智能變電站自動(dòng)化系統(tǒng)故障分析

邵雅寧+李中雷+宋釗+范金龍

【摘 要】我國智能變電站進(jìn)入了快速發(fā)展階段，運(yùn)行規(guī)范和作業(yè)流程都日益成熟。論文分析了智能變電站和常規(guī)變電站的區(qū)別，基于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和信息類型兩個(gè)方面分析了智能變電站系統(tǒng)化常見的故障類型和處理方式。

【Abstract】Intelligent substation in China has entered a stage of rapid development， operation specifications and operating processes are increasingly mature. This paper analyzes the difference between the intelligent substation and the conventional substation， and analyzes the common fault types and treatment methods of the intelligent substation system based on the aspects of network structure and information type.

【關(guān)鍵詞】智能變電站；自動(dòng)化系統(tǒng)；網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；故障分析

【Keywords】 intelligent substation； automation system； network structure； fault analysis

【中圖分類號】TM41 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號】1673-1069（2017）09-0192-02

1 智能變電站自動(dòng)化系統(tǒng)簡介

智能變電站是采用先進(jìn)、可靠、集成、低碳、環(huán)保的智能設(shè)備，以全站信息數(shù)字化、通信平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)化、信息共享標(biāo)準(zhǔn)化為基本要求，自動(dòng)完成信息采集、測量、控制、保護(hù)、計(jì)量和監(jiān)測等基本功能，并可根據(jù)需要支持電網(wǎng)實(shí)時(shí)自動(dòng)控制、智能調(diào)節(jié)、在線分析決策、協(xié)同互動(dòng)等高級功能的變電站[1]。

2 智能變電站與常規(guī)變電站的聯(lián)系

智能變電站由常規(guī)變電站發(fā)展而來，因此從功能上來看，它們有著相同的功能和作用。從結(jié)構(gòu)上看，智能變電站有著與常規(guī)變電站相同的一次設(shè)備和保護(hù)配置，區(qū)別僅在于實(shí)現(xiàn)方式上的不同。從設(shè)備類型上看，許多智能組件與常規(guī)變電站有著對應(yīng)的關(guān)系，智能終端可以想象成常規(guī)站中的繼電器操作箱，合并單元和光纜相當(dāng)于常規(guī)站中的電纜。

3 基于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的故障分析

3.1 智能站網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)介紹

智能變電站分為三層：過程層、間隔層和站控層。過程層包括變壓器、斷路器、隔離開關(guān)、電流/電壓互感器等一次設(shè)備及其所屬的智能組件以及獨(dú)立的智能電子裝置。間隔層設(shè)備一般指繼電保護(hù)裝置、系統(tǒng)測控裝置、監(jiān)測功能組主IED等二次設(shè)備，實(shí)現(xiàn)使用一個(gè)間隔的數(shù)據(jù)并且作用于該間隔一次設(shè)備的功能，即與各種遠(yuǎn)方輸入/輸出、傳感器和控制器通信。站控層包括自動(dòng)化站級監(jiān)視控制系統(tǒng)、站域控制、通信系統(tǒng)、對時(shí)系統(tǒng)等，實(shí)現(xiàn)面向全站設(shè)備的監(jiān)視、控制、告警及

信息交互功能，完成數(shù)據(jù)采集和監(jiān)視控制（SCADA）、操作閉鎖以及同步相量采集、電能量采集、保護(hù)信息管理等相關(guān)功能。

