電力信息通信故障智能診斷方法研究

毛曉冬

（國網(wǎng)江蘇省電力有限公司靖江市供電分公司，江蘇 靖江 214500）

0 引 言

隨著科學(xué)技術(shù)的大規(guī)模、高速度發(fā)展及IEC91020統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的使用，將技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)以統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)通信手段聯(lián)交到統(tǒng)一的電力系統(tǒng)平臺(tái)，以完成電力資源的交流與共享。智能通信涵蓋了統(tǒng)一的電力交流共享平臺(tái)和傳輸標(biāo)準(zhǔn)，將一、二級(jí)運(yùn)轉(zhuǎn)信息統(tǒng)一使用到一體化的電力平臺(tái)中，從而完成了智能信息的智能化、規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化。高速電力信息通信技術(shù)與高標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間同步技術(shù)的迅猛進(jìn)步，極大可能即時(shí)獲得和聯(lián)交共享電網(wǎng)中的多個(gè)關(guān)鍵電力節(jié)點(diǎn)，為電力系統(tǒng)的持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)提供智能化的保護(hù)[1]。

1 電力信息通信故障智能診斷方法

1.1 建立故障診斷知識(shí)庫

當(dāng)大量電氣儀器發(fā)生通信故障時(shí)，檢測(cè)到的振動(dòng)頻率與電力信息并不是一直都能直接當(dāng)做故障診斷解析的解決信息，而是以適當(dāng)?shù)恼{(diào)頻信號(hào)形式存在于電力信息通信通道。因此，需要利用某種轉(zhuǎn)換手段初始化處理檢測(cè)信號(hào)，獲取到能用來解析決定的故障一般特征，從而保證儀器的故障位置和故障發(fā)生種類[2]。處理過程必須保證通信故障的原始信息的標(biāo)準(zhǔn)性和精準(zhǔn)性，因?yàn)橹悄苄畔㈦娏ο到y(tǒng)發(fā)生的故障預(yù)警信息并不能明確保障其信息被百分百獲取，且在線檢測(cè)也不一定百分百監(jiān)測(cè)出電力信息通信故障的位置并發(fā)出有關(guān)的預(yù)警信息。預(yù)警信號(hào)通常情況下是不可完全匹配的，造成其信息匹配程度較低。正向處理是根據(jù)已知條件推理一般性結(jié)果，從一組已知情況出發(fā)，應(yīng)用一定處理原則證明已知事實(shí)或命題的成立。反向處理則是根據(jù)已知事實(shí)或命題，使用一組原則證明發(fā)生事實(shí)或命題的成立。換言之，即提出假設(shè)條件，再逐一檢驗(yàn)假設(shè)的成立[3]。

1.2 通過小波轉(zhuǎn)換解析行波信息

小波轉(zhuǎn)換是一種嶄新的頻波解析工具，能夠解析指定寬頻與時(shí)段內(nèi)發(fā)射的通信信號(hào)成分。現(xiàn)實(shí)生活中的四相電線之間存在一定范圍的電力磁場(chǎng)耦合，不能直接利用四相電路電流，需先通過相模轉(zhuǎn)換進(jìn)行解耦模擬的初始化，得到四相獨(dú)立式的電路電流行波信息量。由于采取的是一種信息量解析，可能會(huì)造成某些故障的發(fā)生和診斷無法進(jìn)行短時(shí)間的行波解析，導(dǎo)致其保護(hù)在一定條件下失靈，而這在高壓電網(wǎng)電力運(yùn)轉(zhuǎn)系統(tǒng)中是不被允許的。為最大限度地提升通信故障診斷的靈敏度，需適當(dāng)采取組合信息處理手段。電路電流組建信息套路是對(duì)初始電流、電壓行波進(jìn)行小波轉(zhuǎn)換，程序基本如下：通過CLAOK轉(zhuǎn)換和信息量采集法得到要求的初始電流、電壓行波；對(duì)初始化的信息量進(jìn)行逐一小波解析，得到不同時(shí)段內(nèi)的小波解析系數(shù)；基于小波轉(zhuǎn)換最大值的相關(guān)理論，監(jiān)測(cè)到初始化信息最大值到達(dá)峰值的時(shí)間；篩選合適的小波解析系數(shù)信息名稱，聯(lián)合參與到運(yùn)算環(huán)節(jié)，運(yùn)算過程見圖1。

