呂穎利

(濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 濟(jì)源 459000)

1 故障定位的技術(shù)原理

1.1 基本原理

基于信息綜合判斷，智能變電站的網(wǎng)絡(luò)通信故障定位技術(shù)原理可以大致分為以下幾點(diǎn)：

故障定位技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)監(jiān)視路徑是通過變電站自網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來鏈路提供的，是功能層和邏輯接口模型的結(jié)合體，并同時(shí)允許多種功能在多個(gè)智能電子設(shè)備(IED)中分布實(shí)現(xiàn)，功能和IED同時(shí)具有多向性和開放性的信息交換服務(wù)機(jī)制，多樣化實(shí)現(xiàn)功能通信，因此為網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的監(jiān)視提供了多條監(jiān)視路徑。

在IEC61850標(biāo)準(zhǔn)體系中規(guī)定，智能變電站的網(wǎng)絡(luò)通信狀態(tài)監(jiān)視規(guī)范包括信息模型和信息交換，而以上2種必須采用ACSI基本信息模型和ACSI信息交換來建設(shè)和規(guī)范，以便達(dá)到故障定位的及時(shí)性和準(zhǔn)確程度。

基于信息綜合判斷，對(duì)智能化變電站故障定位技術(shù)實(shí)現(xiàn)所需的功能模塊進(jìn)行梳理和研發(fā)設(shè)置，保障定位技術(shù)功能多樣化，監(jiān)控方式多元化，同時(shí)共享信息和結(jié)果。

智能變電站中網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用對(duì)于其網(wǎng)絡(luò)通信故障的定位也提供了必要條件，智能變電站的所有網(wǎng)絡(luò)接口和接口信息都要計(jì)入定位系統(tǒng)范圍內(nèi)進(jìn)行管理，為定位故障提供基礎(chǔ)信息。

1.2 故障判斷依據(jù)

在智能變電站過程層的網(wǎng)絡(luò)通信中，每一個(gè)訂閱信息都是獨(dú)立發(fā)布的，其判斷依據(jù)就是訂閱數(shù)據(jù)的間隔長短或者楨序排號(hào)?；谶^程層中的數(shù)據(jù)源庫，信息的多渠道輸送得以實(shí)現(xiàn)。在故障判斷的過程中，主要涉及GOOSE通信和SV通信的信息中斷判斷。如果要達(dá)到對(duì)故障位置的準(zhǔn)確定位，可以進(jìn)行連續(xù)性地多次發(fā)送GOOSE通信信息，發(fā)送時(shí)間隔時(shí)間可自行設(shè)置，一般是允許時(shí)間的整數(shù)倍，而允許時(shí)間就是判斷故障位置通信信息是否斷鏈的最基本條件。

1.3 故障定位的技術(shù)要求

在IEC61850的標(biāo)準(zhǔn)體系中，智能變電站的定位技術(shù)必須要依托于變電站監(jiān)控系統(tǒng)過程層設(shè)備的監(jiān)視，如表1中所示，這樣一來，不僅檢測(cè)設(shè)備狀態(tài)安全可靠，在判斷故障類型方面也能夠有了具體細(xì)致的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)對(duì)于智能變電站的監(jiān)視功能也更為持續(xù)和可靠。

1.4 智能變電站的故障定位接口信息

智能變電站的故障定位技術(shù)對(duì)于網(wǎng)絡(luò)的端口有著明確的標(biāo)準(zhǔn)要求，只要接口位置準(zhǔn)確無誤，接收信息通暢，就能夠及時(shí)并有效地記錄各層網(wǎng)絡(luò)的位置和接收到的故障信息，進(jìn)行準(zhǔn)確定位。如表2所示。

表1 智能變電站過程層設(shè)備狀態(tài)監(jiān)視

表2 過程層交換網(wǎng)絡(luò)接口位置及信息

2 故障定位的功能模塊

2.1 預(yù)處理信息模塊

在進(jìn)行智能變電站的網(wǎng)絡(luò)通信故障定位時(shí)，由于監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控類型比較全面，大量的不同種類信息訂閱會(huì)不斷集中返回，返回的信息種類非常多，不僅多數(shù)與變電站的網(wǎng)絡(luò)通信故障判斷無關(guān)，甚至還存在大量的錯(cuò)誤信息，加大了系統(tǒng)判斷篩選故障定位的難度，極大地影響了故障定位的精準(zhǔn)度，降低了故障定位系統(tǒng)的工作效率。而在系統(tǒng)中設(shè)置預(yù)處理信息的模塊，就可以對(duì)返回的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行智能識(shí)別和分析處理，過濾或刪除與故障定位分析無關(guān)的信息，同時(shí)對(duì)故障數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，以達(dá)到故障定位分析的目的。

故障定位分析主要包括故障數(shù)據(jù)處理和故障類型智能處理2個(gè)模塊單元。故障數(shù)據(jù)處理主要工作內(nèi)容是將監(jiān)控系統(tǒng)返回的數(shù)據(jù)進(jìn)行分情況處理(處理的方法主要包括濾波、時(shí)域分析、頻域分析和平均處理等)，同時(shí)提取出不同數(shù)據(jù)的不同特征值，以此來提供給系統(tǒng)判斷是否出現(xiàn)數(shù)據(jù)故障。故障類型智能處理主要工作內(nèi)容是對(duì)上一層處理后的故障數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，主要根據(jù)其提取出的不同特征值來分出如動(dòng)作、狀態(tài)等信息類型。