3.2 站控層網(wǎng)絡(luò)故障

站控層網(wǎng)絡(luò)故障分為物理連接故障、配置故障和站控層交換機(jī)故障。

①物理連接故障。站控層某裝置物理連接故障，檢查該裝置的網(wǎng)絡(luò)配置，以及該裝置對站控層交換機(jī)的網(wǎng)絡(luò)連接。對此測控裝置至站控層交換機(jī)的網(wǎng)絡(luò)連接檢查包括三步，首先檢查測控裝置上網(wǎng)口連接狀況，保證網(wǎng)口正常連接；其次檢查站控層交換機(jī)網(wǎng)線連接狀況，保證網(wǎng)口正常連接；最后用網(wǎng)線測試儀測試網(wǎng)線通斷情況，并進(jìn)行故障處理。②配置故障。站控層某裝置配置故障導(dǎo)致的通訊中斷。首先檢查站控層的MMS報(bào)告使能，是否使能不成功，然后檢查測控裝置連接的客戶端的數(shù)目，是否所連客戶端連接數(shù)已到超出其允許的最大連接數(shù)，下一步檢查，是否有客戶端使用相同的MMS報(bào)告控制塊實(shí)例號，也會(huì)導(dǎo)致站控層通訊異常。③站控層交換機(jī)故障。如果物理連接和裝置配置都未查出故障，檢查站控層交換機(jī)的配置，是否插入端口未使能，或者VLAN劃分錯(cuò)誤，修改交換機(jī)配置即可。

3.3 過程層網(wǎng)絡(luò)故障

過程層網(wǎng)絡(luò)故障分為物理連接故障、裝置配置故障和過程層交換機(jī)故障。

①物理連接故障。裝置和交換機(jī)側(cè)光口插接錯(cuò)誤，收發(fā)接反，或者未插入指定的端口導(dǎo)致不通。②配置故障。SCD中配置異常。MAC地址和APPID重復(fù)或者不對應(yīng)、GOOSE/SV發(fā)送數(shù)據(jù)集不一致或者測控和智能終端設(shè)置的端口與光纖的位置不相符。③過程層交換機(jī)故障。與站控層交換機(jī)類似，檢查過程層交換機(jī)是否插入端口未使能，或者VLAN劃分錯(cuò)誤，修改交換機(jī)配置即可。

4 基于信息類型的故障分析

4.1 四遙信息

變電站的信息可以簡稱為“四遙”，四遙指的是：遙測、遙信、遙控、遙調(diào)。其中，遙測和遙信是上行信息，即廠站對主站發(fā)出的信息，遙控和遙調(diào)是下行信息，即主站對廠站發(fā)出的信息。

4.2 遙測量故障

遙測類的故障主要分為三類故障，監(jiān)控系統(tǒng)側(cè)設(shè)置、裝置側(cè)設(shè)置及SCD文件設(shè)置故障

4.2.1 監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)置故障

①數(shù)據(jù)庫遙測處理取消（或者遙測不掃描）；②數(shù)據(jù)庫設(shè)置了不合理的值和系數(shù)（死區(qū)值、殘差值和基值）；③設(shè)置了人工置數(shù)，導(dǎo)致了遙測值不發(fā)生變化。

4.2.2 裝置側(cè)設(shè)置故障

①電流、電壓線A、B、C三相相序錯(cuò)誤；②測控裝置極性、變比不正確；③合并單元極性、變比不正確。

4.2.3 SCD文件設(shè)置異常

①SCD虛端子聯(lián)接缺失；②SCD虛端子聯(lián)接錯(cuò)誤；③在SCD中設(shè)置了不恰當(dāng)?shù)乃绤^(qū)和限值endprint

4.3 遙信類故障

遙信類的故障主要分為三類故障，監(jiān)控系統(tǒng)側(cè)設(shè)置、裝置側(cè)設(shè)置及SCD文件設(shè)置故障。

4.3.1 監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)置故障

①監(jiān)控系統(tǒng)遙信值人工置數(shù)；②監(jiān)控系統(tǒng)遙信值取反；③畫面關(guān)聯(lián)遙信錯(cuò)誤，或者定義錯(cuò)誤；④監(jiān)控系統(tǒng)該間隔被檢修掛牌。

4.3.2 裝置側(cè)設(shè)置故障

①隔離開關(guān)本體故障，位置接點(diǎn)輸出故障或接反；②隔離開關(guān)與智能終端間的位置回路故障或接反；③測控裝置遠(yuǎn)方/就地把手打在就地位置；④遙信接點(diǎn)開入開出錯(cuò)誤；⑤遙信防抖時(shí)間設(shè)置不合理，導(dǎo)致遙信無法正常上送。