假設(shè)電力運(yùn)轉(zhuǎn)系統(tǒng)有N個(gè)子系統(tǒng)，根據(jù)電力運(yùn)轉(zhuǎn)系統(tǒng)各子系統(tǒng)中電力節(jié)點(diǎn)的裝置設(shè)立相應(yīng)的小行波監(jiān)測(cè)信息，獲得子系統(tǒng)中電壓與聯(lián)系支流的電流信息。利用相模轉(zhuǎn)換與小行波的解析，得到子系統(tǒng)電力節(jié)點(diǎn)初始化電流的小行波信息，并傳輸給集中式范圍小行波保護(hù)決定中心集合地點(diǎn)。搜集到子系統(tǒng)的傳輸信息后，決定中心集合地點(diǎn)對(duì)各個(gè)子系統(tǒng)電力設(shè)備監(jiān)測(cè)到的電路初始電流小行波信息儲(chǔ)量空間大小進(jìn)行有序排列，其中信息含量最大的子系統(tǒng)距離故障發(fā)生地點(diǎn)最近，可判斷該子系統(tǒng)就是故障發(fā)生位置。

圖1 故障診斷運(yùn)算過程

1.3 診斷輸出

為實(shí)現(xiàn)故障診斷的要求，行之有效地解決問題，需要對(duì)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)環(huán)境、描述對(duì)象以及具有相同信息數(shù)據(jù)的映射結(jié)構(gòu)加上限制條件。數(shù)據(jù)信息的采集主要是采集和干預(yù)感應(yīng)器中原始數(shù)據(jù)的相關(guān)信息，生成供數(shù)據(jù)解析系統(tǒng)進(jìn)行解析的新數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)解析系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)信息采集環(huán)節(jié)中初始化處理的數(shù)據(jù)，提取到故障發(fā)生信息的特征，并給出適當(dāng)?shù)奶幚砺窂健９收习l(fā)生的歷史數(shù)據(jù)庫中記載、儲(chǔ)存的諸多相關(guān)儀器運(yùn)轉(zhuǎn)情況、故障信息及處理手段等一系列數(shù)據(jù)，可為故障診斷的及時(shí)解決提供參照；處理決策中心是按照分析解決的處理過程，對(duì)儀器運(yùn)轉(zhuǎn)情況做出相應(yīng)的處理，結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 智能故障診斷示意圖

一方面，驅(qū)動(dòng)遠(yuǎn)程終端儀器RTU（Remote Terminal Unit）、即時(shí)反饋線路遠(yuǎn)程終端TFTU（Time FeederTerminal Unit）和轉(zhuǎn)壓器遠(yuǎn)程終端CTTU（Change Transformer Terminal Unit）把配電網(wǎng)設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)通過通信軌道上傳到SCDA的子系統(tǒng)，再存入SCDA的備用數(shù)據(jù)庫內(nèi)部。另一方面，智能電力信息設(shè)備的在線檢測(cè)系統(tǒng)會(huì)把電氣儀器監(jiān)測(cè)出的反饋數(shù)據(jù)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)變化，經(jīng)過數(shù)據(jù)模擬處理后傳輸?shù)郊磿r(shí)數(shù)據(jù)儲(chǔ)存庫。電力信息通信故障智能診斷從即時(shí)數(shù)據(jù)儲(chǔ)存庫中獲得有效數(shù)據(jù)，判定儀器變化信息是否異常，同時(shí)探尋出與異常變量有關(guān)的位置和儀器變量數(shù)據(jù)。利用智能故障診斷方法可有效診斷電力通信故障的種類和發(fā)生位置，并作為初步診斷結(jié)果傳輸?shù)秸{(diào)適中心的故障智能診斷庫中。

2 實(shí)驗(yàn)論證分析

為保證電力信息通信故障智能診斷方法的有效性，采用相同電力系統(tǒng)中具備相同通信故障的電力信息通道進(jìn)行論證實(shí)驗(yàn)。為保證實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)謹(jǐn)性，采用傳統(tǒng)診斷方法進(jìn)行論證對(duì)比，統(tǒng)計(jì)診斷時(shí)間和準(zhǔn)確率，結(jié)果曲線如圖3所示。

圖3 實(shí)驗(yàn)論證結(jié)果曲線

由圖3可知，本文設(shè)計(jì)的診斷方法最大限度地保持了診斷的穩(wěn)定性，且故障診斷準(zhǔn)確率近乎100%，相較于傳統(tǒng)診斷方法，提高顯著。

3 結(jié) 論

本文分析了電力信息通信故障智能診斷方法，結(jié)合電力信息采集數(shù)據(jù)，根據(jù)通信傳輸?shù)男屎蛿?shù)據(jù)分析對(duì)通信故障進(jìn)行診斷。實(shí)驗(yàn)論證表明，本文設(shè)計(jì)的方法具備極高的有效性，以期為電力信息通信故障智能診斷方法提供理論依據(jù)。