智能變電站二次設備在線監(jiān)測與故障診斷技術

向霞 左鵬 徐曉敏

摘 要：現(xiàn)如今，我國電力行業(yè)取得了突飛猛進的發(fā)展，智能化、信息化等多種技術手段在電力系統(tǒng)的建設中均得到了較好的應用，并且彰顯出了更大的作用價值。其中，智能變電站是電力系統(tǒng)中重要的組成部分，也是電力系統(tǒng)中現(xiàn)代智能化設備的主要代表性設備。目前，我國電網(wǎng)規(guī)模逐漸擴大，人們對電力能源的需求量日益增加，對電力的輸送效率和安全也提出了更高的要求。為此，智能變電站二次設備在線監(jiān)測與故障診斷技術成為了電力企業(yè)發(fā)展的核心內(nèi)容，也是確保智能變電站系統(tǒng)穩(wěn)定運作的基本前提。本文對在線監(jiān)測及故障診斷技術體系架構以及各項技術應用原理進行了詳細的概述，為智能變電站系統(tǒng)的構建提出更多的建議。

關鍵詞：電力行業(yè);智能變電站;在線監(jiān)測;故障診斷技術

伴隨著我國電力行業(yè)的快速發(fā)展，智能變電站得到了較為廣泛的應用，在整個電力系統(tǒng)的運行中占據(jù)重要地位。目前，越來越多的電力企業(yè)將研究重點放在了智能變電站系統(tǒng)的構建當中，現(xiàn)代化技術的使用也得到更多人的重視。對于現(xiàn)在的智能變電站系統(tǒng)而言，涵蓋了通信、網(wǎng)絡等多種技術手段，整體智能化水平得到顯著提升。然而，智能變電站系統(tǒng)的優(yōu)化，雖然提高了整個電力系統(tǒng)的運行安全，但在系統(tǒng)運行維護方面卻增加了不少難度，若無法將智能變電站系統(tǒng)進行有效控制，該系統(tǒng)的使用優(yōu)勢便無法得到充分的發(fā)揮，甚至容易出現(xiàn)多種故障問題，對系統(tǒng)的正常運行造成阻礙?；诖?，必須建立智能變電站二次設備在線監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)對系統(tǒng)整體運作的實時監(jiān)控，從中獲取更多有用的數(shù)據(jù)信息，便于對其進行管理。此外，根據(jù)智能變電站實際運作的特點，選用合適的故障診斷技術，可在第一時間內(nèi)發(fā)現(xiàn)故障問題的存在，根據(jù)檢測系統(tǒng)中所提供的信息資源，幫助維修人員盡快確定故障發(fā)生的具體部位，具有針對性采取相應的措施來應對，實現(xiàn)對智能變電站系統(tǒng)的保護作用。

一、技術體系架構

現(xiàn)如今，電力企業(yè)中已經(jīng)初步建立了智能變電站二次設備在線監(jiān)測故障系統(tǒng)。通常情況下，該系統(tǒng)由多個部分組成，如：通信鏈路、故障診斷裝置等模塊，不同模塊所發(fā)揮出的功能也存在著較大的差異性。其中，數(shù)據(jù)采集單元、管理單元是變電站一段的二次設備狀態(tài)監(jiān)測與診斷裝置的主要組成部分。在具體應用中，依靠過程層網(wǎng)絡來提取設備以及網(wǎng)絡數(shù)據(jù)信息，此項工作主要在數(shù)據(jù)采集單元中完成。另外，在管理單元中，設備與網(wǎng)絡信息的獲取均依靠過程層網(wǎng)絡來實現(xiàn)，在專家系統(tǒng)的應用下，對所獲取的數(shù)據(jù)進行處理，繼而實現(xiàn)對二次設備的在線監(jiān)測和故障診斷功能[1]。

二、在線監(jiān)測

（一）數(shù)據(jù)采集

在線監(jiān)測主要由兩部分內(nèi)容組成，分別為數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)管理。其中，在數(shù)據(jù)采集環(huán)節(jié)中，可以獲取更多有用的信息，通過對過程層數(shù)據(jù)內(nèi)容進行整理，可實現(xiàn)原始保溫解析、統(tǒng)計功能，根據(jù)一定的標準對報文信息內(nèi)容進行分類，將其傳輸至相應的管理單元中。在交換機的使用下，可開展協(xié)議通信，確保了信息內(nèi)容的實時性和可靠性?？梢哉f，數(shù)據(jù)采集是在線監(jiān)測中的核心模塊，通過對過程層網(wǎng)絡中的數(shù)據(jù)信息進行采集、整理并分析，可實現(xiàn)對整個網(wǎng)絡運行狀態(tài)的監(jiān)測，確保系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。

