智能变电站二次设备的故障诊断方法研究

杨秋丽 张浩

摘要：在当前科学技术高速发展背景下，智能化技术得到各行业的广泛应用，并在提升工作效率方面发挥着重要作用。电力行业在实际发展过程中对智能技术重要性及应用价值的认识较为深入，并积极推动电网智能化建设。智能变电站的二次设备在维持系统正常运行方面发挥着不可替代的作用，基于此，本文将针对智能变电站二次设备故障诊断相关问题进行研究，希望对工作人员提供参考意见。

关键词：智能变电站;二次设备;故障诊断

引言：在智能电网建设过程中，智能变电站发挥着支柱性作用，在保障電网运行可靠性方面发挥着重要作用。由此，在智能变电站建设过程中构建完善的状态评估体系并依据制定有针对性的运维方案一直是电厉行业内的重点研究内容。从实际研究成果分析，智能变电站中的继电保护装置在确保设备平稳运行方面发挥着不可替代的作用，但是在实际运行过程中，保护装置动作异常情况的发生概率相对较高，考虑到科学的维修策略需要精准的设备状态评估作为支撑，因此，智能变压器二次设备故障诊断研究具有重要现实意义。

1.智能变电站架构

智能变电站在实际运行过程中需要借助内部网络进行信息数据共享，进而实现对电力设备运行状态进行实时监控并发布相应指令，由此可见内部网络的重要意义。变电站体系架构主要依托于IEC61850标准构建，自上而下主要分为三层，分别为站控层、间隔层及过程层。智能变电站过程层在实际应用过程中主要利用GOOSE及SV技术实现信息通信目的，结构布局的科学性及合理性直接决定继电保护装置能否快速响应[1]。间隔层及站控层之间有站控层网络构成，过程层及间隔层之间主要有过程层网络构成，受此特点影响，智能变电站架构呈现出“三层两网”特征，详细情况如图1 所示。

2.智能变电站二次设备的特点

在电力系统运行的整个过程中，智能变电站的关键在于充分发挥其调节作用。当电力系统底压负荷增加时，智能变电站会发出相应的用电量来增加负荷;当电力系统底压负荷降低时，智能变电站会自动降低输出用电量，达到节约电力工程资源的目的。智能变电站的关键设备有两类：一类是一次设备，如变压器、隔离开关、电机及其开关等;另一个是二次设备，专门为一次设备和电源电路提供精确测量。实际运行维护的辅助设备，如检测仪器、数据信号设备、汽车继电器、自动开关等。

与一般配电站相比，智能变电站应用的信息内容实体模型和无线通信模块完全一致。设备采集的数据信息均按照相同的通信安全通道传输。工作人员还必须分析数据信息并进行有目的的命令推送，然后将通信安全通道传输到设备。与一般配电站相比，智能变电站主要具有以下特点。

首先，一次设备智能化水平和系统智能化水平有所提高。因为智能变电站已经对电子变压器进行了充分的应用。与传统的感应式电压互感器相比，电子式电压互感器主要是基于光纤线路来进行一次设备信息的智能化。而且，在其他一次设备上安装智能设备，也可以将数据信号进行转换，以数据的形式显示出来，使工作人员的巡检工作更加直观。

二是推动二次设备数字化发展趋势。分析goose协议规范，基于以太网进行一次设备与二次设备之间的信息传输。因此，除直流稳压电源外，二次设备的所有电缆都将被光纤电缆取代。这样也保证了二次设备运行的安全系数。

归根结底，智能变电站的运行管理方式具有自动化技术的特点。换句话说，工作人员不需要将精力花在智能变电站系统软件的实际操作和操控上，只需对系统进行及时的检查和查询。此外，设备运行的智能化系统水平也越来越高。与传统配电站相比，设备运行主要表现出以下优点：第一隔离开关提高了出入口硬压板，控制回路运行水平实际效果更强;测控技术设备、移动智能终端及其MU组合模块增加了二次维修压板，使该设备运行更加稳定。

3.智能变电站二次设备常见故障

3.1设备智能终端异常

该故障的主要变现在于设备终端信号出现无操作反应，而系统中则显示“装备闭锁”信息，工作人员难以通过常规维修手段恢复设备运行状态。导致该问题出现的主要原因并未设备异常，而是在定值设置方面出现错误。通过总结以往故障维修经验可知，利用调试工具对设备进行检修过程中主要反应报文故障，需要对终端数据进行重设，进而实现设备复归目的[2]。

3.2母差保护故障

该故障的主要表现在于系统正常运行过程中系统发出警告，提示工作人员母差保护装置出现异常失电情况，但是该故障可以在1s内自动恢复正常。虽然故障时间较短，但是同样会对智能变电站系统运行稳定性造成严重负面影响。因此，一旦检测到该故障，工作人员需要对电源系统进行仔细检查，明确电源系统是否处于正常运行状态[3]。

3.3 GOOSE通信异常

智能变电站二次系统运行过程中需要通过对刀闸及开关设备进行操作实现送电目的，如果在此过程中设备为出现相应变化，系统后台会自动进行故障报错，提醒工作人员GOOSE通信出现异常状态。从故障维修经验分析，引发该故障的主要原因在于通信失效，进而导致指令无法传输至设备之上。而引发通信失效问题出现的主要原因包括且不限于硬件连接异常及通信设置异常[4]。此外在实际对该故障进行处理过程中还存在通信设置正常情况下依然出现GOOSE异常故障，导致该问题的主要原因在电源插件存在松动情况，进而导致刀闸拉合后无法满足供电标准，GOOSE插件在缺乏电力供应的情况下就出现通信失效故障。

4.智能变电站二次设备故障诊断模型

考虑到智能变电站二次设备在实际运行过程中对设备运行状态具有重要影响，因此，电力行业技术人员在实际工作过程中针对二次设备故障诊断设计了一套完善的诊断模型。该模型在实际构建过程中，其测量回路广义变比采用PT及CT一次测量值和CPU采样值之比，如公式（1）与公式（2）所示。

该模型在实际应用过程中可通过对P值进行判断分析电路运行状态。

总结：综上所述，在当前科技高速发展的背景下，智能化建设已经成为电力行业发展主流趋势，二次设备在实际运行过程中在保证变电站设备正常运行方面发挥着不可替代的作用，因此，有研究者构建了如公式（8）所示二次设备故障诊断模型，该模型在经过实践检验后具有可行性，电力行业在实际发展过程中可利用该模型。

参考文献：

[1]潘志腾. 关于智能变电站继电保护二次回路在线监测与故障诊断的研究[J]. 电气技术， 2020， 255（12）：87-91.

[2]闫自强. 智能变电站二次设备在线监测与故障诊断技术[J]. 中国航班， 2019， （012）：1-1.

[3]张宏. 智能变电站二次设备在线监测及故障诊断研究[J]. 环球市场， 2019， （023）：183.

[4]孟和田， 王琼. 智能变电站二次系统故障诊断方法研究[J]. 名城绘， 2018， （010）：0082-0082.