淺析電力系統(tǒng)的故障元件識別與故障原因分析架構(gòu)

金亞娟

摘 要：快速識別電力系統(tǒng)中的故障元件和分析引起故障的原因，有助于盡快恢復(fù)系統(tǒng)的正常運(yùn)行和減少停電損失。氣象等要素是導(dǎo)致電力系統(tǒng)故障的主要原因之一，但如何在故障診斷中適當(dāng)計(jì)及這些要素的影響是一個(gè)有待深入研究的問題。在此背景下，本文首先從電力系統(tǒng)故障診斷的重要性出發(fā)，闡述了電力系統(tǒng)故障診斷模塊，且詳細(xì)論述了故障元件識別與故障原因分析方法架構(gòu)。本文的研究具有一定現(xiàn)實(shí)意義，為電力系統(tǒng)故障診斷研究工作提供了理論參考。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；故障診斷；外部環(huán)境要素分析

1引言

安全性、穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性是電力系統(tǒng)運(yùn)行的主要目標(biāo)。然而，自然災(zāi)害、誤操作、污穢、雷電以及其它惡劣氣象因素常常會引發(fā)電力系統(tǒng)故障；其中，污穢、雷電以及其它惡劣氣象因素引起的故障占絕大多數(shù)。我國地域遼闊，輸電網(wǎng)絡(luò)規(guī)模龐大，且東、西部氣候差異很大；每年春夏兩季，沿海地區(qū)臺風(fēng)、暴雨不斷，電力系統(tǒng)故障頻發(fā)，原因包括自然因素、人為因素以及設(shè)備自身因素等。實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，許多地區(qū)的電力系統(tǒng)都有過因天氣狀況惡劣導(dǎo)致輸電線路、變電設(shè)備乃至變電站全停或部分停運(yùn)的情況。由此可見，惡劣外部環(huán)境會大大增加電力設(shè)備發(fā)生故障的可能性，嚴(yán)重影響電力系統(tǒng)安全運(yùn)行。

電力設(shè)備發(fā)生故障后，出于安全考慮，一般在設(shè)備停運(yùn)后才去尋找故障原因，而這個(gè)故障排除過程往往需要花費(fèi)幾十分鐘以上的時(shí)間。國內(nèi)外在電力系統(tǒng)故障診斷方面已經(jīng)做了很多研究工作，但問題尚未能很好解決。可靠且高效的故障原因分析可以幫助運(yùn)行人員有針對性的尋找導(dǎo)致故障的線索，減少排除故障時(shí)間。

因此，針對電力系統(tǒng)故障元件識別與原因的研究，在電力系統(tǒng)高效排故方面具有重要又現(xiàn)實(shí)的意義。

2電力系統(tǒng)故障診斷

如圖1所示，電力系統(tǒng)故障診斷模塊主要包括下述三個(gè)步驟：

1）停電區(qū)域識別。根據(jù)故障前后的電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分析不難識別出故障后的停電區(qū)域。停電區(qū)域中所包括的元件就是可疑故障元件。

2）故障元件診斷。根據(jù)故障區(qū)域內(nèi)每個(gè)可疑故障元件與相應(yīng)保護(hù)、斷路器動作之間的邏輯關(guān)系，構(gòu)建每個(gè)元件的加權(quán)模糊Petri網(wǎng)絡(luò)，通過矩陣運(yùn)算診斷出故障元件。

3）保護(hù)設(shè)備動作評價(jià)。根據(jù)診斷出的故障元件進(jìn)行反向推理分析，可以對保護(hù)和斷路器的動作情況進(jìn)行評價(jià)，以判斷其誤動和拒動情況。

3故障元件識別與故障原因分析方法架構(gòu)

故障元件識別與故障原因分析屬于能量管理系統(tǒng)（EMS）中的高級應(yīng)用功能，所需數(shù)據(jù)主要來源于調(diào)度自動化系統(tǒng)（SCADA/EMS ）、繼電保護(hù)及故障錄波系統(tǒng)、污穢監(jiān)測系統(tǒng)、雷電監(jiān)測系統(tǒng)和氣象預(yù)警系統(tǒng)等電力信息數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。在電力系統(tǒng)發(fā)生故障后，首先啟動故障診斷模塊，通過通訊接口從SCADA系統(tǒng)、保護(hù)信息系統(tǒng)以及廣域測量系統(tǒng)（WAMS）單向獲取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)并將其存放在故障診斷系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫之中，根據(jù)實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行故障元件診斷，之后將元件診斷結(jié)果發(fā)送給故障影響要素分析模塊。故障影響要素分析模塊接收并解析故障診斷模塊傳送過來的故障元件診斷結(jié)果，并采集實(shí)時(shí)污穢監(jiān)測、雷電、氣象以及其它外部信息/數(shù)據(jù)等，分析故障原因，并生成故障影響要素分析報(bào)告供系統(tǒng)

運(yùn)行人員查閱和分析。故障元件識別與故障原因分析框架如圖2所示。

4結(jié)束語

本文通過分析電力系統(tǒng)當(dāng)前應(yīng)用環(huán)境，構(gòu)造了故障診斷與故障影響要素分析的系統(tǒng)架構(gòu)。利用氣象等影響要素的故障元件識別與故障原因分析系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)了下述功能：1）電力系統(tǒng)發(fā)生故障后，采用故障診斷模型識別故障元件，為系統(tǒng)運(yùn)行人員盡快定位故障提供輔助決策；2）通過接入雷電、污穢、氣象等外部要素?cái)?shù)據(jù)庫，對故障影響要素進(jìn)行分析，把最可能引起故障的外部要素提供給運(yùn)行人員，輔助其分析故障原因；3）通過電網(wǎng)離線數(shù)據(jù)庫模擬和復(fù)現(xiàn)事故真實(shí)狀態(tài)，為運(yùn)行人員事后分析提供支持。

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