智能化變電站故障系統(tǒng)技術分析

樂飛

摘 要：文章針對智能化變電站安全隱患嚴重的問題，設計了實現(xiàn)智能化變電站故障信息的分析決策系統(tǒng)，在分析變電站故障系統(tǒng)關鍵技術的基礎上，采取模塊化設計，并對模塊結構和作用進行研究。

關鍵詞：智能化變電站；故障系統(tǒng)；錄波

中圖分類號：TM63 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）32-0008-02

智能化變電站是采用可靠、先進、集成等各種智能化設備，自動完成配電網(wǎng)各種信息的采集、測量、控制與檢測等，實現(xiàn)對配電網(wǎng)的調節(jié)、控制、協(xié)調與分析，是配電網(wǎng)的重要組成部分，其能否安全可靠的運行直接決定著整個電網(wǎng)的可靠性。然而由于智能化變電站極為復雜化，規(guī)模也日益擴大，造成各種安全隱患十分嚴重，一些簡單的事故就可能造成大范圍停電，嚴重的還可能導致電網(wǎng)癱瘓。基于此，開發(fā)一套能實現(xiàn)變電站內故障信息的分析決策系統(tǒng)，以便準確判斷故障類型、位置并及時排除故障，增強供電的可靠性，就具有重要的意義。

1 智能化變電站故障系統(tǒng)的關鍵問題

為了能對故障位置和類型進行準確判斷，并能夠及時排除故障，智能化變電站故障系統(tǒng)的開發(fā)必須克服以下三方面的問題：①大容量數(shù)據(jù)采集和存儲。通常情況下，1個變電站會存在多個合并單元，每個合并單元采樣點平均采樣字節(jié)數(shù)為255 Byte，這就要求開發(fā)的故障系統(tǒng)必須具有較強的數(shù)據(jù)吞吐、處理能力和準確度，同時還能通過高速通道將故障信息及時進行傳輸；②故障錄波和上報記錄兩個模塊互相獨立，互補影響；③故障錄波數(shù)據(jù)和報文記錄能夠實現(xiàn)關聯(lián)分析、相互印證。

2 智能化變電站故障系統(tǒng)結構圖與作用

2.1 智能化變電站故障系統(tǒng)結構圖

智能化變電站故障系統(tǒng)采用模塊化設計，具體系統(tǒng)結構如圖1所示。

整個系統(tǒng)組成結構共包括五個模塊：報文采集、解析模塊；報文監(jiān)測、記錄模塊；故障錄波模塊；高精度時鐘模塊和分析站模塊。

2.2 智能化變電站故障系統(tǒng)模塊作用

2.2.1 報文采集、解析模塊

該模塊是整個故障系統(tǒng)的核心部分，具體如圖2所示。

該模塊主要負責接收報文信息，接收后即刻讀取當前時標，并給該信息打上與GPS同步的時間印章，同時結合師表和報文中的采樣計數(shù)器，準確得出故障信息從采集到傳輸?shù)难訒r。在工作時為了降低報文檢測模塊的中斷響應頻率，該模塊將信息打包后傳輸給報文監(jiān)測、記錄模塊，采用計數(shù)器同步方式將所有MU數(shù)據(jù)實現(xiàn)同步，然后再根據(jù)錄波通道配置，提取錄波模擬量和開關量，將提取出的信息傳輸給故障錄波模塊。

2.2.2 報文監(jiān)測、記錄模塊

該模塊主要負責實時、連續(xù)、無損記錄各種信息的交互及其過程，對整個故障系統(tǒng)結構中通信網(wǎng)絡、連接、報文、節(jié)點及端口等網(wǎng)絡流量和報文信息進行統(tǒng)計。記錄完成后，還能對各個模塊的信息進行監(jiān)測和對狀態(tài)進行評估，根據(jù)監(jiān)測的信息確定報文有無出現(xiàn)異?，F(xiàn)象，對報文錯誤、重復、錯序、符合性等進行實時預警。

2.2.3 故障錄波模塊

該模塊能實現(xiàn)對變電站故障錄波的全部功能，如啟動、波形記錄等。

2.2.4 高精度時鐘模塊

該模塊主要作用是維護20 ns分辨率的高精度時鐘系統(tǒng)，共提供三種對時方式：脈沖對時、B碼對時和1588對時，與GPS實現(xiàn)同步，通過高速串行總線，能夠實現(xiàn)對多個CPU同時提供時標。

