智能化變電站故障系統技術分析

樂飛

摘 要：文章針對智能化變電站安全隱患嚴重的問題，設計了實現智能化變電站故障信息的分析決策系統，在分析變電站故障系統關鍵技術的基礎上，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；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，自動完成配電網各種信息的采集、測量、控制與檢測等，實現對配電網的調節、控制、協調與分析，是配電網的重要組成部分，其能否安全可靠的運行直接決定著整個電網的可靠性。然而由于智能化變電站極為復雜化，規模也日益擴大，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癱瘓。基于此，開發一套能實現變電站內故障信息的分析決策系統，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的開發必須克服以下三方面的問題：①大容量數據采集和存儲。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數為255 Byte，這就要求開發的故障系統必須具有較強的數據吞吐、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故障錄波數據和報文記錄能夠實現關聯分析、相互印證。

2 智能化變電站故障系統結構圖與作用

2.1 智能化變電站故障系統結構圖

智能化變電站故障系統采用模塊化設計，具體系統結構如圖1所示。

整個系統組成結構共包括五個模塊：報文采集、解析模塊；報文監測、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器，準確得出故障信息從采集到傳輸的延時。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測、記錄模塊，采用計數器同步方式將所有MU數據實現同步，然后再根據錄波通道配置，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 報文監測、記錄模塊

該模塊主要負責實時、連續、無損記錄各種信息的交互及其過程，對整個故障系統結構中通信網絡、連接、報文、節點及端口等網絡流量和報文信息進行統計。記錄完成后，還能對各個模塊的信息進行監測和對狀態進行評估，根據監測的信息確定報文有無出現異常現象，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，共提供三種對時方式：脈沖對時、B碼對時和1588對時，與GPS實現同步，通過高速串行總線，能夠實現對多個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絡通信狀態和電力故障，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，共包含在線監測、離線分析、建模和配置、對外通信四個子模塊。

①在線監測模塊。該模塊的主要作用是實時顯示各種監測到的信息狀態，如：GOOSE和SV報文監測、故障錄波和網絡狀態監測。GOOSE報文監測通常根據正常發布周期和發布錯誤原則來監測，具體見表1、2；SV報文監測主要包括同步偏差、丟點、重復、格式錯誤等監測；故障錄波監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，并實現和網絡報文的點對點關聯，從故障波形的任意采樣點能夠迅速實現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，同時能實現參數和啟動定值的修改。

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；能夠實現定制查看、修改和投退；能傳輸出現故障的設備信號；能實現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的結構和作用進行了研究，并將研發的系統應用到具體配電網中，該系統是將網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.數字化變電站的主要特征和關鍵技術[J].電網技術，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網絡模型的變電站故障診斷方法[J].電網技術，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.新型數字化變電站長錄波系統設計[J].現代電子技術，2010，（18）.

摘 要：文章針對智能化變電站安全隱患嚴重的問題，設計了實現智能化變電站故障信息的分析決策系統，在分析變電站故障系統關鍵技術的基礎上，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；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，自動完成配電網各種信息的采集、測量、控制與檢測等，實現對配電網的調節、控制、協調與分析，是配電網的重要組成部分，其能否安全可靠的運行直接決定著整個電網的可靠性。然而由于智能化變電站極為復雜化，規模也日益擴大，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癱瘓。基于此，開發一套能實現變電站內故障信息的分析決策系統，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的開發必須克服以下三方面的問題：①大容量數據采集和存儲。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數為255 Byte，這就要求開發的故障系統必須具有較強的數據吞吐、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故障錄波數據和報文記錄能夠實現關聯分析、相互印證。

2 智能化變電站故障系統結構圖與作用

2.1 智能化變電站故障系統結構圖

智能化變電站故障系統采用模塊化設計，具體系統結構如圖1所示。

整個系統組成結構共包括五個模塊：報文采集、解析模塊；報文監測、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器，準確得出故障信息從采集到傳輸的延時。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測、記錄模塊，采用計數器同步方式將所有MU數據實現同步，然后再根據錄波通道配置，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 報文監測、記錄模塊

