智能變電站二次設備的故障診斷方法分析

吳飛

摘要：本文簡要分析了智能變電站體系結構，強調了智能變電站二次設備的故障診斷方法，并從智能變電站二次設備的故障診斷作為切入點，從自檢信息、對時信息、報文通信、以及綜合診斷等方面進行分析，希望能為相關領域的工作人員提供參考。

關鍵詞：智能變電站;二次設備;故障診斷

引言

隨著智能變電站大規(guī)模投入使用，極大地緩解了用電緊張的問題，讓電力系統(tǒng)趨于穩(wěn)定狀態(tài)?，F今，智能變電站已經成為智能電網的重要支柱。但目前為止智能變電站依然存在諸多問題，而二次系統(tǒng)故障診斷方法，能有效解決這些問題。

1.智能變電站體系結構

在實際應用中，智能變電站的核心是由內部網絡構成，主要為智能變電站提供信息共享的功能，因此內部網絡對于智能變電站來說是特殊的，無法被取代的，其重要性不言而喻。在變電過程層中，可以通過GOOSE和SV技術做到通信，因此內部網絡的合理性變得尤為重要，甚至時刻影響著繼電保護的時效性和可靠性。根據研究發(fā)現，在IEC 61850標準中，智能變電站的內部網絡是由站控層、間隔層、過程層共同組成。而在間隔層與站控層之間的網絡為站控層網絡，在過程層和間隔層之間的網絡為過程層網絡[1]。三者之間相互聯(lián)系，相互協(xié)同，一起構成了智能變電站的內部網絡體系，這種體系被俗稱為三層兩網，也正是通過這個體系，智能變電站才得以實現，并且迅速普及。

首先，過程層位于整個體系的最底層，由智能設備作為輔助搭配上一次設備組成，主要的功能有配電、變電、輸電、控制和保護等，保證電網的合理運行。其次間隔層和過程層一樣，都處于輔助層，但與過程層所在的最底層不同，間隔層位于整個體系的核心地帶，主要由測控設備、保護設備、故障錄波設備、電能測量設備等組成。最后，站控層位于整個體系的最頂層，由自動化系統(tǒng)搭配通信系統(tǒng)組成，在二者的搭配下，負責整個變電站設備的測量、控制、采集監(jiān)控數據、同步相位采集等。

2.智能變電站二次設備的故障診斷

2.1自檢信息診斷

在實際工作中，使用的較為普通的方法便是自檢信息診斷法，根據診斷目標的不同，可以大致將診斷分成兩部分，一部分是功能異常診斷，主要是針對智能變電站設備，通過對自身設備的檢測，尋找問題的源頭，完成故障診斷。第二部分為通信中斷診斷，主要是針對通信過程的檢測，通過自檢功能監(jiān)視收發(fā)功率和報文故障時發(fā)出的告警信息來查詢故障[2]。在實際工作中，智能變電站設備出現故障的因素有很多，出現的問題也是多種多樣的，如保護裝置失效，變壓器出現損壞等出現問題，通常來說，會讓整個智能變電站的系統(tǒng)功能下降，很難找到故障的源頭，但是如果采用自檢信息診斷，則可以有效防止此類問題的發(fā)生，能夠精準地判斷出設備故障的源頭，找出功能出現異常的原因，在源頭上采取補救措施，解決故障問題。而且使用自檢信息診斷有其顯著的優(yōu)勢，一方面可以對自身設備起到監(jiān)控效果，保證各項設備可以正常運轉。另一方面一旦出現故障問題，可以立刻反應過來，接收故障信息，尋找故障源頭。例如：如果某智能變電站在設備運行當中，突然出現信號中斷的情況，導致智能變電站無法傳輸以及接收信息。要想恢復到理想狀態(tài)，便可以通過自檢信息診斷的方法，排除出信號中斷的原因，從根源上入手解決問題，以防止長時間信號中斷導致設備故障。

