智能故障錄波器的功能及應(yīng)用分析

佛山睿豐能科技有限公司 石秀美

1 常規(guī)錄波器現(xiàn)狀及存在問題

1.1 采集方式方面

在常規(guī)變電站中，常規(guī)錄波器的采集方式方面需要專門的傳感器機(jī)箱做支撐，對(duì)采集到的數(shù)據(jù)信息模擬量信號(hào)做隔離采樣出來，數(shù)量和種類都根據(jù)變電站的不同而存在差異；調(diào)試和測(cè)試方面。常規(guī)錄波器在調(diào)試過程中，需使用通信測(cè)試軟件、模擬繼電保護(hù)測(cè)試儀、萬用表及錄波器等工具，需調(diào)測(cè)的裝置包括傳感器、保護(hù)裝置及保信子站或調(diào)度主站。

1.2 運(yùn)行維護(hù)方面

常規(guī)錄波器針對(duì)數(shù)據(jù)區(qū)進(jìn)行自動(dòng)覆蓋的過程中，往往無法呈現(xiàn)出良好的運(yùn)行效能，在系統(tǒng)的運(yùn)行過程中往往出現(xiàn)連續(xù)性故障，在這樣的情況下進(jìn)一步表明，在錄波方面可能出現(xiàn)失敗情況，甚至可能導(dǎo)致錄波器出現(xiàn)重大安全隱患。當(dāng)多次故障相繼發(fā)生時(shí)，若誤按錄波器的復(fù)歸按鈕會(huì)使錄波相關(guān)數(shù)據(jù)信息被丟失，這時(shí)要針對(duì)錄波器進(jìn)行暫停使用，同時(shí)也要針對(duì)顯示器或者鍵盤等進(jìn)行有效重啟，在硬盤內(nèi)部明確相關(guān)錄波文件，且可進(jìn)行有效拷貝。

1.3 通信規(guī)約方面

傳統(tǒng)的故障錄波器在通信規(guī)約方面存在局限性，有這種類型的通信合約，在具體操作環(huán)節(jié)把信息點(diǎn)表作為重要支撐，確保不同系統(tǒng)可得到有效規(guī)約，在系統(tǒng)的可操作性和需求變化適應(yīng)方面體現(xiàn)出應(yīng)用的價(jià)值，同時(shí)在調(diào)度程序方面進(jìn)行不斷的調(diào)整和優(yōu)化，在滿足規(guī)約的基礎(chǔ)之上進(jìn)行轉(zhuǎn)型升級(jí)。就通信規(guī)約來說，傳統(tǒng)錄波器采用的規(guī)約不統(tǒng)一，對(duì)傳統(tǒng)錄波器的應(yīng)用造成很大限制。

2 智能錄波器的功能與相關(guān)單元

2.1 智能錄波器的功能

智能錄波器同時(shí)應(yīng)用于智能變電站和常規(guī)變電站，可更有效的集成網(wǎng)絡(luò)記錄分析及可視化系統(tǒng)等相關(guān)內(nèi)容，把相關(guān)單元進(jìn)行充分融合形成一個(gè)集合體系，以此確保變電站可安全穩(wěn)定的運(yùn)行，使其功能得到充分體現(xiàn)。變電站智能故障錄波裝置由電源、CPU 系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集插件、背板總線和對(duì)時(shí)與告警模塊五部分組成。報(bào)文首先通過各種采集裝置接口接入錄波器，CPU 對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行流量統(tǒng)計(jì)、解碼、報(bào)文分析，如監(jiān)測(cè)到數(shù)據(jù)存在異常則進(jìn)行告警，正常報(bào)文則開始提取與錄波功能相關(guān)的數(shù)據(jù)，如數(shù)據(jù)符合啟動(dòng)錄波判據(jù)則啟動(dòng)錄波功能，并記錄相關(guān)的波形及開關(guān)量信息。

智能錄波器可呈現(xiàn)出眾多功能和應(yīng)用價(jià)值，如在具體的操作過程中，可針對(duì)各類文件進(jìn)行科學(xué)合理的配置和優(yōu)化管控，在二次回路的故障診斷方面進(jìn)行有效強(qiáng)化，定位故障的具體位置和相關(guān)根源，與此同時(shí)在信息交互方面也可呈現(xiàn)出良好的應(yīng)用價(jià)值。同時(shí)在針對(duì)信息進(jìn)行采集的過程中，針對(duì)采集的范圍進(jìn)行拓展，同時(shí)匹配與之相對(duì)應(yīng)的保護(hù)裝置和智能終端，這樣可在二次連接回路的作用下體現(xiàn)出保護(hù)控制系統(tǒng)的應(yīng)用效能。

