智能變電站自動化系統故障分析

邵雅寧+李中雷+宋釗+范金龍

【摘 要】我國智能變電站進入了快速發展階段，運行規范和作業流程都日益成熟。論文分析了智能變電站和常規變電站的區別，基于網絡結構和信息類型兩個方面分析了智能變電站系統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.

【關鍵詞】智能變電站；自動化系統；網絡結構；故障分析

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

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

1 智能變電站自動化系統簡介

智能變電站是采用先進、可靠、集成、低碳、環保的智能設備，以全站信息數字化、通信平臺網絡化、信息共享標準化為基本要求，自動完成信息采集、測量、控制、保護、計量和監測等基本功能，并可根據需要支持電網實時自動控制、智能調節、在線分析決策、協同互動等高級功能的變電站[1]。

2 智能變電站與常規變電站的聯系

智能變電站由常規變電站發展而來，因此從功能上來看，它們有著相同的功能和作用。從結構上看，智能變電站有著與常規變電站相同的一次設備和保護配置，區別僅在于實現方式上的不同。從設備類型上看，許多智能組件與常規變電站有著對應的關系，智能終端可以想象成常規站中的繼電器操作箱，合并單元和光纜相當于常規站中的電纜。

3 基于網絡結構的故障分析

3.1 智能站網絡結構介紹

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、電流/電壓互感器等一次設備及其所屬的智能組件以及獨立的智能電子裝置。間隔層設備一般指繼電保護裝置、系統測控裝置、監測功能組主IED等二次設備，實現使用一個間隔的數據并且作用于該間隔一次設備的功能，即與各種遠方輸入/輸出、傳感器和控制器通信。站控層包括自動化站級監視控制系統、站域控制、通信系統、對時系統等，實現面向全站設備的監視、控制、告警及

信息交互功能，完成數據采集和監視控制（SCADA）、操作閉鎖以及同步相量采集、電能量采集、保護信息管理等相關功能。

3.2 站控層網絡故障

站控層網絡故障分為物理連接故障、配置故障和站控層交換機故障。

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

3.3 過程層網絡故障

過程層網絡故障分為物理連接故障、裝置配置故障和過程層交換機故障。

①物理連接故障。裝置和交換機側光口插接錯誤，收發接反，或者未插入指定的端口導致不通。②配置故障。SCD中配置異常。MAC地址和APPID重復或者不對應、GOOSE/SV發送數據集不一致或者測控和智能終端設置的端口與光纖的位置不相符。③過程層交換機故障。與站控層交換機類似，檢查過程層交換機是否插入端口未使能，或者VLAN劃分錯誤，修改交換機配置即可。

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。其中，遙測和遙信是上行信息，即廠站對主站發出的信息，遙控和遙調是下行信息，即主站對廠站發出的信息。

4.2 遙測量故障

遙測類的故障主要分為三類故障，監控系統側設置、裝置側設置及SCD文件設置故障

4.2.1 監控系統設置故障

①數據庫遙測處理取消（或者遙測不掃描）；②數據庫設置了不合理的值和系數（死區值、殘差值和基值）；③設置了人工置數，導致了遙測值不發生變化。

4.2.2 裝置側設置故障

①電流、電壓線A、B、C三相相序錯誤；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文件設置異常

①SCD虛端子聯接缺失；②SCD虛端子聯接錯誤；③在SCD中設置了不恰當的死區和限值endprint

4.3 遙信類故障

遙信類的故障主要分為三類故障，監控系統側設置、裝置側設置及SCD文件設置故障。

4.3.1 監控系統設置故障

①監控系統遙信值人工置數；②監控系統遙信值取反；③畫面關聯遙信錯誤，或者定義錯誤；④監控系統該間隔被檢修掛牌。

4.3.2 裝置側設置故障

①隔離開關本體故障，位置接點輸出故障或接反；②隔離開關與智能終端間的位置回路故障或接反；③測控裝置遠方/就地把手打在就地位置；④遙信接點開入開出錯誤；⑤遙信防抖時間設置不合理，導致遙信無法正常上送。

4.3.3 SCD文件設置異常

①SCD虛端子聯接缺失；②SCD虛端子聯接錯誤。

4.4 遙控類故障

遙控類的故障主要分為三類故障，監控系統側設置、裝置側設置及SCD文件設置故障。

4.4.1 監控系統設置故障

①監控系統遙控屬性定義不正確；②監控系統遙控關聯錯誤。

4.4.2 裝置側設置故障

①測控裝置的遠方/就地把手切至就地位置，導致遠方遙控執行不成功。②測控裝置CPU、開出功能、通信光口等存在異常，導致未發出正確的控制報文。③智能終端故障，導致操作無法開出。④智能終端與斷路器機構之間的回路問題，如遙控出口壓板未投入、操作電源消失，導致執行不成功。⑤斷路器機構問題，如控制切至就地位置、機構閉鎖或機構故障。

4.4.3 SCD文件設置異常

①SCD虛端子聯接缺失；②SCD虛端子聯接錯誤，導致實際控制的斷路器/隔離開關與預期不符。

4.5 遙調類故障

遙調類的故障主要分為兩類故障，監控系統側設置和裝置側設置故障[3]。

4.5.1 監控系統設置故障

①監控系統遙調屬性定義不正確。②監控系統遙調關聯錯誤

4.5.2 裝置側設置故障

①測控裝置的遠方/就地把手切至就地位置。②測控裝置配置錯誤或設備異常，導致未發出正確的控制報文。③測控裝置與智能終端之間的虛端子連線錯誤，導致實際動作的不是該變壓器。④智能終端配置錯誤或設備異常。⑤智能終端與調檔機構之間的回路問題，如出口壓板未投入、調檔電源消失。⑥變壓器調檔機構問題，如遠方就地把手置就地位置、調檔機構閉鎖或機構故障。

5 結語

基于IEC61850標準的智能變電站綜合自動化系統具有非常強大的實時監控能力和優越的外拓展兼容性，大大提高了變電站綜合自動化水平，它在變電站中的推廣和應用為智能電網遠程自動化調度系統的建設奠定了重要技術基礎。我們有理由相信，自動化系統在智能變電站中會得到更廣闊的發展。

【參考文獻】

【1】Q/GDW 383-2009智能變電站技術導則[S].

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

【3】何磊， 郝曉光. 數字化變電站通信網絡的性能測試技術[J]. 電力系統保護與控制， 2010， 38（10）： 75-78.endprint