吳飛

摘要：本文簡(jiǎn)要分析了智能變電站體系結(jié)構(gòu)，強(qiáng)調(diào)了智能變電站二次設(shè)備的故障診斷方法，并從智能變電站二次設(shè)備的故障診斷作為切入點(diǎn)，從自檢信息、對(duì)時(shí)信息、報(bào)文通信、以及綜合診斷等方面進(jìn)行分析，希望能為相關(guān)領(lǐng)域的工作人員提供參考。

關(guān)鍵詞：智能變電站;二次設(shè)備;故障診斷

引言

隨著智能變電站大規(guī)模投入使用，極大地緩解了用電緊張的問(wèn)題，讓電力系統(tǒng)趨于穩(wěn)定狀態(tài)?，F(xiàn)今，智能變電站已經(jīng)成為智能電網(wǎng)的重要支柱。但目前為止智能變電站依然存在諸多問(wèn)題，而二次系統(tǒng)故障診斷方法，能有效解決這些問(wèn)題。

1.智能變電站體系結(jié)構(gòu)

在實(shí)際應(yīng)用中，智能變電站的核心是由內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，主要為智能變電站提供信息共享的功能，因此內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)對(duì)于智能變電站來(lái)說(shuō)是特殊的，無(wú)法被取代的，其重要性不言而喻。在變電過(guò)程層中，可以通過(guò)GOOSE和SV技術(shù)做到通信，因此內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的合理性變得尤為重要，甚至?xí)r刻影響著繼電保護(hù)的時(shí)效性和可靠性。根據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，在IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)中，智能變電站的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)是由站控層、間隔層、過(guò)程層共同組成。而在間隔層與站控層之間的網(wǎng)絡(luò)為站控層網(wǎng)絡(luò)，在過(guò)程層和間隔層之間的網(wǎng)絡(luò)為過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)[1]。三者之間相互聯(lián)系，相互協(xié)同，一起構(gòu)成了智能變電站的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)體系，這種體系被俗稱為三層兩網(wǎng)，也正是通過(guò)這個(gè)體系，智能變電站才得以實(shí)現(xiàn)，并且迅速普及。

首先，過(guò)程層位于整個(gè)體系的最底層，由智能設(shè)備作為輔助搭配上一次設(shè)備組成，主要的功能有配電、變電、輸電、控制和保護(hù)等，保證電網(wǎng)的合理運(yùn)行。其次間隔層和過(guò)程層一樣，都處于輔助層，但與過(guò)程層所在的最底層不同，間隔層位于整個(gè)體系的核心地帶，主要由測(cè)控設(shè)備、保護(hù)設(shè)備、故障錄波設(shè)備、電能測(cè)量設(shè)備等組成。最后，站控層位于整個(gè)體系的最頂層，由自動(dòng)化系統(tǒng)搭配通信系統(tǒng)組成，在二者的搭配下，負(fù)責(zé)整個(gè)變電站設(shè)備的測(cè)量、控制、采集監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)、同步相位采集等。

