馬昊

摘要：電力二次設備的穩(wěn)定運行是確保電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的基礎。傳統(tǒng)的二次檢修策略多依賴于工作人員經(jīng)驗，缺乏理論依據(jù)，檢修不足檢修過剩的問題頻繁發(fā)生。狀態(tài)檢修是智能變電站二次設備檢修方式的必然選擇。論文結合一次設備狀態(tài)檢修方法和智能變電站二次設備的特點，提出了智能變電站二次設備的狀態(tài)檢修方法，并詳細分析了狀態(tài)信息監(jiān)測、故障診斷和狀態(tài)評價方法的各個環(huán)節(jié)。

1.1導言

實現(xiàn)電氣二次設備狀態(tài)檢修研究，采取先進的技術手段進行二次設備管理方法的改進，完成二次設備科學化、制度化以及程序化的狀態(tài)檢修具有以下幾個方面的實際意義：

1）有效減輕對電網(wǎng)的損害，大大減少盲目停電的幾率，提高電力企業(yè)經(jīng)濟效益；

2）能夠對系統(tǒng)故障及時診斷，協(xié)助電力人員有針對性的有效排除故障，大大提升供電系統(tǒng)的可靠性；

3）對電力設備準確地進行壽命評估與安全評價，確保系統(tǒng)始終在可控范圍內。

2 智能變電站二次設備狀態(tài)監(jiān)測

狀態(tài)檢修就是以利用各種傳感技術和自檢技術對設備進行狀態(tài)監(jiān)測為基礎，以對獲得的狀態(tài)信息進行全面采集和綜合分析，并結合二次設備運行、試驗、檢修的歷史資料、設備基礎資料、家族性資料等等信息根據(jù)設備的運行狀況預測設備狀況發(fā)展趨勢、預知設備故障、發(fā)現(xiàn)設備缺陷為重要手段，以進行設備狀態(tài)評估、風險評估，制定更加科學、更加經(jīng)濟的檢修策略（檢修時間和檢修項目）為最終目的。智能變電站二次設備系統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)測范圍就是站控層、間隔層以及過程層之間的聯(lián)系，如智能組件輸入一致性信息、雙重化合并單元、保護電流與測量電流一致性信息、跳閘回路自檢信息、網(wǎng)絡工作狀態(tài)信息、裝置自檢信息等，從而實現(xiàn)了智能變電站告警及分析決策，為二次系統(tǒng)狀態(tài)檢修提供了有力的信息基礎。其中主要監(jiān)測信息包括以下幾個方面[3]。

2.1 故障錄波信息

故障錄波系統(tǒng)是進行電網(wǎng)故障診斷的“黑厘子”，所采集的信息包括電網(wǎng)的模擬量信息、變電站內相關斷路器的狀態(tài)信息、所有保護裝置的出口跳鬧信息、各種保護裝置的定值、保護動作事件等，故障錄波器在系統(tǒng)故障時根據(jù)所設定的時間記錄并生成相應的故障文件，一般含故障前、故障時、故障后重合鬧及重合鬧于故障或重合成功的完整過程。

2.2 綜合報警信息

變電站故障診斷重點關注所設計的綜合性自動化系統(tǒng)的相關故障報警信息，主要是通過故障特征信息推斷相關故障設備及故障原因[33]。故障診斷所需告警主要有保護裝置異常；合并單元異常；測控裝置異常；幵關機構異常信號；交流電源故障；直流電源故障等。

1）IED裝置異常告警

開關智能組件、測控裝置、保護裝置以及合并單元四部分是IED裝置的重要組成部分，其工作狀態(tài)信息在二次系統(tǒng)故障診斷中也是最為重要的。

2）斷路器在線監(jiān)測告警

針對斷路器及其操作機構，控制回路的工況和主要運行參數(shù)，采用斷路器進行監(jiān)視，一旦檢測到異常信號便立即發(fā)出告警信號。

3）電源系統(tǒng)告警

直流系統(tǒng)及交流系統(tǒng)是變電站兩種用電源系統(tǒng)，任何電源系統(tǒng)出現(xiàn)故障均有可能導致變電站內部電力設備功能失效，這需要對電源告警信息進行詳細分析。

2.3通信網(wǎng)絡在線監(jiān)視信息

通信網(wǎng)絡監(jiān)視分為物理連接監(jiān)視、終端監(jiān)視、網(wǎng)絡配置監(jiān)測及邏輯連接監(jiān)視。

（1）物理連接監(jiān)視

物理連接與通信協(xié)議無關，是反映通信介質（如光纖）和網(wǎng)絡接口的運行狀況。因此物理連接監(jiān)視主要是監(jiān)視物理連接的健康狀況。

