智能变电站二次设备在线监测与故障诊断技术

文/李清 吴奇 余妍 孟婕

目前智能变电站已经被大规模地投入到电力系统运行中，其对于整个电力系统十分重要，并且所占的比例呈现出一个增长的趋势，这就意味着这项技术能够成为电力系统发展的未来潮流。但是这之中也存在一些问题，比如在智能变电站中，主要采用的技术是通信以及网络技术，这就会导致对于变电站的运行维护在一定程度上变得更加能以控制，那么如何既能使得智能变电站的优势被充分发挥出来，又能够精准地控制二次系统实施运行情况，这一问题已经引起广大电力工作者的重视。因此，本文就针对智能变电站二次设备在线监测以及故障诊断技术进行具体的研究，首先针对在线监测和故障诊断技术体系架构进行细致的研究，然后再着重研究其中的在线监测的单元以及故障诊断之中的模型，发现其中存在问题，并提出一些有效的解决方案。

1 智能变电站二次设备在线监测与故障诊断技术体系的架构

该技术体系的系统架构是由很多模板组成的，比如说：故障诊断装置、在线状态监测、调度技术支持系统、通信链路监视等等，其组成部分主要包括两个部分，包括管理单元以及数据采集单元，其中管理单元指的就是通过站控层网络来获取一些设备的信息和相应的一些网络数据，并且还要通过专家系统，将所获得的一些信息进行较为综合化的分析处置；而数据采集单元主要是指通过过程网络来获得网络数据信息以及相关设备的信息，这两个单元共同组成变电站的二次设备状态检测和诊断装置，然后配合作用有效实现该技术体系的功能。

2 两个在线监测单元

2.1 数据采集单元

在数据采集的这一个单元模块之中最为重要的核心功能就是采集数据信息，并且还要对过程层之中的数据内容进行系统的统计和整理。这就要求在进行过程层的网络上的信息的统计的过程之中，需要使用完整性十分强的原始的统计和报文解析分析的功能，其最主要的是为了依据配置板块，将相关的信息内容进行异常情形分析，并将这些信息根据不同的类型进行统计处理，最后需要根据之前所设计的限制的范围进行划分，将这些信息传输到管理单元内进行最终的分析。进行数据采集还需要使用交换机的功能，核心就是与交换机开展协议通信，加强对于交换机之中的实时性的信息内容的掌控，这样就有利于加强对于过程层之中的网络状态的了解，进行更为具体的分析。

2.2 数据管理单元

数据管理单元按具体功能划分主要有四种，包括二次设备的SCD模型的文件管理、二次设备和回路状态监测、二次系统可视化以及二次系统的故障诊断，如下对其进行具体的分析：

（1）二次设备的SCD模型的文件管理，这主要是指取得二次设备之中存在的有关于SCD的模型文件，包括二次设备回路网络拓扑以及虚端子连接、过程层中软压板和虚回路信息之间存在的逻辑关系，其核心还有二次系统的配置文件信息。

（2）二次设备及其回路状态的监测。首先就是要获取采集单元之中所获得的一系列信息，然后对这些信息内容进行更为精确地筛分；之后主要针对装置之中有关于二次设备回路的实时性的监测信息进行搜集并且进行细致的分类和管理，重要的是要将其中的状态信息着重显示出来；然后还要在系统之中设置一个报警提示，如果出现异常的情况就会报警提醒，然后在通过对过程层之中的网络报文的搜集对网络的通信状态进行具体的分析，最主要的是在线对报文信息的内容展开分析。

（3）二次系统的可视化问题。二次系统可视化就是指采用一种更加直观以及形象的方式展示二次设备的检修的状态和结果；还有一方面是指建立一个全站模型文件，使用这个模型就能够快速知道由新增设备自主产生出来的在线监测的信息。

（4）二次系统故障诊断。这一部分主要的功能就是进行系统的故障诊断。当系统出现异常的时候，就会发出警报信息；对虚回路的运行状态以及网络系统的运行状态进行评估；当二次设备出现问题的时候或者是当继电保护动作出现故障的时候，专家系统回京智能化的诊断，然后根据这些信息对精准地定位到二次装置的硬件或者是回路发生故障之处。