2.智能變電站二次設(shè)備的故障診斷

2.1自檢信息診斷

在實(shí)際工作中，使用的較為普通的方法便是自檢信息診斷法，根據(jù)診斷目標(biāo)的不同，可以大致將診斷分成兩部分，一部分是功能異常診斷，主要是針對(duì)智能變電站設(shè)備，通過(guò)對(duì)自身設(shè)備的檢測(cè)，尋找問(wèn)題的源頭，完成故障診斷。第二部分為通信中斷診斷，主要是針對(duì)通信過(guò)程的檢測(cè)，通過(guò)自檢功能監(jiān)視收發(fā)功率和報(bào)文故障時(shí)發(fā)出的告警信息來(lái)查詢故障[2]。在實(shí)際工作中，智能變電站設(shè)備出現(xiàn)故障的因素有很多，出現(xiàn)的問(wèn)題也是多種多樣的，如保護(hù)裝置失效，變壓器出現(xiàn)損壞等出現(xiàn)問(wèn)題，通常來(lái)說(shuō)，會(huì)讓整個(gè)智能變電站的系統(tǒng)功能下降，很難找到故障的源頭，但是如果采用自檢信息診斷，則可以有效防止此類問(wèn)題的發(fā)生，能夠精準(zhǔn)地判斷出設(shè)備故障的源頭，找出功能出現(xiàn)異常的原因，在源頭上采取補(bǔ)救措施，解決故障問(wèn)題。而且使用自檢信息診斷有其顯著的優(yōu)勢(shì)，一方面可以對(duì)自身設(shè)備起到監(jiān)控效果，保證各項(xiàng)設(shè)備可以正常運(yùn)轉(zhuǎn)。另一方面一旦出現(xiàn)故障問(wèn)題，可以立刻反應(yīng)過(guò)來(lái)，接收故障信息，尋找故障源頭。例如：如果某智能變電站在設(shè)備運(yùn)行當(dāng)中，突然出現(xiàn)信號(hào)中斷的情況，導(dǎo)致智能變電站無(wú)法傳輸以及接收信息。要想恢復(fù)到理想狀態(tài)，便可以通過(guò)自檢信息診斷的方法，排除出信號(hào)中斷的原因，從根源上入手解決問(wèn)題，以防止長(zhǎng)時(shí)間信號(hào)中斷導(dǎo)致設(shè)備故障。

2.2對(duì)時(shí)信息診斷

當(dāng)智能變電站在檢測(cè)到設(shè)備對(duì)時(shí)發(fā)生異常的時(shí)候，便可以采用對(duì)時(shí)信息診斷的方法來(lái)對(duì)整個(gè)設(shè)備進(jìn)行診斷，將智能變電站上的時(shí)鐘設(shè)備和被測(cè)設(shè)備之間進(jìn)行比較，找出設(shè)備時(shí)鐘的誤差，判斷智能變電站上的設(shè)備時(shí)鐘是否正常。通常造成這些原因有可能是來(lái)自被授時(shí)設(shè)備對(duì)時(shí)信號(hào)異常，亦或者是對(duì)時(shí)服務(wù)異常、甚至是時(shí)間跳變偵測(cè)異常，這些因素的發(fā)生都會(huì)導(dǎo)致智能變電站對(duì)時(shí)發(fā)生異常。除此之外，也可能因?yàn)橹悄茏冸娬旧系臅r(shí)鐘設(shè)備并沒(méi)有處于同一時(shí)間，導(dǎo)致智能變電站之間的信息無(wú)法同步。亦或者因?yàn)樽冸娬驹谶\(yùn)行高級(jí)應(yīng)用時(shí)，各項(xiàng)信息數(shù)據(jù)位于不同時(shí)間斷面，進(jìn)而也會(huì)產(chǎn)生對(duì)時(shí)異常發(fā)生。針對(duì)不同的對(duì)時(shí)異常所采用的診斷方式也就不同，一般來(lái)說(shuō)對(duì)時(shí)信息診斷分為兩種，一種為對(duì)時(shí)狀態(tài)自檢，利用智能變電站中以及存在的對(duì)時(shí)信息，時(shí)刻監(jiān)視設(shè)備的時(shí)鐘。另一種為時(shí)鐘偏差測(cè)量，通過(guò)各設(shè)備時(shí)鐘的比較，從設(shè)備的外部進(jìn)行監(jiān)測(cè)。例如：某智能變電站發(fā)生故障，如果在發(fā)生故障時(shí)，變電站上的故障錄波時(shí)鐘與變電站設(shè)備的時(shí)鐘并沒(méi)有同步，進(jìn)而會(huì)導(dǎo)致錄波時(shí)所記錄的數(shù)據(jù)會(huì)與真實(shí)數(shù)據(jù)產(chǎn)生誤差，無(wú)法作為故障分析的數(shù)據(jù)，這個(gè)時(shí)候便可以通過(guò)對(duì)時(shí)信息診斷，找出變電站問(wèn)題的根源，將二者的實(shí)際調(diào)整為同步狀態(tài)。

