關(guān)于變電站錄波數(shù)據(jù)與故障診斷系統(tǒng)的研究

王孝彬+尹波+朱姣

摘 要：變電站的運行可靠性與安全性對整個電網(wǎng)的運行情況有著較為重要的影響。微機故障錄波裝置在電力系統(tǒng)中發(fā)揮著較為重要的作用。本文主要對變電站錄波數(shù)據(jù)的處理問題和基于錄波數(shù)據(jù)的變電站故障診斷機制進行了分析。

關(guān)鍵詞：變電站；錄波數(shù)據(jù)；故障診斷系統(tǒng)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.04.172

0 前言

變電站故障的準確診斷與分析，對電網(wǎng)的安全運行有著較為重要的影響。隨著電力技術(shù)的不斷發(fā)展，電力網(wǎng)絡(luò)的擴大化和復(fù)雜化，也讓電力系統(tǒng)的行為表現(xiàn)出了復(fù)雜性的特征。高性能微機型錄波裝置的有效運用，可以為電力系統(tǒng)運行效率的提升提供保障。

1 錄波數(shù)據(jù)的處理

1.1 錄波裝置的數(shù)據(jù)傳送方式

多CPU并行處理方式是變電站微機故障錄波裝置中采用的主要處理方式。這一設(shè)備的數(shù)據(jù)采集單元中包含有32位數(shù)字信號處理器。事件記錄單元所使用的16位單片機可以發(fā)揮出收集、打包及上傳采集數(shù)據(jù)，接受上位機下達的命令和將命令下放給各個采集單元的作用。在錄波器啟動以后，開關(guān)量采集系統(tǒng)和模擬量采集系統(tǒng)可以將采樣數(shù)據(jù)傳遞到中層管理單元。在網(wǎng)絡(luò)負載較重的情況下，采集系統(tǒng)所獲取的采集數(shù)據(jù)會暫時存留于中層管理單元之中。在網(wǎng)絡(luò)負載相對較輕的情況下，中層管理單元可以借助以太網(wǎng)技術(shù)，將數(shù)據(jù)信息傳送至上位機[1]。

1.2 錄波數(shù)據(jù)的波形處理

在接受到實時錄波數(shù)據(jù)以后，上位機會在對數(shù)據(jù)信息進行整理的基礎(chǔ)上，以文件形式對信息進行保存。對于用戶而言，他們可以根據(jù)錄波文件的名稱，對相關(guān)信息進行選擇，并在某一個位置選定某一個錄波通道的數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)分析波形界面之中，界面中間部分的紅色短實線可以隨著鼠標點擊處改變位置，也可以隨按住鼠標拖動時改變位置。界面低段狀態(tài)欄反映出來的信息為當前屏波形的起始時刻、故障發(fā)生的時間等內(nèi)容。

從主站與子站之間的關(guān)系來看，子站系統(tǒng)管理模塊在讀取故障信息以后，會借助數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方式，為故障診斷系統(tǒng)提供COMTRADE格式的數(shù)據(jù)信息，并會及時將開關(guān)保護動作信息寫入子站數(shù)據(jù)庫。在獲取到子站發(fā)來故障信息以后，主站系統(tǒng)管理模塊會將相關(guān)信息編入主站數(shù)據(jù)庫之中，并會從子站讀取完整的故障信息。

1.3 故障錄波數(shù)據(jù)分析中的常用算法

諧波分析算法、故障相別識別算法和輸電線路故障測距算法是故障錄波數(shù)據(jù)分析中所采用的主要算法。一般情況下，電力系統(tǒng)的故障暫態(tài)信號中不僅包含有基波分量，也含有一些不確定幅值和衰減率的衰減直流分量。在諧波分量求取過程中，人們可以利用近似法和精確法消除衰減直流分量的影響。在衰減直流分量濾除以后，相關(guān)人員可以借助離散傅里葉變換求取諧波。