3 故障诊断

3.1 故障诊断的模型

智能变电站的特点就是使用更加智能化的装置对故障信息进行搜寻以及处理，而其中最为重要的就是两个系统及在线监测系统以及故障诊断系统。在二次设备发生故障之后，设备的各个地方会出现大量的报警信息，不论是智能设备本身会出现，还包括通信报文也会出现大量的报警信息。而智能变电站所具有的在线监测系统和故障诊断系统将会立刻做出反应，在线监测系统负责获取这些报警信息并将其发送到故障诊断系统，然后故障诊断系统会进行分析处理。这两个系统之中的在线监测系统较为复杂具体上可以分为四个层级，第一层级是会将所搜集到的故障信息做一个基础的诊断；第二层级是通过三个诊断方式进行诊断评价：对时信息诊断、自检信息诊断、通信报文诊断；第三个层级就是将三种诊断方式进行一个综合诊断；第四个层级就是将最终的诊断结果输出。

3.2 故障诊断系统具有的功能

针对不同的故障现象及其特征，采取相适应的措施进行诊断，具体有四种诊断方式：

第一种是自检信息进行诊断，这一种诊断方式之中可以按照诊断目标的对象不同进行进一步的分类，可以分为两类，一类是诊断的对象是对设备进行诊断，另一类诊断的对象是设备通信过程中。前者造成故障的因素的类型有很多，比如说检修压板故障、采样回路CT断线等会造成保护装置失去效果。一个装置出现问题将会影响全局，但是使用自检信息诊断就可以将自身所存在的不足进行精准地判断，而设备功能异常的主要信息源头就是来自于此。智能变电站中很多功能都是靠信息传输来实现的，包括其中的测量、安全保护以及控制等等，通信网络是一种数字化的形式，传输系统之中采样、闭锁以及跳闸等信息都通过此进行传导。如果想要使得站内的报文发送能够很精确，就必须要保证设备一直处于一种正常的运行状态，所以如果设备通信出现中断的状态，就将会导致整个装备出现故障，而设备自检功能在这个时候就能发挥重要作用，一方面能够实现精准地监控光纤端口收发工作，并提高工作的效率，另一方面当检测到报文通道出现故障信息的时候，就会发出报警信息，这样就能够准确地判断设备通信终端的情况。

第二种指的是对时信息的诊断，这种诊断方式主要针对的是当发现设备出现对时方面的故障，出现这种情形的主要原因有可能是对时服务以及时间跳变侦测等方面出现异常情况的时候，将上述的信息进行整合以及综合的分析，然后来确定出现故障的设备。

第三种指的是通信报文诊断，如果在线监测系统检测到通信报文中的报文误码率升高、流量显示不正常、丢包数增加等等情况发生，这个时候会发出报警信息，如果不能够在第一时间进行处理的话，那么将会对整个通信网络造成巨大的影响，对整个变电站的运行也会造成不利的影响。

第四种主要是综合诊断，这种诊断方式的核心就是在线监测系统，该系统会搜集一系列的报警信息，比如对时报警信息、通信报文报警信息、自检报警信息等等，这样能够对智能变电站的二次设备包括保护单元、测控装置以及智能终端等等进行故障上的分析。

4 结语

目前智能变电站正在不断地发展，技术也不断成熟，其具有的信息也在不断地丰富，尤其是各类IED信息模型之中包含的信息内容在不断扩充，这些都给智能变电站的进一步发展提供了机会，尤其是本文之中所提到的关于二次设备的故障诊断以及在线监测技术。如果想要智能发电站能够正常的运行，就要做好对智能变电站之中的二次设备的故障诊断的工作，其中需要格外注意的就是做好在线监测工作，实现对二次系统之中的具体运行状况的精准掌控，发挥智能变电站具有的优势，促进电力企业的进一步发展。