2.2.5 分析站模塊

該模塊主要作用是分析智能化變電站運行過程中網(wǎng)絡通信狀態(tài)和電力故障，提供多種可視化的分析工具，為相關工作人員進行電力故障排查提供幫助，共包含在線監(jiān)測、離線分析、建模和配置、對外通信四個子模塊。

①在線監(jiān)測模塊。該模塊的主要作用是實時顯示各種監(jiān)測到的信息狀態(tài)，如：GOOSE和SV報文監(jiān)測、故障錄波和網(wǎng)絡狀態(tài)監(jiān)測。GOOSE報文監(jiān)測通常根據(jù)正常發(fā)布周期和發(fā)布錯誤原則來監(jiān)測，具體見表1、2；SV報文監(jiān)測主要包括同步偏差、丟點、重復、格式錯誤等監(jiān)測；故障錄波監(jiān)測主要包括波形慢掃描、開關量檢測等。

②離線分析模塊。該模塊的主要作用是對SC、GOOSE報文、故障測距、波形等進行詳細分析，并實現(xiàn)和網(wǎng)絡報文的點對點關聯(lián)，從故障波形的任意采樣點能夠迅速實現(xiàn)SV報文定位，也能從SV報文里迅速找到相對應采樣點并進行圖形化分析。

③裝置與配置模塊。該模塊的主要作用是對各個模塊進行有效管理，同時能實現(xiàn)參數(shù)和啟動定值的修改。

④對外通信模塊。該模塊的主要作用是提供傳輸故障錄波、報文記錄、故障簡報等多種文件；能夠實現(xiàn)定制查看、修改和投退；能傳輸出現(xiàn)故障的設備信號；能實現(xiàn)遠程控制啟動和復歸錄波等。

3 結 語

綜上所述，對智能化變電站故障系統(tǒng)的結構和作用進行了研究，并將研發(fā)的系統(tǒng)應用到具體配電網(wǎng)中，該系統(tǒng)是將網(wǎng)絡信息分析和故障錄波技術融為一體，對智能化變電站的發(fā)展趨勢相匹配，具有很好的使用效果。

參考文獻：

[1] 高翔，張沛超.數(shù)字化變電站的主要特征和關鍵技術[J].電網(wǎng)技術，2009，（23）.

[2] 薛晨，黎燦兵，黃小慶，等.智能變電站信息一體化應用[J].電力自動化備，2011，（7）.

[3] 蘇宏升，李群湛.基于粗糙集理論和神經(jīng)網(wǎng)絡模型的變電站故障診斷方法[J].電網(wǎng)技術，2010，（16）.

[4] 董海鷹.基于智能信息處理技術的變電站故障診斷方法研究[D].西安：西安交通大學，2009.

[5] 周余，土自強，都思丹.新型數(shù)字化變電站長錄波系統(tǒng)設計[J].現(xiàn)代電子技術，2010，（18）.

摘 要：文章針對智能化變電站安全隱患嚴重的問題，設計了實現(xiàn)智能化變電站故障信息的分析決策系統(tǒng)，在分析變電站故障系統(tǒng)關鍵技術的基礎上，采取模塊化設計，并對模塊結構和作用進行研究。

關鍵詞：智能化變電站；故障系統(tǒng)；錄波

中圖分類號：TM63 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）32-0008-02

智能化變電站是采用可靠、先進、集成等各種智能化設備，自動完成配電網(wǎng)各種信息的采集、測量、控制與檢測等，實現(xiàn)對配電網(wǎng)的調節(jié)、控制、協(xié)調與分析，是配電網(wǎng)的重要組成部分，其能否安全可靠的運行直接決定著整個電網(wǎng)的可靠性。然而由于智能化變電站極為復雜化，規(guī)模也日益擴大，造成各種安全隱患十分嚴重，一些簡單的事故就可能造成大范圍停電，嚴重的還可能導致電網(wǎng)癱瘓。基于此，開發(fā)一套能實現(xiàn)變電站內故障信息的分析決策系統(tǒng)，以便準確判斷故障類型、位置并及時排除故障，增強供電的可靠性，就具有重要的意義。

