早期电网的故障录波器是通过电话线拨号、调 制解调器、数字专线或电力载波信号等传输方式来 实现远程调度和管理的，这些方式的缺点是速度 慢、信号不稳定，因此数据压缩和断点率成为通信 技术需要解决的关键问题。随着电力系统自动化 水平的提高，2000—2010年，内蒙古电网采用了国 际标准IEC60870-5-103通信规约的调度数据网和 2Mbit/s专线网络，取代了早期的拨号方式，数据网 通道基本覆盖了内蒙古自治区大部分220kV及以 上电压等级的变电站，为建设高速故障录波信息系 统奠定了基础。继电保护及故障信息远传系统标 准化的配置建设，使得网内220kV及以上电压等级 的各个厂（场）、站二次设备与该系统之间传输信息 的自动化程度得到了大幅提高。2010年以来，随着 内蒙古地区电网规模的不断扩大，调度端继电保护 及故障信息远传系统主站的容量已经不能满足全 网220kV及以上电压等级各个厂（场）、站巨大的保 护和故障录波信息量接入的要求。因此，结合目前 内蒙古电网运行的实际情况，以及今后电网的发展 趋势，内蒙古电力（集团）有限责任公司相关调度部 门提出了建立高效、稳定、独立的故障录波器组网 系统方案。提出在调度端设立录波组网系统主站， 在变电站端利用站内原有录波装置通过调度数据 网向主站上传采集的信息，形成录波组网系统子 站。 1 内蒙古电网故障录波器的应用现状及存 在的问题 1.1 内蒙古电网概况

内蒙古电网位于华北电网的北部，是华北电网 的组成部分和主要送电端。2013年内蒙古电网供 电区域为内蒙古自治区西部的六市二盟，包括呼和 浩特市、包头市、乌海市、鄂尔多斯市、巴彦淖尔市、 乌兰察布市、阿拉善盟、锡林郭勒盟。 目前，内蒙古电网已形成“三横四纵”的500kV 主干网架结构。各盟市供电区域均形成220kV主 供电的网架结构，其中，呼和浩特、包头、乌海地区 已形成220kV城市环网。

内蒙古电网发电装机（6MW及以上）容量共计 46704.74MW，其中包括火电厂96座，装机容量为 33727.2MW；水电站3座，装机容量568.4MW；风力 发电场109座，投产容量11044.89MW；生物质电厂 3座，装机容量66MW；光伏电站43座，装机容量 1298.25MW。内蒙古电网覆盖范围内共有500kV 变电站20座，主变压器41台，总变电容量32550 MVA；220kV公用变电站116座，主变压器249台， 总变电容量39129MVA。500kV线路54回，总长 4712.856km；220kV线路519回，线路总长度为 16123.21km。

2013年内蒙古电网最高供电负荷为21000MW （不含外送电力）；向华北电网协议送电容量3900 MW；全社会用电量为168.243TWh（不包括外送电 量），比上年增长9.08%；东送华北电量为26.683 TWh，比上年增长-2.57%。 1.2 故障录波器的应用现状及存在的问题

目前，内蒙古电网大部分220kV及以上电压等 级厂（场）、站基本配置微机型保护装置、故障录波 器、继电保护及故障信息远传系统以及调度数据网 设备，由于调度端尚未配置独立的故障录波组网系 统主站，基于调度资源的现状，网内各个厂（场）、站 的所有保护信息和故障录波信息共用继电保护及 故障信息远传系统采集，通过调度数据网上传至调 度端的继电保护及故障信息远传系统主站。这样 的传输方式缺点是：故障录波信息大量占用了继电 保护及故障信息远传系统的资源，且通过该系统传 输信息，增加了中间环节，设备之间传输信息的通 信规约多种多样，直接影响了故障录波数据传输的 安全性、可靠性、快速性和稳定性。 2 故障录波单独组网的必要性

随着内蒙古电网的不断建设，各个厂（场）、站 信息量的剧增，为了保证电网运行的稳定性，需要 建立一个独立的故障调取、监测、处理系统，以便安 全、准确、快速地收集和监测电网保护装置数据。 为此，计划将故障录波信息从继电保护及故障信息 远传系统中分离出来，单独组网，形成一套独立的 故障录波组网系统，取消继电保护及故障信息远传 系统这个中间环节，更好地保证继电保护信息的收 集和监测。独立的故障录波组网系统可直接对所 管辖的各个厂（场）、站故障录波装置进行在线检测 和监视，为故障录波信息的上传提供了一个独立、 可靠的平台，能够帮助调度端更加快速、准确地接 收各个厂（场）、站内的录波信息，一方面为故障的 定位提供了更为准确的信息，使继电保护、调度人员能够及时、准确地掌握电网故障情况，提高故障 处理速度及事故分析水平，从而促进电网运行管理 水平的发展，提高电网运行的经济性、稳定性；另一 方面有助于厂（场）、站各个执行端及时接收调度端 的事故处理命令。因此，本次设计考虑在内蒙古电 网内220kV及以上电压等级的各个厂（场）、站利用 原有故障录波装置组成故障录波组网系统子站，将 收集的本地信息统一后通过调度数据网上传至设 立在调度端的主站，以实现故障录波信息的集中处 理和统一管理。