智能錄波器在具體操作過程中是以SCD 文件為基礎(chǔ)，通過更加直觀形象的方式確保變電站保護(hù)系統(tǒng)可更及時(shí)有效地反應(yīng)具體運(yùn)行情況，確保各類內(nèi)容可向?qū)I(yè)維護(hù)人員進(jìn)行有效呈現(xiàn)，這樣可針對(duì)二次系統(tǒng)進(jìn)行更精準(zhǔn)的運(yùn)維管理，對(duì)異常指標(biāo)進(jìn)行科學(xué)和梳理，同時(shí)在電網(wǎng)的事故分析方面進(jìn)行有效加強(qiáng)，為故障的切實(shí)處理提供必要的決策參考。

智能錄波器可針對(duì)整體線路和主變壓器進(jìn)行有效連接，同時(shí)在機(jī)電保護(hù)裝置方面進(jìn)行安全防護(hù)，同時(shí)有針對(duì)性的收集和整理相對(duì)應(yīng)的開關(guān)量和模擬量，對(duì)于整體信號(hào)轉(zhuǎn)換功能進(jìn)行科學(xué)合理的評(píng)估判斷和故障檢測(cè)，以此為著手點(diǎn)進(jìn)行功能強(qiáng)化。3/2接線方式下智能錄波器具有信號(hào)合并能力，可將邊、中開關(guān)電流合成線路電流。智能故障錄波器統(tǒng)一采用IEC61850通信規(guī)約，應(yīng)用層協(xié)議映射到MMS。

2.2 智能錄波器管理單元

智能錄波器管理單元由錄波文件分析、網(wǎng)絡(luò)報(bào)文分析及結(jié)果展示、二次系統(tǒng)可視化、智能運(yùn)維等相關(guān)功能模塊，在具體操作過程中通過二次系統(tǒng)可視化功能，這樣可呈現(xiàn)出設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)視功能，同時(shí)也可針對(duì)二次過程層光纖回路有效監(jiān)視器，在故障的診斷評(píng)估和處理過程中可體現(xiàn)出故障的處理效果，在綜合分析的背景之下使其綜合效能得到充分體現(xiàn)。

管理單元支持接入變電站內(nèi)所有采集單元以及保護(hù)裝置等二次設(shè)備，對(duì)自身信息進(jìn)行建模，具備用戶權(quán)限管理功能，支持管理員根據(jù)需要設(shè)置某個(gè)用戶具有所有允許權(quán)限的某幾項(xiàng)的組合權(quán)限。管理單元具有二次系統(tǒng)可視化的性能可針對(duì)二次回路的故障進(jìn)行相對(duì)應(yīng)的定位和診斷，同時(shí)也可體現(xiàn)出監(jiān)視預(yù)警的作用。

二次虛回路具有十分顯著的在線監(jiān)視功能，在具體的操作過程中，利用更加形象直觀的圖像，針對(duì)變電站的相關(guān)回路構(gòu)成和具體的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行有效呈現(xiàn)，與此同時(shí)也要選定與之相對(duì)應(yīng)的保護(hù)設(shè)備，以此對(duì)于自連接情況進(jìn)行充分的呈現(xiàn)；過程層光纖回路在線監(jiān)視功能能在過程層光纖回路上查看所對(duì)應(yīng)的虛鏈路及虛鏈路的狀態(tài)、可充分結(jié)合保護(hù)裝置的具體運(yùn)行情況以及異常告警信息，對(duì)于回路的具體故障進(jìn)行有效診斷，并且定位故障的具體位置，然后進(jìn)行行政效率應(yīng)對(duì)和處理。

二次虛回路出現(xiàn)故障的情況下，要結(jié)合交換機(jī)以及保護(hù)裝置的具體情況，針對(duì)光纖接口的具體信息進(jìn)行監(jiān)視，同時(shí)明確異常指標(biāo)、把握告警信息，然后全面深入的分析，結(jié)合分析結(jié)果進(jìn)行有效應(yīng)對(duì)和處理，同時(shí)也要結(jié)合所對(duì)應(yīng)的過程層光纖回路，進(jìn)行故障根源的探究和有效定位，然后利用生動(dòng)呈現(xiàn)的形式，對(duì)于故障的具體位置進(jìn)行有效明確；可視化展示網(wǎng)絡(luò)拓?fù)潢P(guān)系，在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D上展示光纖回路狀態(tài)，當(dāng)光纖回路發(fā)生故障時(shí)，能夠根據(jù)網(wǎng)絡(luò)鏈路物理拓?fù)潢P(guān)系，輔助定位故障點(diǎn)或故障區(qū)域，給出提示信息。