2.3通信報(bào)文診斷

通信報(bào)文診斷和自檢信息診斷一樣，都是在實(shí)際應(yīng)用中經(jīng)常用到的一種診斷方法，不過(guò)與自檢信息診斷不同，通信報(bào)文診斷一般用在監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、檢查報(bào)文的具體內(nèi)容、查找故障的通信單元、以及流量顯示不正常等特殊情況。這是因?yàn)樯鲜鰩追N情況的發(fā)生，通常都是因?yàn)橹悄茈娮釉O(shè)備以及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備出現(xiàn)故障的前兆。所以才會(huì)用通信報(bào)文一直監(jiān)測(cè)智能變電站的系統(tǒng)與通信上，一旦檢測(cè)到變電站的報(bào)文誤碼率有了明顯的增加、亦或者丟包數(shù)量增加，流量傳輸發(fā)生異常，報(bào)文通信便會(huì)立刻發(fā)出警告，相關(guān)人員便可以根據(jù)警告進(jìn)行探查，找到問(wèn)題的原因，將問(wèn)題解決。如果相關(guān)人員不能及時(shí)處理這些警告，便會(huì)導(dǎo)致通信網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障，甚至影響智能變電站的正常運(yùn)行。例如：某智能變電站的通信鏈路突然開(kāi)始頻繁斷線，使得變電站信息無(wú)法及時(shí)傳達(dá)，通信報(bào)文便會(huì)檢測(cè)出這些異常狀況，然后根據(jù)以往的信息進(jìn)行對(duì)比處理，隨后將監(jiān)測(cè)出的這些異常，通過(guò)IED的特征信息進(jìn)行比對(duì)，并分析IED的行為，診斷出是智能變電站的智能電子設(shè)備出現(xiàn)了故障，最后提醒相關(guān)人員，防止出現(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)故障等問(wèn)題。

2.4綜合診斷

與上述三種診斷不同，綜合診斷屬于全過(guò)程的診斷方法，是對(duì)上述三種診斷結(jié)果進(jìn)行綜合，對(duì)比分析出故障的設(shè)備。與其余診斷方法相比，綜合診斷方法更加系統(tǒng)和全面，涉及的種類更多，主要負(fù)責(zé)對(duì)各種二次設(shè)備進(jìn)行故障檢測(cè)。而促使其這樣的原因?yàn)樗暮诵哪K是在線監(jiān)測(cè)，借助在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，綜合診斷便可以如自檢信息診斷、對(duì)時(shí)信息診斷一樣，將收集到的信息進(jìn)行自動(dòng)歸類劃分，在發(fā)現(xiàn)異常時(shí)檢測(cè)故障的源頭。而且相比較自檢信息診斷和對(duì)時(shí)信息診斷，綜合診斷有其獨(dú)有的優(yōu)勢(shì)，除了上述所說(shuō)的，還具有保護(hù)二次設(shè)備，防止故障繼續(xù)擴(kuò)大。甚至還可以進(jìn)行控制裝置保護(hù)以及智能終端檢測(cè)等[3]。例如：某智能變電站的保護(hù)裝置出現(xiàn)了故障，保護(hù)裝置作為保護(hù)變電站線路以及一次設(shè)備的重要二次設(shè)備，它的情況則直接影響著智能變電站保護(hù)功能的好壞，但作為重要的二次設(shè)備，如果依靠自檢信息診斷或者通信報(bào)文診斷，都可能在診斷過(guò)程中加重設(shè)備的損壞。所以這時(shí)便需要用到綜合診斷的方法，因?yàn)槠渥陨淼膬?yōu)勢(shì)，綜合診斷可以在設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，將監(jiān)測(cè)到的信息進(jìn)行整合歸納，找出出現(xiàn)故障的設(shè)備。然后把變電站內(nèi)部的單元進(jìn)行合并，將采集到的故障電壓以SV報(bào)文形式傳遞給保護(hù)裝置，并發(fā)出GOOSE跳閘報(bào)文，對(duì)保護(hù)裝置形成保護(hù)，等待相關(guān)人員維修。

結(jié)論：綜上所述，為實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)穩(wěn)定，智能變電站合理運(yùn)行。電力企業(yè)應(yīng)該大力加強(qiáng)智能變電站建設(shè)，同時(shí)加強(qiáng)對(duì)設(shè)備故障診斷的監(jiān)測(cè)，從而做到當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，可以快速作出診斷，找到故障的設(shè)備，及時(shí)修復(fù)。

參考文獻(xiàn)：

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