智能變電站二次設(shè)備在線監(jiān)測與故障診斷技術(shù)

文/李清 吳奇 余妍 孟婕

目前智能變電站已經(jīng)被大規(guī)模地投入到電力系統(tǒng)運行中，其對于整個電力系統(tǒng)十分重要，并且所占的比例呈現(xiàn)出一個增長的趨勢，這就意味著這項技術(shù)能夠成為電力系統(tǒng)發(fā)展的未來潮流。但是這之中也存在一些問題，比如在智能變電站中，主要采用的技術(shù)是通信以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，這就會導(dǎo)致對于變電站的運行維護在一定程度上變得更加能以控制，那么如何既能使得智能變電站的優(yōu)勢被充分發(fā)揮出來，又能夠精準(zhǔn)地控制二次系統(tǒng)實施運行情況，這一問題已經(jīng)引起廣大電力工作者的重視。因此，本文就針對智能變電站二次設(shè)備在線監(jiān)測以及故障診斷技術(shù)進行具體的研究，首先針對在線監(jiān)測和故障診斷技術(shù)體系架構(gòu)進行細致的研究，然后再著重研究其中的在線監(jiān)測的單元以及故障診斷之中的模型，發(fā)現(xiàn)其中存在問題，并提出一些有效的解決方案。

1 智能變電站二次設(shè)備在線監(jiān)測與故障診斷技術(shù)體系的架構(gòu)

該技術(shù)體系的系統(tǒng)架構(gòu)是由很多模板組成的，比如說：故障診斷裝置、在線狀態(tài)監(jiān)測、調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)、通信鏈路監(jiān)視等等，其組成部分主要包括兩個部分，包括管理單元以及數(shù)據(jù)采集單元，其中管理單元指的就是通過站控層網(wǎng)絡(luò)來獲取一些設(shè)備的信息和相應(yīng)的一些網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，并且還要通過專家系統(tǒng)，將所獲得的一些信息進行較為綜合化的分析處置；而數(shù)據(jù)采集單元主要是指通過過程網(wǎng)絡(luò)來獲得網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)信息以及相關(guān)設(shè)備的信息，這兩個單元共同組成變電站的二次設(shè)備狀態(tài)檢測和診斷裝置，然后配合作用有效實現(xiàn)該技術(shù)體系的功能。

2 兩個在線監(jiān)測單元

2.1 數(shù)據(jù)采集單元

在數(shù)據(jù)采集的這一個單元模塊之中最為重要的核心功能就是采集數(shù)據(jù)信息，并且還要對過程層之中的數(shù)據(jù)內(nèi)容進行系統(tǒng)的統(tǒng)計和整理。這就要求在進行過程層的網(wǎng)絡(luò)上的信息的統(tǒng)計的過程之中，需要使用完整性十分強的原始的統(tǒng)計和報文解析分析的功能，其最主要的是為了依據(jù)配置板塊，將相關(guān)的信息內(nèi)容進行異常情形分析，并將這些信息根據(jù)不同的類型進行統(tǒng)計處理，最后需要根據(jù)之前所設(shè)計的限制的范圍進行劃分，將這些信息傳輸?shù)焦芾韱卧獌?nèi)進行最終的分析。進行數(shù)據(jù)采集還需要使用交換機的功能，核心就是與交換機開展協(xié)議通信，加強對于交換機之中的實時性的信息內(nèi)容的掌控，這樣就有利于加強對于過程層之中的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的了解，進行更為具體的分析。

2.2 數(shù)據(jù)管理單元

數(shù)據(jù)管理單元按具體功能劃分主要有四種，包括二次設(shè)備的SCD模型的文件管理、二次設(shè)備和回路狀態(tài)監(jiān)測、二次系統(tǒng)可視化以及二次系統(tǒng)的故障診斷，如下對其進行具體的分析：

（1）二次設(shè)備的SCD模型的文件管理，這主要是指取得二次設(shè)備之中存在的有關(guān)于SCD的模型文件，包括二次設(shè)備回路網(wǎng)絡(luò)拓撲以及虛端子連接、過程層中軟壓板和虛回路信息之間存在的邏輯關(guān)系，其核心還有二次系統(tǒng)的配置文件信息。

（2）二次設(shè)備及其回路狀態(tài)的監(jiān)測。首先就是要獲取采集單元之中所獲得的一系列信息，然后對這些信息內(nèi)容進行更為精確地篩分；之后主要針對裝置之中有關(guān)于二次設(shè)備回路的實時性的監(jiān)測信息進行搜集并且進行細致的分類和管理，重要的是要將其中的狀態(tài)信息著重顯示出來；然后還要在系統(tǒng)之中設(shè)置一個報警提示，如果出現(xiàn)異常的情況就會報警提醒，然后在通過對過程層之中的網(wǎng)絡(luò)報文的搜集對網(wǎng)絡(luò)的通信狀態(tài)進行具體的分析，最主要的是在線對報文信息的內(nèi)容展開分析。

（3）二次系統(tǒng)的可視化問題。二次系統(tǒng)可視化就是指采用一種更加直觀以及形象的方式展示二次設(shè)備的檢修的狀態(tài)和結(jié)果；還有一方面是指建立一個全站模型文件，使用這個模型就能夠快速知道由新增設(shè)備自主產(chǎn)生出來的在線監(jiān)測的信息。