基于目前内蒙古电网现状，故障录波组网系统 暂时考虑采用两层式组网结构，即“采集子站—中 调主站”，将来可以完善为三层式组网结构，即“采 集子站—地调分站—中调主站”。 3 故障录波组网系统功能要求

故障录波组网系统应是以数据处理及控制模 块为中心的功能完善的分布式录波信息实时采集、 处理、存储和发布系统，能够适应任何结构的IP网 络，从而使整个系统的配置、部署十分灵活；同时， 应简化信息的共享方式和扩大信息的共享范围；对 装置的具体型号没有要求，用户可在统一、友好的 人机界面下对各型号录波装置的信息进行无差别 配置、管理、检索以及查看；通过本系统的图形画面 功能，用户可直观、及时了解系统当前的运行状 况。故障录波组网系统功能具体要求如下。

（1）在通信功能方面，整个系统采用并行方式 与所有接入录波装置通信，即1台装置1个连接会 话（即设立在各个厂、站内的录波子站通过一一对 应的接口收集本站内所有的录波信息，调度端设立 的录波主站通过点对点的通信方式与各子站直接 连接），且会话间相互独立、互不干涉，在确保信息 实时性的同时也增强了系统的可靠性。在与不同 设备生产厂家多种型号设备连接时，不应受接口的 限制，最终均使用以太网方式接入调度数据网的交 换机，实现远程实时操作服务功能。

（2）系统的分析平台由分析模块和人机界面 两部分组成。人机界面程序可以实现波形、通道、 谐波、序分量、阻抗计算、故障测距等多种数据的分 析。通过公式编辑器和文件融合工具计算采集的 数据，并将两个独立波形文件进行合并。

（3）数据库可靠性、安全性较高，支持分布式 存储和管理。对历史数据可按类型、设备分类统 计，且提供用户对历史数据备份的工具，确保历史 数据不丢失。

（4）管理具有灵活、多样性，可以提供1个或者 多个操作权限级别用户，仅有管理员被授予修改数 据库以及添加、修改、删除的权限。调度端主站可 以向通信采集模块提交相应请求，实现对录波装置 的远程操作，上传的信息包括图形画面。通过综合 数据平台服务程序，能方便实现与其他信息系统平 台的互联互通。 4 故障录波组网系统设计方案

故障录波组网系统采用“采集子网—中调主 站”两级结构，目的是将内蒙古电网内220kV及以 上电压等级的厂（场）、站内故障录波装置采集的信 息通过调度数据网上传至调度端故障录波器主站， 形成独立的网络系统。

根据内蒙古电网相应的联网需求和电力系统 通信网现状，设计故障录波组网系统网络框架如图1所示。

图1(Figure 1)

图1 故障录波组网系统网络框架

目前内蒙古电网内220kV及以上电压等级的 各个厂（场）、站均配置继电保护及故障信息远传系 统，厂（场）、站内按规模配置故障录波装置，建设独 立的故障录波组网系统后，将站内故障录波信息从 继电保护及故障信息远传系统中分离出来。考虑 经济性，仍然沿用站内录波装置与继电保护及故障 信息远传系统之间的链路，形成变电站端录波子 站，不再新建厂（场）、站内的录波采集站。

站内原有的故障录波装置只需要提供RJ45以 太网接口，即无论故障录波装置提供何种远传通信 接口，最终都将以IP节点的方式接入站内录波信息 网络交换机，形成录波子站。网内早期配置的 LR2000、YS-88A、YS-89型设备，由于装置投运时间 较早，不具备接入子站的功能，本次联网暂不考虑 接入，其他录波装置均具备以太网远传接口，不存 在接口转换、改造问题，可直接通过以太网接口接 入。

最终站内各个录波装置与新配置的录波网络 交换机连接形成录波子站，录波子站将采集的录波 信息通过调度数据网利用以前的链路上传至调度 端录波主站。 4.2 组建主站

调度端配置故障录波组网系统主站。主站内数据通信网络（故障信息管理系统及分析系统）通 过各个厂（场）、站接入录波子站收集录波数据，录 波数据分析模块以标准COMTRADE格式的录波数 据作为入口参数。但由于录波装置的生产厂家、产 品型号不同，因此收集到的录波数据既可能是原始 格式（由厂家自己定义），也可能是标准COMTRADE 格式，所以在执行分析操作之前，须先将原始格式 的录波数据转换为标准COMTRADE格式，待分析操 作完成后，将COMTRADE格式录波数据及其分析结 果存放至该机的磁盘中。运行于应用工作站上的 工程师站接收来自服务器的录波分析结果以及录 波装置通信工况等实时信息，并通过其图形子系统 呈现出来，同时运用其配置管理工具，授权用户可 轻松实现对录波装置的配置、管理、远程操作以及 历史数据的检索、查看、统计等功能。

