如何保证计算数据的一致性？例如，系统A
需要获取系统B在今年7月份的电网参数数
据进行定值校验，但是系统B由于工作比较
积极，已经把8月份的电网参数准备好了。
显然，系统A如果获取了系统B的最新参数
反而导致计算不正确。
3、如何维护边界设备的参数？边界设备的界
定虽然是清晰的，但是如果在维护上协调
不好，各方系统会陷入彼此等待的困境，
反而降低了工作效率。
针对上述问题，分布式整定计算系统相应提出了以下解决方案：
1、引入IEC61970的URI标识体系，对每一个电
网设备对象进行全局唯一性标识。由于URI
由域名和内部编号组成，例如：
“sd.500.jn#
_B0CB8425CB9548E7”，当域名被提前分配
好以后，任一个系统创建的对象在标识上
不会存在冲突。因此，系统在离线状态可
以自由创建、删除属于自己维护数据，而
不必担心合并数据时发生冲突的问题，从
而保证了每一个参与的系统能够独立发
展。
2、引入数据的版本化管理，不同的版本代表
一公顷等于多少平方千米
不同时期的数据，数据库里包含过去、现
关于校园安全的作文在甚至将来的数据，系统对同一个时期的
数据进行一致性描述。因此，用户可以根
据需要从其他调度机构获得任何时期具有
一致性保障的数据。
3、需要制定一些管理措施对边界设备参数的
维护进行规范和协调，例如：边界设备主
要是线路而线路又连接着两个属于不同调
度机构的变电站，我们就规定边界线路谁
范蠡与西施管辖谁负责创建，边界线路相连的变电站
谁管辖谁负责将线路连接到相应的变电
站。
5系统简介
基于上述技术路线和实现方法，成功的开发出了分布式继电保护整定计算系统，该系统建立了一个面向整个电网领域的数据分布式维护系统，一个本地系统的体系结构如下图所示：
图5 本地系统的体系结构
RDF数据库是一个以域（数据块）为单位进行存储和访问，并支持版本管理、用户权限管理的专用数据库，部署在本地服务器端；RDF数据库除了连接工作站局域网之外，还与调度数据网的保护专用VPN相连，以实现地调系统与省调系统之间的互联；整定计算系统位于安全区II，通过单向隔离装置
向安全区III的调度MIS网发布数据。
数据访问引擎用于向本地应用提供数据一致性保证的数据环境，支持版本的提交、断面的生成、访问权限控制以及访问冲突的协调。数据访问引擎与本地应用一起部署在客户端。
应用功能是指电网一次建模工具、电网故障计算工具、整定配合计算软件等应用程序，在数据环境的相关操作上具有统一的界面和过程。
系统管理功能支持用户权限设置，域数据及其版本的浏览、查询和删除，交换域的过滤条件设置、确认以及异地系统的通信设置。
异地数据交换服务按照系统管理的相关设置以自动或人工方式与其他调度系统交换域数据。
本系统还具备CIS服务器，可以向其他应用系统提供符合IEC61970-CIS标准接口的模型数据访问，并可以指定任何数据环境。
6应用情况
分布式整定计算系统已在山东电网全面推广应用，有效地提高了整定计算工作的效率，减轻了继电保护计算及管理的工作量，是促进互联电网生产和管理现代化的有效手段。随着互联电网的联系越来越紧密，分布式整定计算系统将逐步成为广大继电保护技术人员的必备工具。
7结论
由于电网是一个整体，整定计算软件要获得正确的计算结果就必须得到全网的数据（或能够代表全网的数据）。基于一种专门为电网计算而设计的数据交换和共享机制，分布式整定计算系统使任何一个参与的调度机构能快速方便地获取具有一致性保障的全网数据，基于彼此的定值计算结果进行配合协作，同时顺应目前的电网分级分区管理模式。随着互联的电网的联系越来越紧密，这种分布式整定计算系统将体现出更大的优势，发挥出更大的效益。
我装作听不懂的样子参考文献
[1]黄德斌，唐毅等.基于平台概念的继电保护计算及管理软件.
[2]黄德斌，程慈源等.通用继电保护整定计算程序的研究与实践.
[3]吕飞鹏，李华强等.110~500kV电网继电保护整定计算专家系统研究.
[4]王为国，代伟等.调度自动化系统数据共享模式的探讨.
作者简介：
苏永智（出生日期-），男，学历，职称，研究方向
游昌清（1985-），男，本科，助理工程师，主要从事数据共享和继电保护软件研究
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