4.3.3 SCD文件設(shè)置異常

①SCD虛端子聯(lián)接缺失；②SCD虛端子聯(lián)接錯(cuò)誤。

4.4 遙控類故障

遙控類的故障主要分為三類故障，監(jiān)控系統(tǒng)側(cè)設(shè)置、裝置側(cè)設(shè)置及SCD文件設(shè)置故障。

4.4.1 監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)置故障

①監(jiān)控系統(tǒng)遙控屬性定義不正確；②監(jiān)控系統(tǒng)遙控關(guān)聯(lián)錯(cuò)誤。

4.4.2 裝置側(cè)設(shè)置故障

①測控裝置的遠(yuǎn)方/就地把手切至就地位置，導(dǎo)致遠(yuǎn)方遙控執(zhí)行不成功。②測控裝置CPU、開出功能、通信光口等存在異常，導(dǎo)致未發(fā)出正確的控制報(bào)文。③智能終端故障，導(dǎo)致操作無法開出。④智能終端與斷路器機(jī)構(gòu)之間的回路問題，如遙控出口壓板未投入、操作電源消失，導(dǎo)致執(zhí)行不成功。⑤斷路器機(jī)構(gòu)問題，如控制切至就地位置、機(jī)構(gòu)閉鎖或機(jī)構(gòu)故障。

4.4.3 SCD文件設(shè)置異常

①SCD虛端子聯(lián)接缺失；②SCD虛端子聯(lián)接錯(cuò)誤，導(dǎo)致實(shí)際控制的斷路器/隔離開關(guān)與預(yù)期不符。

4.5 遙調(diào)類故障

遙調(diào)類的故障主要分為兩類故障，監(jiān)控系統(tǒng)側(cè)設(shè)置和裝置側(cè)設(shè)置故障[3]。

4.5.1 監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)置故障

①監(jiān)控系統(tǒng)遙調(diào)屬性定義不正確。②監(jiān)控系統(tǒng)遙調(diào)關(guān)聯(lián)錯(cuò)誤

4.5.2 裝置側(cè)設(shè)置故障

①測控裝置的遠(yuǎn)方/就地把手切至就地位置。②測控裝置配置錯(cuò)誤或設(shè)備異常，導(dǎo)致未發(fā)出正確的控制報(bào)文。③測控裝置與智能終端之間的虛端子連線錯(cuò)誤，導(dǎo)致實(shí)際動(dòng)作的不是該變壓器。④智能終端配置錯(cuò)誤或設(shè)備異常。⑤智能終端與調(diào)檔機(jī)構(gòu)之間的回路問題，如出口壓板未投入、調(diào)檔電源消失。⑥變壓器調(diào)檔機(jī)構(gòu)問題，如遠(yuǎn)方就地把手置就地位置、調(diào)檔機(jī)構(gòu)閉鎖或機(jī)構(gòu)故障。

5 結(jié)語

基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的智能變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)具有非常強(qiáng)大的實(shí)時(shí)監(jiān)控能力和優(yōu)越的外拓展兼容性，大大提高了變電站綜合自動(dòng)化水平，它在變電站中的推廣和應(yīng)用為智能電網(wǎng)遠(yuǎn)程自動(dòng)化調(diào)度系統(tǒng)的建設(shè)奠定了重要技術(shù)基礎(chǔ)。我們有理由相信，自動(dòng)化系統(tǒng)在智能變電站中會(huì)得到更廣闊的發(fā)展。

【參考文獻(xiàn)】

【1】Q/GDW 383-2009智能變電站技術(shù)導(dǎo)則[S].

【2】林宇鋒， 鐘金， 吳復(fù)立. 智能電網(wǎng)技術(shù)體系探討[J]. 電網(wǎng)技術(shù)， 2009， 33（12）： 8-14.

【3】何磊， 郝曉光. 數(shù)字化變電站通信網(wǎng)絡(luò)的性能測試技術(shù)[J]. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制， 2010， 38（10）： 75-78.endprint