（二）數(shù)據(jù)管理

數(shù)據(jù)管理也是在監(jiān)測檢系統(tǒng)中的主要構成要素，該模塊在具體應用中，功能特征主要表現(xiàn)在四個方面當中：其一，可實現(xiàn)對二次設備SCD模型文件的管理功能，該模型文件包含多方面內(nèi)容，如：過程層虛回路信息、二次回路虛端子連接等。其二，在數(shù)據(jù)管理模塊下，可實現(xiàn)二次設備和回路狀態(tài)的監(jiān)測功能，在這一環(huán)節(jié)中，所獲取的信息主要來自于采集單元中，通過對信息內(nèi)容進行分析，并按照一定的方式完成信息的篩選，做到分類管理。若系統(tǒng)出現(xiàn)異常，便會發(fā)出警報提示，在過程層網(wǎng)絡報文中，可以將信息進行獲取并展開在線分析。其三，數(shù)據(jù)管理還具備可視化的特點，在對二次設備進行檢修時，在可視化功能的作用下，能夠更加準確觀察到設備的檢修狀態(tài)，并從中提取出更多的重要信息。其四，該模塊還具備二次系統(tǒng)故障診斷的功能，當發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)出現(xiàn)異常時，便會發(fā)出警報信息，通過對所獲取的內(nèi)容進行分析，完成網(wǎng)絡系統(tǒng)與虛回路運行狀態(tài)的評估工作，在設備故障的后期維護中，可使用專家系統(tǒng)來確定故障發(fā)生的具體位置，繼而提供更多的幫助，能夠準確定位，從而解決設備故障問題，確保整個系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運作[2]。

三、故障診斷

（一）診斷模型

智能變電站是電力系統(tǒng)的重要組成部分，當智能變電站二次設備出現(xiàn)故障問題時，在檢測智能設備、通信報文的應用下，會提取出大量故障信息并發(fā)出報警提示。通過一定的方式，報警信息會傳達至故障診斷系統(tǒng)當中，便于對設備故障類型進行深入分析。通常情況下，二次設備在線監(jiān)測系統(tǒng)診斷模型由四個層次組成，各層次之間相互聯(lián)系，共同完成設備故障問題的診斷工作。其一，由在線監(jiān)測系統(tǒng)負責故障問題的診斷與分析，這是初始環(huán)節(jié)，可對故障類型做出大致的判斷。其二，在具體故障診斷當中，需要依靠現(xiàn)代技術力量的幫助，主要為自檢信息診斷、對時信息診斷和通信報文診斷三種方式，為確保診斷結果的正確，相關技術人員需要根據(jù)系統(tǒng)故障信息提示的內(nèi)容，選取合適的診斷技術，盡快查找到故障問題出現(xiàn)的具體部位。其三，待故障診斷工作完成后，需要對各自的診斷結果進行匯總并進行綜合診斷。其四，待完成上述工作流程后，輸出最終的故障診斷結果。

（二）診斷系統(tǒng)功能

在故障問題發(fā)生時，通過對故障信息進行搜集并處理，了解故障發(fā)生的特點，具有針對性采取相應的診斷措施，才能從根本上解決故障問題，從而達到預期的診斷效果。

1、自檢信息診斷

自檢信息診斷是智能變電站二次設備故障診斷方式中的一種類型，按照診斷目標對象的不同，可以將其分為設備功能異常診斷和設備通信中斷診斷兩種方式。對于裝置功能異?，F(xiàn)象的出現(xiàn)，通常由多種因素引起，采樣回路CT端線、檢修壓板故障就是典型的例子，這兩種故障問題的出現(xiàn)，均可能會導致保護裝置失效。

2、對時信息診斷

對時故障也是設備檢測中常出現(xiàn)的故障類型，通過對該故障問題出現(xiàn)的原因進行分析發(fā)現(xiàn)與被授時設備對時信號、對時服務相關數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常有關，通過對所獲取的故障信息進行深入分析，便可診斷出故障問題出現(xiàn)的具體部位，并采取相應的整治措施[3]。

通信報文在監(jiān)測系統(tǒng)中也發(fā)揮著重要的作用，若出現(xiàn)報文誤碼，且發(fā)生率較高，便會出現(xiàn)流量顯示異常情況，繼而發(fā)出報警信號，若該故障問題得不到及時的處理，便會影響著整個通信網(wǎng)絡的正常運行，繼而對變電站造成損壞。因此，需要完成通信報文診斷工作，快速查找出故障問題出現(xiàn)的具體部位，并采取相應的整治措施。

結語：綜上所述，使用智能變電站二次設備在線監(jiān)測和故障診斷技術，能夠實現(xiàn)設備運行狀態(tài)的實施監(jiān)測功能，通過對各項參數(shù)進行分析，可及時發(fā)現(xiàn)設備運行中存在的故障問題，使用對時信息診斷、通信報文診斷等多種方式，可確定故障發(fā)生的原因和部位，并采取相應的措施進行整治，維護智能變電站系統(tǒng)運行的安全。

參考文獻：

[1]伊洋，劉育權，陳宇強，王莉，江文東，胡蘇凱. 基于信息綜合判斷的智能變電站網(wǎng)絡通信故障定位技術研究[J]. 電力系統(tǒng)保護與控制，2016，44（03）：135-140.

[2]張延旭. 智能變電站繼電保護系統(tǒng)的信息流建模與可靠性提升策略[D].華南理工大學，2016.

[3]楊毅，高翔，朱海兵，崔玉，李云鵬. 智能變電站SCD應用模型實例化研究[J]. 電力系統(tǒng)保護與控制，2015，43（22）：107-113.