1 智能化變電站故障系統(tǒng)的關鍵問題

為了能對故障位置和類型進行準確判斷，并能夠及時排除故障，智能化變電站故障系統(tǒng)的開發(fā)必須克服以下三方面的問題：①大容量數(shù)據(jù)采集和存儲。通常情況下，1個變電站會存在多個合并單元，每個合并單元采樣點平均采樣字節(jié)數(shù)為255 Byte，這就要求開發(fā)的故障系統(tǒng)必須具有較強的數(shù)據(jù)吞吐、處理能力和準確度，同時還能通過高速通道將故障信息及時進行傳輸；②故障錄波和上報記錄兩個模塊互相獨立，互補影響；③故障錄波數(shù)據(jù)和報文記錄能夠實現(xiàn)關聯(lián)分析、相互印證。

2 智能化變電站故障系統(tǒng)結構圖與作用

2.1 智能化變電站故障系統(tǒng)結構圖

智能化變電站故障系統(tǒng)采用模塊化設計，具體系統(tǒng)結構如圖1所示。

整個系統(tǒng)組成結構共包括五個模塊：報文采集、解析模塊；報文監(jiān)測、記錄模塊；故障錄波模塊；高精度時鐘模塊和分析站模塊。

2.2 智能化變電站故障系統(tǒng)模塊作用

2.2.1 報文采集、解析模塊

該模塊是整個故障系統(tǒng)的核心部分，具體如圖2所示。

該模塊主要負責接收報文信息，接收后即刻讀取當前時標，并給該信息打上與GPS同步的時間印章，同時結合師表和報文中的采樣計數(shù)器，準確得出故障信息從采集到傳輸?shù)难訒r。在工作時為了降低報文檢測模塊的中斷響應頻率，該模塊將信息打包后傳輸給報文監(jiān)測、記錄模塊，采用計數(shù)器同步方式將所有MU數(shù)據(jù)實現(xiàn)同步，然后再根據(jù)錄波通道配置，提取錄波模擬量和開關量，將提取出的信息傳輸給故障錄波模塊。

2.2.2 報文監(jiān)測、記錄模塊

該模塊主要負責實時、連續(xù)、無損記錄各種信息的交互及其過程，對整個故障系統(tǒng)結構中通信網(wǎng)絡、連接、報文、節(jié)點及端口等網(wǎng)絡流量和報文信息進行統(tǒng)計。記錄完成后，還能對各個模塊的信息進行監(jiān)測和對狀態(tài)進行評估，根據(jù)監(jiān)測的信息確定報文有無出現(xiàn)異?，F(xiàn)象，對報文錯誤、重復、錯序、符合性等進行實時預警。

2.2.3 故障錄波模塊

該模塊能實現(xiàn)對變電站故障錄波的全部功能，如啟動、波形記錄等。

2.2.4 高精度時鐘模塊

該模塊主要作用是維護20 ns分辨率的高精度時鐘系統(tǒng)，共提供三種對時方式：脈沖對時、B碼對時和1588對時，與GPS實現(xiàn)同步，通過高速串行總線，能夠實現(xiàn)對多個CPU同時提供時標。

2.2.5 分析站模塊

該模塊主要作用是分析智能化變電站運行過程中網(wǎng)絡通信狀態(tài)和電力故障，提供多種可視化的分析工具，為相關工作人員進行電力故障排查提供幫助，共包含在線監(jiān)測、離線分析、建模和配置、對外通信四個子模塊。

①在線監(jiān)測模塊。該模塊的主要作用是實時顯示各種監(jiān)測到的信息狀態(tài)，如：GOOSE和SV報文監(jiān)測、故障錄波和網(wǎng)絡狀態(tài)監(jiān)測。GOOSE報文監(jiān)測通常根據(jù)正常發(fā)布周期和發(fā)布錯誤原則來監(jiān)測，具體見表1、2；SV報文監(jiān)測主要包括同步偏差、丟點、重復、格式錯誤等監(jiān)測；故障錄波監(jiān)測主要包括波形慢掃描、開關量檢測等。

②離線分析模塊。該模塊的主要作用是對SC、GOOSE報文、故障測距、波形等進行詳細分析，并實現(xiàn)和網(wǎng)絡報文的點對點關聯(lián)，從故障波形的任意采樣點能夠迅速實現(xiàn)SV報文定位，也能從SV報文里迅速找到相對應采樣點并進行圖形化分析。