2.2 元件診斷模塊

元件診斷模塊是智能化變電站故障定位系統(tǒng)診斷設(shè)備的核心模塊，主要涉及故障診斷和預(yù)測(cè)故障位置、故障發(fā)生時(shí)間和故障類型趨勢(shì)的工作內(nèi)容。元件診斷模塊主要包括變壓器元件診斷、斷路器元件診斷和線路元件診斷等幾個(gè)小模塊，不僅負(fù)責(zé)診斷各個(gè)元件所出現(xiàn)的故障問題，還可以對(duì)故障趨勢(shì)、故障即將發(fā)生的時(shí)間和位置進(jìn)行評(píng)估和預(yù)測(cè)。每一個(gè)診斷模塊都是獨(dú)立的，如果斷路器發(fā)生故障或者線路和變壓器發(fā)生故障時(shí)，其相應(yīng)的元件診斷模塊就會(huì)啟動(dòng)，并將故障信息即時(shí)發(fā)回接口預(yù)警，以便及時(shí)排故。

智能化變壓器的故障診斷難度較高，其故障的引起原因多種多樣，同時(shí)也不是固定的一種原因引起一種現(xiàn)象，所以判斷起來較為困難。而變壓器元件診斷是根據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的油色譜信息反饋來診斷是否發(fā)生故障的，當(dāng)變壓器油中溶解氣體的濃度不同，故障發(fā)生的類型和位置也不同，如氫氣濃度過高就說明故障是局部放電，一氧化碳濃度過高就是高溫過熱故障等。

斷路器元件診斷能夠在線監(jiān)測(cè)斷路器的RM文件信息，同時(shí)結(jié)合網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控反饋信息，來對(duì)斷路器元件故障類型和位置進(jìn)行判斷。當(dāng)其發(fā)生故障時(shí)，斷路器的線圈電流、開關(guān)體積波形或是儲(chǔ)能時(shí)間就會(huì)呈現(xiàn)不正常狀態(tài)，很有可能是設(shè)備接觸不良和機(jī)械故障等。

線路元件故障診斷的主要目的就是定位線路的故障，其通過提取故障的波形數(shù)據(jù)來確定線路故障類型，然后自行選擇合適方法來對(duì)故障位置進(jìn)行定位。同時(shí)對(duì)技術(shù)系統(tǒng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分解尺度自動(dòng)性訓(xùn)練，在滿足系統(tǒng)可靠安全的前提條件之下分解信號(hào)至單個(gè)尺度，從而提升系統(tǒng)的保護(hù)速度。

2.3 決策模塊

決策模塊在故障定位的系統(tǒng)中也是必備模塊之一。決策模塊會(huì)影響系統(tǒng)模塊之間的步驟進(jìn)行，也會(huì)對(duì)最終故障定位結(jié)果產(chǎn)生影響，所以決策模塊應(yīng)該包括2個(gè)職能，一個(gè)是初步?jīng)Q策，一個(gè)是綜合決策。初步?jīng)Q策先于元件診斷做出，當(dāng)元件診斷模塊工作完成后，綜合決策職能生效，全面分析后做出最終的故障分析判斷。

3 故障定位的技術(shù)實(shí)現(xiàn)流程

首先，站控層的實(shí)現(xiàn)流程，先利用SCD工具與應(yīng)用子網(wǎng)構(gòu)成裝置和交換機(jī)的端口，同時(shí)依照MMS網(wǎng)的不同狀態(tài)和接口信息組態(tài)來對(duì)不同的故障位置進(jìn)行判斷。具體流程是：SCD工具→子網(wǎng)組網(wǎng)表→交換機(jī)、裝置端口→MMS網(wǎng)狀態(tài)、接口信息組態(tài)→網(wǎng)絡(luò)通信故障定位。

其次，過程層的實(shí)現(xiàn)流程。在站控層的流程基礎(chǔ)上多了端子連接的技術(shù)問題，所以要在流程中增加裝置連接圖來實(shí)現(xiàn)對(duì)故障具體位置的確定。具體可分為2個(gè)流程：a.SCD工具→子網(wǎng)組網(wǎng)表→交換機(jī)、裝置端口→過程層網(wǎng)狀態(tài)、接口信息組態(tài)→網(wǎng)絡(luò)通信故障定位；b.SCD工具→虛端子圖→裝置鏈路圖→過程層網(wǎng)狀態(tài)、接口信息組態(tài)→網(wǎng)絡(luò)通信故障定位。a與b 2條路徑在故障定位的過程中是具有同行性的，與站控層的實(shí)現(xiàn)流程基本一致，滿足系統(tǒng)故障定位的基本要求。

4 結(jié)語

由以上討論可以看出，智能化變電站的網(wǎng)絡(luò)通信故障定位技術(shù)，必須要基于信息綜合判斷，設(shè)置多個(gè)故障診斷模塊，同時(shí)要充分考慮站控層和過程層的流程要求，對(duì)鏈路路徑之間的關(guān)系進(jìn)行細(xì)致分析，要依照國家IEC61850的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范來執(zhí)行，并符合變電站的行業(yè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)要求?；谛畔⒕C合判斷的智能化變電站故障定位技術(shù)不僅提出了監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)獲取故障信息的具體實(shí)踐方法，也為智能化變電站的故障定位提供了前期的故障評(píng)估和后期的技術(shù)支持，在實(shí)際應(yīng)用中取得了良好的效果反饋。