（2）終端監(jiān)視

在終端內植入“軟件傳感器”，通過終端的自檢能力實現(xiàn)對終端運行情況進行監(jiān)視。

（3）網(wǎng)絡配置監(jiān)視

配置錯誤或是物理裝S的加入或退出均可能導致網(wǎng)絡拓撲結構發(fā)生較大的變化。因此，從網(wǎng)絡的角度對配置進行監(jiān)視，若監(jiān)測到網(wǎng)絡拓撲結構發(fā)生變化，則告警信號立即被觸發(fā)。

（4）邏輯連接監(jiān)視

網(wǎng)絡分析主機需要對變電站內基于IEC 61850協(xié)議的通信全過程進行報文監(jiān)視及詳細分析，其主要包括MMS通信、GOOSE通信和SV采樣值通信的記錄報文分析，并給出相關的分析結果。

3 故障診斷方法

故障診斷過程是二次設備狀態(tài)檢修當中最重要的環(huán)節(jié)，故障診斷技術通過結合專家知識庫當中儲存大量相關領域經(jīng)驗與知識，建立在前述的狀態(tài)信息監(jiān)測的基礎上，對二次設備運行狀態(tài)信息進行提取，最后以一定的決策方式判斷、推理信息內在意義，判斷故障是否存在，如故障存在，進一步確定故障出現(xiàn)的位置、原因及其性質，得出正確的結論，對檢修計劃進行指導[4]。

3.1處理報警信息：監(jiān)控主站按照報警信息的類型將實時信息、歷史信息以及設備運行狀態(tài)信息進行分類處理。對保護的健康水平進行分析，通過對實時報警信息的綜合分析確認設備的狀態(tài)。

3.2 信息確認：為確認報警信息的可信度，采用繼電保護工程師站的控制功能，下發(fā)控制命令至子站保護裝置進行確認。

3.3 專家分析系統(tǒng)的構建：根據(jù)接收到的保護裝置報警信息及其相關設備信息，采用一定的推理規(guī)則推理分析，再結合工作人員的的經(jīng)驗對診斷保護裝置的異常進行推斷。這種分析過程采用數(shù)學表達式無法描述，而運用計算機人工智能能夠對處理這類問題的過程進行模擬，在融合人的經(jīng)驗的同時具備一定的學習能力。

3.4故障診斷定位

1）對報警報文進行分析；

2）二次設備故障點的定位，采用保護工程師站對保護裝置的硬件、運行參數(shù)以及二次回路的狀態(tài)變化進行監(jiān)測；

3）二次設備故障點性質分析，通過多對保護裝置、相關保護以及電網(wǎng)的運行參數(shù)的運行狀態(tài)綜合分析故障點性質。

3.5知識庫建立

3.5.1規(guī)則庫：規(guī)則庫是指推理規(guī)則診斷的依據(jù)，如下為幾種類型的規(guī)則：

1）廠站系統(tǒng)的復位啟動

2）廠站報文的誤發(fā)

3）二次系統(tǒng)交流回路異常

4）直流系統(tǒng)電壓異常

3.5.2資料庫

1） 靜態(tài)資料庫：圖紙、說明書及其保護配置。

2） 動態(tài)資料庫：設備缺陷、運行定值、運行狀態(tài)及其相關的跳閘邏輯。

3） 運行資料庫：保護裝置動作歷史記錄及其行為評價，歷史告警信息報文，設備故障時的啟動情況。

4） 運行經(jīng)驗：自檢報警過程中對保護裝置的運行情況的影響及其處理方式，對故障診斷、校核自檢報文可信度記錄。

4.二次設備狀態(tài)評價方法

目前已有大量文獻對電氣設備狀態(tài)評價進行了研究分析，但由于我國的電氣設備狀態(tài)評價技術起步較晚，其研究仍還處于摸索階段。

4.1層次分析法

由于層次分析法具有將定性和定量分析結合、所需定量數(shù)據(jù)信息較少、便于理解、系統(tǒng)化等優(yōu)點，合適于確定狀態(tài)評價體系的指標權重。

4.2設備評分法

國內通過首先在電網(wǎng)內部推行《輸變電設備狀態(tài)檢修試驗規(guī)程》以及主要電氣設備的狀態(tài)評價導則促進狀態(tài)檢修的進程推進。根據(jù)該導則規(guī)定，由部件評價和整體評價兩部分組成設備的狀態(tài)評價。

4.3模糊評價法

模糊評價法是將模糊數(shù)學以及模糊統(tǒng)計方法應用到設備的評價過程當中，綜合考慮評價設備的各個影響因素，通過模糊評判的標準化處理設備的狀態(tài)評價指標后，得出隸屬度向量，對所有的評價指標的隸屬度向量進行合成，最終得到設備的綜合評價結果。

參考文獻

[1]高翔.智能變電站技術[M].北京：中國電力出版社，2012.4

[2]伍軼君.談繼電保護可靠性與檢修[J].中國科技財富，2009， 33（2）：11-14.

[3]康曉.淺談電力設備的狀態(tài)檢修[J].科技咨詢導報2007， 24（3）：1-4.

[4]余國平.電力設備狀態(tài)檢修技術的應用[J].四川建材，2006， （7）：11-13