③裝置與配置模塊。該模塊的主要作用是對各個模塊進行有效管理，同時能實現(xiàn)參數(shù)和啟動定值的修改。

④對外通信模塊。該模塊的主要作用是提供傳輸故障錄波、報文記錄、故障簡報等多種文件；能夠實現(xiàn)定制查看、修改和投退；能傳輸出現(xiàn)故障的設備信號；能實現(xiàn)遠程控制啟動和復歸錄波等。

3 結 語

綜上所述，對智能化變電站故障系統(tǒng)的結構和作用進行了研究，并將研發(fā)的系統(tǒng)應用到具體配電網(wǎng)中，該系統(tǒng)是將網(wǎng)絡信息分析和故障錄波技術融為一體，對智能化變電站的發(fā)展趨勢相匹配，具有很好的使用效果。

參考文獻：

[1] 高翔，張沛超.數(shù)字化變電站的主要特征和關鍵技術[J].電網(wǎng)技術，2009，（23）.

[2] 薛晨，黎燦兵，黃小慶，等.智能變電站信息一體化應用[J].電力自動化備，2011，（7）.

[3] 蘇宏升，李群湛.基于粗糙集理論和神經(jīng)網(wǎng)絡模型的變電站故障診斷方法[J].電網(wǎng)技術，2010，（16）.

[4] 董海鷹.基于智能信息處理技術的變電站故障診斷方法研究[D].西安：西安交通大學，2009.

[5] 周余，土自強，都思丹.新型數(shù)字化變電站長錄波系統(tǒng)設計[J].現(xiàn)代電子技術，2010，（18）.

摘 要：文章針對智能化變電站安全隱患嚴重的問題，設計了實現(xiàn)智能化變電站故障信息的分析決策系統(tǒng)，在分析變電站故障系統(tǒng)關鍵技術的基礎上，采取模塊化設計，并對模塊結構和作用進行研究。

關鍵詞：智能化變電站；故障系統(tǒng)；錄波

中圖分類號：TM63 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）32-0008-02

智能化變電站是采用可靠、先進、集成等各種智能化設備，自動完成配電網(wǎng)各種信息的采集、測量、控制與檢測等，實現(xiàn)對配電網(wǎng)的調節(jié)、控制、協(xié)調與分析，是配電網(wǎng)的重要組成部分，其能否安全可靠的運行直接決定著整個電網(wǎng)的可靠性。然而由于智能化變電站極為復雜化，規(guī)模也日益擴大，造成各種安全隱患十分嚴重，一些簡單的事故就可能造成大范圍停電，嚴重的還可能導致電網(wǎng)癱瘓。基于此，開發(fā)一套能實現(xiàn)變電站內故障信息的分析決策系統(tǒng)，以便準確判斷故障類型、位置并及時排除故障，增強供電的可靠性，就具有重要的意義。

1 智能化變電站故障系統(tǒng)的關鍵問題

為了能對故障位置和類型進行準確判斷，并能夠及時排除故障，智能化變電站故障系統(tǒng)的開發(fā)必須克服以下三方面的問題：①大容量數(shù)據(jù)采集和存儲。通常情況下，1個變電站會存在多個合并單元，每個合并單元采樣點平均采樣字節(jié)數(shù)為255 Byte，這就要求開發(fā)的故障系統(tǒng)必須具有較強的數(shù)據(jù)吞吐、處理能力和準確度，同時還能通過高速通道將故障信息及時進行傳輸；②故障錄波和上報記錄兩個模塊互相獨立，互補影響；③故障錄波數(shù)據(jù)和報文記錄能夠實現(xiàn)關聯(lián)分析、相互印證。

2 智能化變電站故障系統(tǒng)結構圖與作用

2.1 智能化變電站故障系統(tǒng)結構圖

智能化變電站故障系統(tǒng)采用模塊化設計，具體系統(tǒng)結構如圖1所示。

整個系統(tǒng)組成結構共包括五個模塊：報文采集、解析模塊；報文監(jiān)測、記錄模塊；故障錄波模塊；高精度時鐘模塊和分析站模塊。

2.2 智能化變電站故障系統(tǒng)模塊作用

2.2.1 報文采集、解析模塊

該模塊是整個故障系統(tǒng)的核心部分，具體如圖2所示。

該模塊主要負責接收報文信息，接收后即刻讀取當前時標，并給該信息打上與GPS同步的時間印章，同時結合師表和報文中的采樣計數(shù)器，準確得出故障信息從采集到傳輸?shù)难訒r。在工作時為了降低報文檢測模塊的中斷響應頻率，該模塊將信息打包后傳輸給報文監(jiān)測、記錄模塊，采用計數(shù)器同步方式將所有MU數(shù)據(jù)實現(xiàn)同步，然后再根據(jù)錄波通道配置，提取錄波模擬量和開關量，將提取出的信息傳輸給故障錄波模塊。

