智能變電站二次設(shè)備的故障診斷方法研究

楊秋麗 張浩

摘要：在當(dāng)前科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展背景下，智能化技術(shù)得到各行業(yè)的廣泛應(yīng)用，并在提升工作效率方面發(fā)揮著重要作用。電力行業(yè)在實際發(fā)展過程中對智能技術(shù)重要性及應(yīng)用價值的認(rèn)識較為深入，并積極推動電網(wǎng)智能化建設(shè)。智能變電站的二次設(shè)備在維持系統(tǒng)正常運(yùn)行方面發(fā)揮著不可替代的作用，基于此，本文將針對智能變電站二次設(shè)備故障診斷相關(guān)問題進(jìn)行研究，希望對工作人員提供參考意見。

關(guān)鍵詞：智能變電站;二次設(shè)備;故障診斷

引言：在智能電網(wǎng)建設(shè)過程中，智能變電站發(fā)揮著支柱性作用，在保障電網(wǎng)運(yùn)行可靠性方面發(fā)揮著重要作用。由此，在智能變電站建設(shè)過程中構(gòu)建完善的狀態(tài)評估體系并依據(jù)制定有針對性的運(yùn)維方案一直是電厲行業(yè)內(nèi)的重點研究內(nèi)容。從實際研究成果分析，智能變電站中的繼電保護(hù)裝置在確保設(shè)備平穩(wěn)運(yùn)行方面發(fā)揮著不可替代的作用，但是在實際運(yùn)行過程中，保護(hù)裝置動作異常情況的發(fā)生概率相對較高，考慮到科學(xué)的維修策略需要精準(zhǔn)的設(shè)備狀態(tài)評估作為支撐，因此，智能變壓器二次設(shè)備故障診斷研究具有重要現(xiàn)實意義。

1.智能變電站架構(gòu)

智能變電站在實際運(yùn)行過程中需要借助內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息數(shù)據(jù)共享，進(jìn)而實現(xiàn)對電力設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實時監(jiān)控并發(fā)布相應(yīng)指令，由此可見內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的重要意義。變電站體系架構(gòu)主要依托于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建，自上而下主要分為三層，分別為站控層、間隔層及過程層。智能變電站過程層在實際應(yīng)用過程中主要利用GOOSE及SV技術(shù)實現(xiàn)信息通信目的，結(jié)構(gòu)布局的科學(xué)性及合理性直接決定繼電保護(hù)裝置能否快速響應(yīng)[1]。間隔層及站控層之間有站控層網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，過程層及間隔層之間主要有過程層網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，受此特點影響，智能變電站架構(gòu)呈現(xiàn)出“三層兩網(wǎng)”特征，詳細(xì)情況如圖1 所示。

2.智能變電站二次設(shè)備的特點

在電力系統(tǒng)運(yùn)行的整個過程中，智能變電站的關(guān)鍵在于充分發(fā)揮其調(diào)節(jié)作用。當(dāng)電力系統(tǒng)底壓負(fù)荷增加時，智能變電站會發(fā)出相應(yīng)的用電量來增加負(fù)荷;當(dāng)電力系統(tǒng)底壓負(fù)荷降低時，智能變電站會自動降低輸出用電量，達(dá)到節(jié)約電力工程資源的目的。智能變電站的關(guān)鍵設(shè)備有兩類：一類是一次設(shè)備，如變壓器、隔離開關(guān)、電機(jī)及其開關(guān)等;另一個是二次設(shè)備，專門為一次設(shè)備和電源電路提供精確測量。實際運(yùn)行維護(hù)的輔助設(shè)備，如檢測儀器、數(shù)據(jù)信號設(shè)備、汽車?yán)^電器、自動開關(guān)等。

與一般配電站相比，智能變電站應(yīng)用的信息內(nèi)容實體模型和無線通信模塊完全一致。設(shè)備采集的數(shù)據(jù)信息均按照相同的通信安全通道傳輸。工作人員還必須分析數(shù)據(jù)信息并進(jìn)行有目的的命令推送，然后將通信安全通道傳輸?shù)皆O(shè)備。與一般配電站相比，智能變電站主要具有以下特點。

首先，一次設(shè)備智能化水平和系統(tǒng)智能化水平有所提高。因為智能變電站已經(jīng)對電子變壓器進(jìn)行了充分的應(yīng)用。與傳統(tǒng)的感應(yīng)式電壓互感器相比，電子式電壓互感器主要是基于光纖線路來進(jìn)行一次設(shè)備信息的智能化。而且，在其他一次設(shè)備上安裝智能設(shè)備，也可以將數(shù)據(jù)信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換，以數(shù)據(jù)的形式顯示出來，使工作人員的巡檢工作更加直觀。

二是推動二次設(shè)備數(shù)字化發(fā)展趨勢。分析goose協(xié)議規(guī)范，基于以太網(wǎng)進(jìn)行一次設(shè)備與二次設(shè)備之間的信息傳輸。因此，除直流穩(wěn)壓電源外，二次設(shè)備的所有電纜都將被光纖電纜取代。這樣也保證了二次設(shè)備運(yùn)行的安全系數(shù)。