具備全站二次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)視總覽畫面，監(jiān)視全站二次設(shè)備的告警狀態(tài)、動(dòng)作狀態(tài)、通信狀態(tài)，并能實(shí)現(xiàn)二次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)視預(yù)警；在單臺(tái)保護(hù)裝置的狀態(tài)監(jiān)視界面上能顯示裝置名稱、生產(chǎn)廠家、裝置版本等設(shè)備臺(tái)賬信息。能接收保護(hù)裝置動(dòng)作、告警信息、狀態(tài)變位、監(jiān)測(cè)信息、壓板狀態(tài)、定值區(qū)號(hào)、運(yùn)行工況、裝置面板指示燈等各種信息并能可視化在線監(jiān)視；能根據(jù)裝置異常告警等各類數(shù)據(jù)信息，明確故障的具體位置，然后結(jié)合智能終端的跳閘或者合閘的具體信息，體現(xiàn)出應(yīng)有的診斷效果，與此同時(shí)對(duì)于故障的具體位置進(jìn)行充分明確，然后針對(duì)異常情況給出相對(duì)應(yīng)的處理建議。

具備保護(hù)裝置溫度和電壓等情況符合具體的要求和標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)對(duì)于各類數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)統(tǒng)計(jì)和分析明確歷史數(shù)據(jù)的具體情況，進(jìn)行精準(zhǔn)有效的查詢，同時(shí)針對(duì)各類突變情況進(jìn)行及時(shí)有效的預(yù)警，明確故障的根源，通過及時(shí)預(yù)警來針對(duì)各類保護(hù)裝置進(jìn)行有效優(yōu)化和完善。來源于相同一次設(shè)備的模擬量和開關(guān)量進(jìn)行同源數(shù)據(jù)比對(duì)分析。

管理單元還具備智能運(yùn)維管理模塊、信息管理和綜合分析、保護(hù)裝置接入、采集單元接入、信息存儲(chǔ)、與主站系統(tǒng)通信、設(shè)備與圖形建模、日志記錄、遠(yuǎn)程維護(hù)等相關(guān)功能。

2.3 智能錄波器采集單元

采集單元的運(yùn)行過程中要充分針對(duì)各類通信報(bào)文或信息進(jìn)行及時(shí)采集和整合利用，然后通過錄播文件的形式對(duì)其生成相關(guān)報(bào)告，同時(shí)在網(wǎng)絡(luò)通信功能方面也可體現(xiàn)出良好的應(yīng)用價(jià)值，在具體操作環(huán)節(jié)通過直流電壓回落，進(jìn)一步融入智能錄播器的形式，這樣可針對(duì)開關(guān)進(jìn)行有效隔離，同時(shí)可做好數(shù)據(jù)的采集分析和整理在數(shù)據(jù)記錄和傳播等方面體現(xiàn)良好的功能性。

具備與主站的遠(yuǎn)程交互接口，可實(shí)現(xiàn)與遠(yuǎn)端主站系統(tǒng)的信息交互。能記錄智能終端收到及輸出跳合閘命令的反饋信息。有獨(dú)立的DC/DC 變換器，電源模塊應(yīng)設(shè)置監(jiān)視回路，電源異常時(shí)閉鎖裝置并發(fā)出告警信號(hào)。具有在線自檢功能，如果某一個(gè)原部件出現(xiàn)不同程度的問題或者異常指標(biāo)，對(duì)此，可充分明確損壞元件的具體位置，同時(shí)在不利的情況下充分定位相關(guān)故障，然后進(jìn)行應(yīng)對(duì)和處理。

采集單元具備上送定值、故障信息報(bào)告、告警、波形文件功能。能響應(yīng)管理單元等裝置對(duì)設(shè)定時(shí)間段內(nèi)錄波列表的召喚、異常報(bào)文列表的召喚，應(yīng)能響應(yīng)管理單元等裝置通過DL/T 860文件服務(wù)對(duì)錄波列表和異常報(bào)文列表內(nèi)任一文件的召喚。采集單元有錄波啟動(dòng)、裝置異常、裝置失電報(bào)警硬接點(diǎn)信號(hào)輸出；采集單元能對(duì)GOOSE、MMS、SV 報(bào)文進(jìn)行實(shí)時(shí)分析。采集單元包含暫態(tài)記錄與穩(wěn)態(tài)記錄功能，暫態(tài)記錄包括暫態(tài)錄波記錄與異常報(bào)文記錄，穩(wěn)態(tài)記錄包括穩(wěn)態(tài)錄波記錄與連續(xù)報(bào)文記錄。