为使信息系统具备高可用性，防止因单台服务 器故障而导致系统瘫痪，考虑录波主站可以配置2 台数据通信服务器，系统采用双机热备工作模式。 就双机软件而言，应采用业界技术领先且被广泛应 用的双机热备软件来提升系统的安全、可靠性，对 于任何导致系统或服务中断的故障，都会触发软件 流程进行错误判定、故障隔离，通过联机恢复继续 执行被中断的服务。整个过程无需人工干预，在短 时间内自动完成服务接管。

双机应用系统的2台服务器中1台为主服务 器，另1台为备用服务器。在正常情况下，主服务器 对外提供服务，备用服务器处于备用状态，并实时 监视主机的运行状态，备用服务器服务进程不启 动，不对外提供服务。通过TCP/IP网络，主服务器 的数据同步软件不断将数据发送给备用服务器，使 得两者的数据同步。一旦主服务器发生故障，将放 弃其网络地址，关闭网口，而备用服务器会启用网 口，接管网络地址，启动服务进程，利用相同的配置 继续向外提供服务。双机应用系统配置见图 2。

图2(Figure 2)

图2 双机应用系统组网图

2台数据通信服务器均使用UTP5类双绞线直 接连至录波网中心交换机，以实现与各录波信息子 网的数据交换。数据通信服务器既可使用Linux也 可使用Windows操作系统，并且应安装MySQL数据库和故障信息管理及分析系统软件。 为了确保系统的稳定、可靠性，故障录波组网 系统主站服务器机柜需使用UPS供电。 4.3 组建工程师站

故障录波组网系统中工程师站的程序部署在 与录波主站服务器同一处的安全Ⅱ区内录波专用 应用工作站上，以C/S模式与主站采集、数据中心程 序交互，实现主站系统实时信息（如线路故障、通信 链路异常等）的收集、显示以及对录波装置的管理、 控制等功能。根据管理账户的厂站关联选择权限 配置，向登录用户开放相应站点录波装置的实时信 息与操作权限。该程序可按需部署多套，作为下级 调度单位（如超高压供电局或地区局）获取其所辖 厂（场）、站内录波信息的途径。 4.4 子站、主站及工程师站的配合实现方案

故障录波组网系统子站与主站的通信通过各 个厂（场）、站内调度数据网连接，首先将整个网内 220kV及以上电压等级的厂（场）、站内的录波信息 通过交换机接入调度数据网，如果厂（场）、站内调 度数据网和故障录波装置距离较远（不在同一小室 内），2套设备之间需通过光纤收发器及光缆连接来 实现信息互联。

可以考虑在超高压供电局配置故障录波组网 系统工程师站，作为故障录波组网系统的1个客户 端，根据管理账户的厂站关联选择权限配置，实现 主站与工程师站之间数据的共享，调度端故障录波 综合组网主站与超高压供电局录波工程师站之间 通过光纤直接互连。 4.5 通过调度数据网上传故障录波信息

电网内故障录波器联网系统有近200个220kV 及以上电压等级的厂（场）、站。本次设计故障录波 组网系统由调度端主站系统和各个厂（场）、站子站 两层结构构成。主站设在内蒙古调度通信中心机 房，子站由各个厂（场）、站内的故障录波器装置组 成，主站与子站之间的传输通道采用调度数据网。 具备以太网接口的录波器装置直接通过网线接至 站内调度数据网的二区交换机上，没有以太网接口 的录波器装置，需要外加1个串口/网络转换装置， 然后再接至调度数据网的二区交换机上，最终信息 全部通过调度数据网上传至调度端主站。如果厂 （场）、站内没有配置调度数据网设备，则需要通过2 Mbit/s光纤通道直接向调度端主站上传子网采集的 所 有 信 息。网内早期配置的LR2000、YS-88A、 YS-89型设备，暂时不考虑接入。 5 结论

本文设计的故障录波组网系统，实现了故障录 波信息的集中处理和统一管理，可在不影响录波装 置正常运行的前提下，实现对不同型号录波器各类 信息的实时采集、分析、存储以及转发的功能。同 时，利用该系统对录波装置通信链路及其运行状况 的实时监视功能，可有效缩短录波装置的异常停运 时间，提高其运行率及可用率，降低运行维护费 用。单独组网后使得保护、调度人员能够及时、准 确地掌握电网故障情况，提高了故障处理速度及事 故分析水平，从而促进电网运行管理水平的发展， 提高电网运行的经济性和可靠性。

经与多家录波装置生产厂家沟通，认为本设计 方案可行，国家电网内已经有很多调度部门建立了 高效、安全、稳定、智能的故障录波器组网系统，比 如浙江、江西、山西、湖南、贵州、东北等地区电网已 经率先建立了各自独立的故障录波网络系统，从根 本上解决了继电保护及故障信息远传系统大容量 的瓶颈问题，将大量的录波信息从继电保护及故障 信息远传系统中分离出来。通过实际运行情况可 以看出，建立了独立的故障录波网络系统后，继电 保护及故障信息远传系统、故障录波网络系统设备 运行情况均为良好。