歸根結(jié)底，智能變電站的運(yùn)行管理方式具有自動化技術(shù)的特點。換句話說，工作人員不需要將精力花在智能變電站系統(tǒng)軟件的實際操作和操控上，只需對系統(tǒng)進(jìn)行及時的檢查和查詢。此外，設(shè)備運(yùn)行的智能化系統(tǒng)水平也越來越高。與傳統(tǒng)配電站相比，設(shè)備運(yùn)行主要表現(xiàn)出以下優(yōu)點：第一隔離開關(guān)提高了出入口硬壓板，控制回路運(yùn)行水平實際效果更強(qiáng);測控技術(shù)設(shè)備、移動智能終端及其MU組合模塊增加了二次維修壓板，使該設(shè)備運(yùn)行更加穩(wěn)定。

3.智能變電站二次設(shè)備常見故障

3.1設(shè)備智能終端異常

該故障的主要變現(xiàn)在于設(shè)備終端信號出現(xiàn)無操作反應(yīng)，而系統(tǒng)中則顯示“裝備閉鎖”信息，工作人員難以通過常規(guī)維修手段恢復(fù)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。導(dǎo)致該問題出現(xiàn)的主要原因并未設(shè)備異常，而是在定值設(shè)置方面出現(xiàn)錯誤。通過總結(jié)以往故障維修經(jīng)驗可知，利用調(diào)試工具對設(shè)備進(jìn)行檢修過程中主要反應(yīng)報文故障，需要對終端數(shù)據(jù)進(jìn)行重設(shè)，進(jìn)而實現(xiàn)設(shè)備復(fù)歸目的[2]。

3.2母差保護(hù)故障

該故障的主要表現(xiàn)在于系統(tǒng)正常運(yùn)行過程中系統(tǒng)發(fā)出警告，提示工作人員母差保護(hù)裝置出現(xiàn)異常失電情況，但是該故障可以在1s內(nèi)自動恢復(fù)正常。雖然故障時間較短，但是同樣會對智能變電站系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性造成嚴(yán)重負(fù)面影響。因此，一旦檢測到該故障，工作人員需要對電源系統(tǒng)進(jìn)行仔細(xì)檢查，明確電源系統(tǒng)是否處于正常運(yùn)行狀態(tài)[3]。

3.3 GOOSE通信異常

智能變電站二次系統(tǒng)運(yùn)行過程中需要通過對刀閘及開關(guān)設(shè)備進(jìn)行操作實現(xiàn)送電目的，如果在此過程中設(shè)備為出現(xiàn)相應(yīng)變化，系統(tǒng)后臺會自動進(jìn)行故障報錯，提醒工作人員GOOSE通信出現(xiàn)異常狀態(tài)。從故障維修經(jīng)驗分析，引發(fā)該故障的主要原因在于通信失效，進(jìn)而導(dǎo)致指令無法傳輸至設(shè)備之上。而引發(fā)通信失效問題出現(xiàn)的主要原因包括且不限于硬件連接異常及通信設(shè)置異常[4]。此外在實際對該故障進(jìn)行處理過程中還存在通信設(shè)置正常情況下依然出現(xiàn)GOOSE異常故障，導(dǎo)致該問題的主要原因在電源插件存在松動情況，進(jìn)而導(dǎo)致刀閘拉合后無法滿足供電標(biāo)準(zhǔn)，GOOSE插件在缺乏電力供應(yīng)的情況下就出現(xiàn)通信失效故障。

4.智能變電站二次設(shè)備故障診斷模型

考慮到智能變電站二次設(shè)備在實際運(yùn)行過程中對設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)具有重要影響，因此，電力行業(yè)技術(shù)人員在實際工作過程中針對二次設(shè)備故障診斷設(shè)計了一套完善的診斷模型。該模型在實際構(gòu)建過程中，其測量回路廣義變比采用PT及CT一次測量值和CPU采樣值之比，如公式（1）與公式（2）所示。

該模型在實際應(yīng)用過程中可通過對P值進(jìn)行判斷分析電路運(yùn)行狀態(tài)。

總結(jié)：綜上所述，在當(dāng)前科技高速發(fā)展的背景下，智能化建設(shè)已經(jīng)成為電力行業(yè)發(fā)展主流趨勢，二次設(shè)備在實際運(yùn)行過程中在保證變電站設(shè)備正常運(yùn)行方面發(fā)揮著不可替代的作用，因此，有研究者構(gòu)建了如公式（8）所示二次設(shè)備故障診斷模型，該模型在經(jīng)過實踐檢驗后具有可行性，電力行業(yè)在實際發(fā)展過程中可利用該模型。

參考文獻(xiàn)：

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[3]張宏. 智能變電站二次設(shè)備在線監(jiān)測及故障診斷研究[J]. 環(huán)球市場， 2019， （023）：183.

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