2.2對時信息診斷

當智能變電站在檢測到設備對時發(fā)生異常的時候，便可以采用對時信息診斷的方法來對整個設備進行診斷，將智能變電站上的時鐘設備和被測設備之間進行比較，找出設備時鐘的誤差，判斷智能變電站上的設備時鐘是否正常。通常造成這些原因有可能是來自被授時設備對時信號異常，亦或者是對時服務異常、甚至是時間跳變偵測異常，這些因素的發(fā)生都會導致智能變電站對時發(fā)生異常。除此之外，也可能因為智能變電站上的時鐘設備并沒有處于同一時間，導致智能變電站之間的信息無法同步。亦或者因為變電站在運行高級應用時，各項信息數據位于不同時間斷面，進而也會產生對時異常發(fā)生。針對不同的對時異常所采用的診斷方式也就不同，一般來說對時信息診斷分為兩種，一種為對時狀態(tài)自檢，利用智能變電站中以及存在的對時信息，時刻監(jiān)視設備的時鐘。另一種為時鐘偏差測量，通過各設備時鐘的比較，從設備的外部進行監(jiān)測。例如：某智能變電站發(fā)生故障，如果在發(fā)生故障時，變電站上的故障錄波時鐘與變電站設備的時鐘并沒有同步，進而會導致錄波時所記錄的數據會與真實數據產生誤差，無法作為故障分析的數據，這個時候便可以通過對時信息診斷，找出變電站問題的根源，將二者的實際調整為同步狀態(tài)。

2.3通信報文診斷

通信報文診斷和自檢信息診斷一樣，都是在實際應用中經常用到的一種診斷方法，不過與自檢信息診斷不同，通信報文診斷一般用在監(jiān)測系統(tǒng)、檢查報文的具體內容、查找故障的通信單元、以及流量顯示不正常等特殊情況。這是因為上述幾種情況的發(fā)生，通常都是因為智能電子設備以及網絡設備出現故障的前兆。所以才會用通信報文一直監(jiān)測智能變電站的系統(tǒng)與通信上，一旦檢測到變電站的報文誤碼率有了明顯的增加、亦或者丟包數量增加，流量傳輸發(fā)生異常，報文通信便會立刻發(fā)出警告，相關人員便可以根據警告進行探查，找到問題的原因，將問題解決。如果相關人員不能及時處理這些警告，便會導致通信網絡出現故障，甚至影響智能變電站的正常運行。例如：某智能變電站的通信鏈路突然開始頻繁斷線，使得變電站信息無法及時傳達，通信報文便會檢測出這些異常狀況，然后根據以往的信息進行對比處理，隨后將監(jiān)測出的這些異常，通過IED的特征信息進行比對，并分析IED的行為，診斷出是智能變電站的智能電子設備出現了故障，最后提醒相關人員，防止出現通信網絡故障等問題。

2.4綜合診斷

與上述三種診斷不同，綜合診斷屬于全過程的診斷方法，是對上述三種診斷結果進行綜合，對比分析出故障的設備。與其余診斷方法相比，綜合診斷方法更加系統(tǒng)和全面，涉及的種類更多，主要負責對各種二次設備進行故障檢測。而促使其這樣的原因為它的核心模塊是在線監(jiān)測，借助在線監(jiān)測系統(tǒng)，綜合診斷便可以如自檢信息診斷、對時信息診斷一樣，將收集到的信息進行自動歸類劃分，在發(fā)現異常時檢測故障的源頭。而且相比較自檢信息診斷和對時信息診斷，綜合診斷有其獨有的優(yōu)勢，除了上述所說的，還具有保護二次設備，防止故障繼續(xù)擴大。甚至還可以進行控制裝置保護以及智能終端檢測等[3]。例如：某智能變電站的保護裝置出現了故障，保護裝置作為保護變電站線路以及一次設備的重要二次設備，它的情況則直接影響著智能變電站保護功能的好壞，但作為重要的二次設備，如果依靠自檢信息診斷或者通信報文診斷，都可能在診斷過程中加重設備的損壞。所以這時便需要用到綜合診斷的方法，因為其自身的優(yōu)勢，綜合診斷可以在設備發(fā)生故障時，將監(jiān)測到的信息進行整合歸納，找出出現故障的設備。然后把變電站內部的單元進行合并，將采集到的故障電壓以SV報文形式傳遞給保護裝置，并發(fā)出GOOSE跳閘報文，對保護裝置形成保護，等待相關人員維修。

結論：綜上所述，為實現電力系統(tǒng)穩(wěn)定，智能變電站合理運行。電力企業(yè)應該大力加強智能變電站建設，同時加強對設備故障診斷的監(jiān)測，從而做到當設備出現故障時，可以快速作出診斷，找到故障的設備，及時修復。

參考文獻：

[1]尹相國，張文，路致遠，等.面向智能變電站二次設備的故障診斷方法研究[J].電測與儀表，2020，57（03）：39-45.DOI：10.19753

[2]胡定林，陳飛建，周仕新，等.智能變電站二次設備在線監(jiān)測與故障診斷[J].電子技術與軟件工程，2017（23）：208-209.

[3]鄒翔.智能變電站二次設備故障診斷方法分析[J].中國設備工程，2021（20）：41-42.