2.2.2 報文監(jiān)測、記錄模塊

該模塊主要負責實時、連續(xù)、無損記錄各種信息的交互及其過程，對整個故障系統(tǒng)結構中通信網(wǎng)絡、連接、報文、節(jié)點及端口等網(wǎng)絡流量和報文信息進行統(tǒng)計。記錄完成后，還能對各個模塊的信息進行監(jiān)測和對狀態(tài)進行評估，根據(jù)監(jiān)測的信息確定報文有無出現(xiàn)異?，F(xiàn)象，對報文錯誤、重復、錯序、符合性等進行實時預警。

2.2.3 故障錄波模塊

該模塊能實現(xiàn)對變電站故障錄波的全部功能，如啟動、波形記錄等。

2.2.4 高精度時鐘模塊

該模塊主要作用是維護20 ns分辨率的高精度時鐘系統(tǒng)，共提供三種對時方式：脈沖對時、B碼對時和1588對時，與GPS實現(xiàn)同步，通過高速串行總線，能夠實現(xiàn)對多個CPU同時提供時標。

2.2.5 分析站模塊

該模塊主要作用是分析智能化變電站運行過程中網(wǎng)絡通信狀態(tài)和電力故障，提供多種可視化的分析工具，為相關工作人員進行電力故障排查提供幫助，共包含在線監(jiān)測、離線分析、建模和配置、對外通信四個子模塊。

①在線監(jiān)測模塊。該模塊的主要作用是實時顯示各種監(jiān)測到的信息狀態(tài)，如：GOOSE和SV報文監(jiān)測、故障錄波和網(wǎng)絡狀態(tài)監(jiān)測。GOOSE報文監(jiān)測通常根據(jù)正常發(fā)布周期和發(fā)布錯誤原則來監(jiān)測，具體見表1、2；SV報文監(jiān)測主要包括同步偏差、丟點、重復、格式錯誤等監(jiān)測；故障錄波監(jiān)測主要包括波形慢掃描、開關量檢測等。

②離線分析模塊。該模塊的主要作用是對SC、GOOSE報文、故障測距、波形等進行詳細分析，并實現(xiàn)和網(wǎng)絡報文的點對點關聯(lián)，從故障波形的任意采樣點能夠迅速實現(xiàn)SV報文定位，也能從SV報文里迅速找到相對應采樣點并進行圖形化分析。

③裝置與配置模塊。該模塊的主要作用是對各個模塊進行有效管理，同時能實現(xiàn)參數(shù)和啟動定值的修改。

④對外通信模塊。該模塊的主要作用是提供傳輸故障錄波、報文記錄、故障簡報等多種文件；能夠實現(xiàn)定制查看、修改和投退；能傳輸出現(xiàn)故障的設備信號；能實現(xiàn)遠程控制啟動和復歸錄波等。

3 結 語

綜上所述，對智能化變電站故障系統(tǒng)的結構和作用進行了研究，并將研發(fā)的系統(tǒng)應用到具體配電網(wǎng)中，該系統(tǒng)是將網(wǎng)絡信息分析和故障錄波技術融為一體，對智能化變電站的發(fā)展趨勢相匹配，具有很好的使用效果。

參考文獻：

[1] 高翔，張沛超.數(shù)字化變電站的主要特征和關鍵技術[J].電網(wǎng)技術，2009，（23）.

[2] 薛晨，黎燦兵，黃小慶，等.智能變電站信息一體化應用[J].電力自動化備，2011，（7）.

[3] 蘇宏升，李群湛.基于粗糙集理論和神經(jīng)網(wǎng)絡模型的變電站故障診斷方法[J].電網(wǎng)技術，2010，（16）.

[4] 董海鷹.基于智能信息處理技術的變電站故障診斷方法研究[D].西安：西安交通大學，2009.

[5] 周余，土自強，都思丹.新型數(shù)字化變電站長錄波系統(tǒng)設計[J].現(xiàn)代電子技術，2010，（18）.