該模塊主要負責實時、連續、無損記錄各種信息的交互及其過程，對整個故障系統結構中通信網絡、連接、報文、節點及端口等網絡流量和報文信息進行統計。記錄完成后，還能對各個模塊的信息進行監測和對狀態進行評估，根據監測的信息確定報文有無出現異常現象，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，共提供三種對時方式：脈沖對時、B碼對時和1588對時，與GPS實現同步，通過高速串行總線，能夠實現對多個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絡通信狀態和電力故障，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，共包含在線監測、離線分析、建模和配置、對外通信四個子模塊。

①在線監測模塊。該模塊的主要作用是實時顯示各種監測到的信息狀態，如：GOOSE和SV報文監測、故障錄波和網絡狀態監測。GOOSE報文監測通常根據正常發布周期和發布錯誤原則來監測，具體見表1、2；SV報文監測主要包括同步偏差、丟點、重復、格式錯誤等監測；故障錄波監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，并實現和網絡報文的點對點關聯，從故障波形的任意采樣點能夠迅速實現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，同時能實現參數和啟動定值的修改。

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；能夠實現定制查看、修改和投退；能傳輸出現故障的設備信號；能實現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的結構和作用進行了研究，并將研發的系統應用到具體配電網中，該系統是將網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.數字化變電站的主要特征和關鍵技術[J].電網技術，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網絡模型的變電站故障診斷方法[J].電網技術，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.新型數字化變電站長錄波系統設計[J].現代電子技術，2010，（18）.

摘 要：文章針對智能化變電站安全隱患嚴重的問題，設計了實現智能化變電站故障信息的分析決策系統，在分析變電站故障系統關鍵技術的基礎上，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；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，自動完成配電網各種信息的采集、測量、控制與檢測等，實現對配電網的調節、控制、協調與分析，是配電網的重要組成部分，其能否安全可靠的運行直接決定著整個電網的可靠性。然而由于智能化變電站極為復雜化，規模也日益擴大，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癱瘓。基于此，開發一套能實現變電站內故障信息的分析決策系統，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的開發必須克服以下三方面的問題：①大容量數據采集和存儲。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數為255 Byte，這就要求開發的故障系統必須具有較強的數據吞吐、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故障錄波數據和報文記錄能夠實現關聯分析、相互印證。

2 智能化變電站故障系統結構圖與作用

2.1 智能化變電站故障系統結構圖

智能化變電站故障系統采用模塊化設計，具體系統結構如圖1所示。

整個系統組成結構共包括五個模塊：報文采集、解析模塊；報文監測、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器，準確得出故障信息從采集到傳輸的延時。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測、記錄模塊，采用計數器同步方式將所有MU數據實現同步，然后再根據錄波通道配置，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 報文監測、記錄模塊

該模塊主要負責實時、連續、無損記錄各種信息的交互及其過程，對整個故障系統結構中通信網絡、連接、報文、節點及端口等網絡流量和報文信息進行統計。記錄完成后，還能對各個模塊的信息進行監測和對狀態進行評估，根據監測的信息確定報文有無出現異常現象，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，共提供三種對時方式：脈沖對時、B碼對時和1588對時，與GPS實現同步，通過高速串行總線，能夠實現對多個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絡通信狀態和電力故障，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，共包含在線監測、離線分析、建模和配置、對外通信四個子模塊。

①在線監測模塊。該模塊的主要作用是實時顯示各種監測到的信息狀態，如：GOOSE和SV報文監測、故障錄波和網絡狀態監測。GOOSE報文監測通常根據正常發布周期和發布錯誤原則來監測，具體見表1、2；SV報文監測主要包括同步偏差、丟點、重復、格式錯誤等監測；故障錄波監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，并實現和網絡報文的點對點關聯，從故障波形的任意采樣點能夠迅速實現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，同時能實現參數和啟動定值的修改。

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；能夠實現定制查看、修改和投退；能傳輸出現故障的設備信號；能實現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的結構和作用進行了研究，并將研發的系統應用到具體配電網中，該系統是將網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.數字化變電站的主要特征和關鍵技術[J].電網技術，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網絡模型的變電站故障診斷方法[J].電網技術，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.新型數字化變電站長錄波系統設計[J].現代電子技術，2010，（18）.