采集單元具有足夠的啟動(dòng)元件，在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)可靠啟動(dòng)，并具有記錄動(dòng)作序號(hào)的功能。采集單元啟動(dòng)錄播之后，可使故障信息報(bào)告得到有效明確并啟動(dòng)相對(duì)應(yīng)的采集單元，以此進(jìn)行相對(duì)應(yīng)的故障原件的分析處理和有效利用；采集單元能記錄電流、電壓、開關(guān)量，具有直流信號(hào)接入功能。

3 智能錄波的通信及應(yīng)用

110kV 變電站智能錄波裝置按接入調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)II 區(qū)考慮。智能變電站智能錄波器站內(nèi)通信模式示意圖如圖1所示，常規(guī)變電站智能錄波接入拓?fù)鋱D如圖2所示。

圖1 智能變電站智能錄波器通信示意圖

圖2 常規(guī)變電站智能錄波器通信示意圖

3.1 常規(guī)變電站的配置

110kV 常規(guī)變電站按配置1套智能錄波器考慮，含1面智能錄波管理單元屏、1面采集單元屏。采集單元應(yīng)具備不少于96路模擬量（含4個(gè)直流母線電壓開入），192路開關(guān)量。管理單元屏含管理單元1臺(tái)，C 網(wǎng)交換機(jī)2臺(tái)（24電口，2光口，100/1000M 自適應(yīng)交換機(jī)，不少于24路電口2路光口）。在最近的工程應(yīng)用中，110kV 桂城變電站是常規(guī)變電站，主接線為單母線接線，主變2臺(tái)、110kV 線路2回?，F(xiàn)在配置1套智能故障錄波器，含1面管理單元屏、1面采集單元屏（不少于96路模擬量（含4個(gè)直流母線電壓開入），192路開關(guān)量），安裝于主控室備用屏位。

3.2 智能變電站的配置

110kV 智能變電站配置1套智能錄波器，含1面智能錄波管理單元屏、不少于2面采集單元屏（按站內(nèi)規(guī)模配置）。采集單元應(yīng)具備不少于80路模擬量（含4個(gè)直流母線電壓開入），能接入不少于64個(gè)GOOSE 控制塊，經(jīng)過挑選的GOOSE 信號(hào)不少于512路。管理單元屏含管理單元1臺(tái)，C 網(wǎng)交換機(jī)2臺(tái)（C1、C2網(wǎng)交換機(jī)各1臺(tái)）。110kV 變電站的110kV電壓等級(jí)（含線路、母聯(lián)、分段、旁路）、主變應(yīng)分別設(shè)置獨(dú)立的采集單元。主變部分宜按每?jī)膳_(tái)（組）變壓器設(shè)置一臺(tái)采集單元。

在最近的工程應(yīng)用中，110kV 紅木變電站是新建的智能變電站，本期規(guī)模為主變1臺(tái)，110kV線路3回，單母分段接線。組網(wǎng)方式為常規(guī)采樣GOOSE 跳閘?，F(xiàn)在配置1套智能故障錄波器，含1面智能錄波管理單元屏、2面智能錄波采集單元屏（每面屏采集單元不少于64路模擬量、GOOSE 信號(hào)512路），安裝于主控室備用屏位。其中一面采集單元屏用于#1主變及遠(yuǎn)期#2主變間隔；另外一面采集單元屏用于110kV 線路間隔。

配置的智能錄波器由采集單元屏和管理單元屏等相關(guān)部位有小組成，在該系統(tǒng)中主要涉及相關(guān)網(wǎng)絡(luò)信息以及一次、二次設(shè)備等在其中也涉及故障的診斷和網(wǎng)絡(luò)記錄分析等相關(guān)內(nèi)容，在智能化的運(yùn)維管理方面體現(xiàn)處理好的運(yùn)行價(jià)值，另外也可進(jìn)行可視化的回路建模，進(jìn)而確保變電站可在得到運(yùn)維管理的基礎(chǔ)之上，使定位得到有效明確，把握故障的具體根源，然后應(yīng)對(duì)和處理。