2 基于錄波數(shù)據(jù)的變電站故障診斷機制

專家系統(tǒng)和保護開關(guān)動作評價系統(tǒng)在變電站故障診斷機制中發(fā)揮著較為重要的作用。推理引擎、實例庫和知識庫是專家系統(tǒng)的主要組成部分。在分布式熊之中，主站服務(wù)器可以本地數(shù)據(jù)庫的相關(guān)信息為依據(jù)，借助專家系統(tǒng)所提供的格式填寫事例庫。并借助故障情況、知識庫和多側(cè)子站故障簡報信息的內(nèi)容，對故障設(shè)備進行診斷。系統(tǒng)也可以根據(jù)推理結(jié)果和用戶的要求，提供診斷報告，并對診斷報告進行存檔處理。保護開關(guān)動作評價體系涉及到了保護開關(guān)的正確、誤動和拒動三種情況。從電網(wǎng)系統(tǒng)的實際情況來看，系統(tǒng)可以根據(jù)故障情況和設(shè)備關(guān)系等因素，對保護動作知識庫所確定的保護動作情況進行運用。以下內(nèi)容為基于錄波數(shù)據(jù)的變電站故障診斷機制。

2.1 電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的知識表示

電網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)知識是電網(wǎng)故障診斷工作的基礎(chǔ)要素。知識表示方法的實效性對專家系統(tǒng)的工作效率和故障保護系統(tǒng)的通用性有著較為重要的影響。科學(xué)化的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)知識表示方法的應(yīng)用，可以為專家系統(tǒng)的實效性提供一定的保障[2]。

如果對電力系統(tǒng)設(shè)備的自身特點忽略不計，我們可以認為，設(shè)備與設(shè)備之間的連接是一種動態(tài)化的連接方式。在這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)表示方式的影響下，人們需要構(gòu)建一種區(qū)別于以母線為中心的表示方式的連接方式。以變電站類電網(wǎng)結(jié)構(gòu)知識為例，在將所有站內(nèi)設(shè)備融入變電站這一知識集合以后，人們可以借助單鏈表管理體系構(gòu)建站內(nèi)設(shè)備清單。由于系統(tǒng)的保護情況仍然建立在按照設(shè)備進行配置的配置模式之下，此時人們可以采用錄波器中對保護信號的管理方式進行保護類的管理。

2.2 保護信息的知識表示

保護裝置在電網(wǎng)系統(tǒng)中發(fā)揮著二次設(shè)備的作用。相比于設(shè)備庫和開關(guān)庫，保護知識庫所具有的對立性特征對電網(wǎng)結(jié)構(gòu)沒有較為明顯的影響。此時錄波器的開關(guān)事件通道的輸入量設(shè)定與希望值之間可能存在一定差異，因而在保護信息知識表示中，人們可以將構(gòu)造函數(shù)、獲取保護名稱、設(shè)置保護狀態(tài)和獲取保護狀態(tài)等內(nèi)容納入到成員函數(shù)之中。

2.3 故障元件診斷主體設(shè)計

斷路器的閉合斷開和正常倒閘變電站的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)是影響變電站電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的主要因素。錄波器的開關(guān)事件是人們獲取斷路器動作情況的主要依據(jù)。為了讓錄波器的功能得到完善，相關(guān)人員已經(jīng)讓刀閘狀態(tài)引入到了錄波器中。在刀閘變位不進行故障診斷的情況下，開關(guān)信息可以分為正常操作、故障跳閘和自動重合閘等多種形式。集中信號成為了區(qū)分故障跳閘和正常操作的有效方式：如在電力系統(tǒng)處于正常操作的情況下，開關(guān)時間會在較長的時間內(nèi)單獨出現(xiàn)。如果電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障，故障時的開關(guān)時間會在較短的時間內(nèi)集中出現(xiàn)，判別模塊的應(yīng)用，是完成上述判別過程的重要措施。在對故障元件進行確定以后，人們可以借助故障模擬，對保護和開關(guān)動作情況進行分析，以便對動作的正確性進行確定。

3 結(jié)論

多CPU并行處理方式是變電站微機故障錄波裝置中采用的主要處理方式。斷路器的閉合斷開和正常倒閘變電站的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)是影響變電站電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的主要因素。錄波器的開關(guān)事件是人們獲取斷路器動作情況的主要依據(jù)。判別模塊的應(yīng)用，是完成上述判別過程的重要措施。

參考文獻：

[1]周友武，何韜，周求寬，吳細秀，林福海，康琛，張科杰.嵌入式中性點接地電阻監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J].江西電力，2016，40（02）：15-19.

[2]梁偉，王楠，李振斌.變電站智能監(jiān)控系統(tǒng)研究[J].天津電力技術(shù)，2012（02）：1-3+17.endprint