（4）二次系統(tǒng)故障診斷。這一部分主要的功能就是進行系統(tǒng)的故障診斷。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)異常的時候，就會發(fā)出警報信息；對虛回路的運行狀態(tài)以及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的運行狀態(tài)進行評估；當(dāng)二次設(shè)備出現(xiàn)問題的時候或者是當(dāng)繼電保護動作出現(xiàn)故障的時候，專家系統(tǒng)回京智能化的診斷，然后根據(jù)這些信息對精準(zhǔn)地定位到二次裝置的硬件或者是回路發(fā)生故障之處。

3 故障診斷

3.1 故障診斷的模型

智能變電站的特點就是使用更加智能化的裝置對故障信息進行搜尋以及處理，而其中最為重要的就是兩個系統(tǒng)及在線監(jiān)測系統(tǒng)以及故障診斷系統(tǒng)。在二次設(shè)備發(fā)生故障之后，設(shè)備的各個地方會出現(xiàn)大量的報警信息，不論是智能設(shè)備本身會出現(xiàn)，還包括通信報文也會出現(xiàn)大量的報警信息。而智能變電站所具有的在線監(jiān)測系統(tǒng)和故障診斷系統(tǒng)將會立刻做出反應(yīng)，在線監(jiān)測系統(tǒng)負責(zé)獲取這些報警信息并將其發(fā)送到故障診斷系統(tǒng)，然后故障診斷系統(tǒng)會進行分析處理。這兩個系統(tǒng)之中的在線監(jiān)測系統(tǒng)較為復(fù)雜具體上可以分為四個層級，第一層級是會將所搜集到的故障信息做一個基礎(chǔ)的診斷；第二層級是通過三個診斷方式進行診斷評價：對時信息診斷、自檢信息診斷、通信報文診斷；第三個層級就是將三種診斷方式進行一個綜合診斷；第四個層級就是將最終的診斷結(jié)果輸出。

3.2 故障診斷系統(tǒng)具有的功能

針對不同的故障現(xiàn)象及其特征，采取相適應(yīng)的措施進行診斷，具體有四種診斷方式：

第一種是自檢信息進行診斷，這一種診斷方式之中可以按照診斷目標(biāo)的對象不同進行進一步的分類，可以分為兩類，一類是診斷的對象是對設(shè)備進行診斷，另一類診斷的對象是設(shè)備通信過程中。前者造成故障的因素的類型有很多，比如說檢修壓板故障、采樣回路CT斷線等會造成保護裝置失去效果。一個裝置出現(xiàn)問題將會影響全局，但是使用自檢信息診斷就可以將自身所存在的不足進行精準(zhǔn)地判斷，而設(shè)備功能異常的主要信息源頭就是來自于此。智能變電站中很多功能都是靠信息傳輸來實現(xiàn)的，包括其中的測量、安全保護以及控制等等，通信網(wǎng)絡(luò)是一種數(shù)字化的形式，傳輸系統(tǒng)之中采樣、閉鎖以及跳閘等信息都通過此進行傳導(dǎo)。如果想要使得站內(nèi)的報文發(fā)送能夠很精確，就必須要保證設(shè)備一直處于一種正常的運行狀態(tài)，所以如果設(shè)備通信出現(xiàn)中斷的狀態(tài)，就將會導(dǎo)致整個裝備出現(xiàn)故障，而設(shè)備自檢功能在這個時候就能發(fā)揮重要作用，一方面能夠?qū)崿F(xiàn)精準(zhǔn)地監(jiān)控光纖端口收發(fā)工作，并提高工作的效率，另一方面當(dāng)檢測到報文通道出現(xiàn)故障信息的時候，就會發(fā)出報警信息，這樣就能夠準(zhǔn)確地判斷設(shè)備通信終端的情況。

第二種指的是對時信息的診斷，這種診斷方式主要針對的是當(dāng)發(fā)現(xiàn)設(shè)備出現(xiàn)對時方面的故障，出現(xiàn)這種情形的主要原因有可能是對時服務(wù)以及時間跳變偵測等方面出現(xiàn)異常情況的時候，將上述的信息進行整合以及綜合的分析，然后來確定出現(xiàn)故障的設(shè)備。

第三種指的是通信報文診斷，如果在線監(jiān)測系統(tǒng)檢測到通信報文中的報文誤碼率升高、流量顯示不正常、丟包數(shù)增加等等情況發(fā)生，這個時候會發(fā)出報警信息，如果不能夠在第一時間進行處理的話，那么將會對整個通信網(wǎng)絡(luò)造成巨大的影響，對整個變電站的運行也會造成不利的影響。

第四種主要是綜合診斷，這種診斷方式的核心就是在線監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)會搜集一系列的報警信息，比如對時報警信息、通信報文報警信息、自檢報警信息等等，這樣能夠?qū)χ悄茏冸娬镜亩卧O(shè)備包括保護單元、測控裝置以及智能終端等等進行故障上的分析。

4 結(jié)語

目前智能變電站正在不斷地發(fā)展，技術(shù)也不斷成熟，其具有的信息也在不斷地豐富，尤其是各類IED信息模型之中包含的信息內(nèi)容在不斷擴充，這些都給智能變電站的進一步發(fā)展提供了機會，尤其是本文之中所提到的關(guān)于二次設(shè)備的故障診斷以及在線監(jiān)測技術(shù)。如果想要智能發(fā)電站能夠正常的運行，就要做好對智能變電站之中的二次設(shè)備的故障診斷的工作，其中需要格外注意的就是做好在線監(jiān)測工作，實現(xiàn)對二次系統(tǒng)之中的具體運行狀況的精準(zhǔn)掌控，發(fā)揮智能變電站具有的優(yōu)勢，促進電力企業(yè)的進一步發(fā)展。