智能變電站二次設備在線監測與故障診斷技術

向霞 左鵬 徐曉敏

摘 要：現如今，我國電力行業取得了突飛猛進的發展，智能化、信息化等多種技術手段在電力系統的建設中均得到了較好的應用，并且彰顯出了更大的作用價值。其中，智能變電站是電力系統中重要的組成部分，也是電力系統中現代智能化設備的主要代表性設備。目前，我國電網規模逐漸擴大，人們對電力能源的需求量日益增加，對電力的輸送效率和安全也提出了更高的要求。為此，智能變電站二次設備在線監測與故障診斷技術成為了電力企業發展的核心內容，也是確保智能變電站系統穩定運作的基本前提。本文對在線監測及故障診斷技術體系架構以及各項技術應用原理進行了詳細的概述，為智能變電站系統的構建提出更多的建議。

關鍵詞：電力行業;智能變電站;在線監測;故障診斷技術

伴隨著我國電力行業的快速發展，智能變電站得到了較為廣泛的應用，在整個電力系統的運行中占據重要地位。目前，越來越多的電力企業將研究重點放在了智能變電站系統的構建當中，現代化技術的使用也得到更多人的重視。對于現在的智能變電站系統而言，涵蓋了通信、網絡等多種技術手段，整體智能化水平得到顯著提升。然而，智能變電站系統的優化，雖然提高了整個電力系統的運行安全，但在系統運行維護方面卻增加了不少難度，若無法將智能變電站系統進行有效控制，該系統的使用優勢便無法得到充分的發揮，甚至容易出現多種故障問題，對系統的正常運行造成阻礙。基于此，必須建立智能變電站二次設備在線監測系統，實現對系統整體運作的實時監控，從中獲取更多有用的數據信息，便于對其進行管理。此外，根據智能變電站實際運作的特點，選用合適的故障診斷技術，可在第一時間內發現故障問題的存在，根據檢測系統中所提供的信息資源，幫助維修人員盡快確定故障發生的具體部位，具有針對性采取相應的措施來應對，實現對智能變電站系統的保護作用。

一、技術體系架構

現如今，電力企業中已經初步建立了智能變電站二次設備在線監測故障系統。通常情況下，該系統由多個部分組成，如：通信鏈路、故障診斷裝置等模塊，不同模塊所發揮出的功能也存在著較大的差異性。其中，數據采集單元、管理單元是變電站一段的二次設備狀態監測與診斷裝置的主要組成部分。在具體應用中，依靠過程層網絡來提取設備以及網絡數據信息，此項工作主要在數據采集單元中完成。另外，在管理單元中，設備與網絡信息的獲取均依靠過程層網絡來實現，在專家系統的應用下，對所獲取的數據進行處理，繼而實現對二次設備的在線監測和故障診斷功能[1]。

二、在線監測

（一）數據采集

在線監測主要由兩部分內容組成，分別為數據采集、數據管理。其中，在數據采集環節中，可以獲取更多有用的信息，通過對過程層數據內容進行整理，可實現原始保溫解析、統計功能，根據一定的標準對報文信息內容進行分類，將其傳輸至相應的管理單元中。在交換機的使用下，可開展協議通信，確保了信息內容的實時性和可靠性。可以說，數據采集是在線監測中的核心模塊，通過對過程層網絡中的數據信息進行采集、整理并分析，可實現對整個網絡運行狀態的監測，確保系統運行的穩定性。

（二）數據管理

數據管理也是在監測檢系統中的主要構成要素，該模塊在具體應用中，功能特征主要表現在四個方面當中：其一，可實現對二次設備SCD模型文件的管理功能，該模型文件包含多方面內容，如：過程層虛回路信息、二次回路虛端子連接等。其二，在數據管理模塊下，可實現二次設備和回路狀態的監測功能，在這一環節中，所獲取的信息主要來自于采集單元中，通過對信息內容進行分析，并按照一定的方式完成信息的篩選，做到分類管理。若系統出現異常，便會發出警報提示，在過程層網絡報文中，可以將信息進行獲取并展開在線分析。其三，數據管理還具備可視化的特點，在對二次設備進行檢修時，在可視化功能的作用下，能夠更加準確觀察到設備的檢修狀態，并從中提取出更多的重要信息。其四，該模塊還具備二次系統故障診斷的功能，當發現系統出現異常時，便會發出警報信息，通過對所獲取的內容進行分析，完成網絡系統與虛回路運行狀態的評估工作，在設備故障的后期維護中，可使用專家系統來確定故障發生的具體位置，繼而提供更多的幫助，能夠準確定位，從而解決設備故障問題，確保整個系統能夠穩定運作[2]。

三、故障診斷

（一）診斷模型

智能變電站是電力系統的重要組成部分，當智能變電站二次設備出現故障問題時，在檢測智能設備、通信報文的應用下，會提取出大量故障信息并發出報警提示。通過一定的方式，報警信息會傳達至故障診斷系統當中，便于對設備故障類型進行深入分析。通常情況下，二次設備在線監測系統診斷模型由四個層次組成，各層次之間相互聯系，共同完成設備故障問題的診斷工作。其一，由在線監測系統負責故障問題的診斷與分析，這是初始環節，可對故障類型做出大致的判斷。其二，在具體故障診斷當中，需要依靠現代技術力量的幫助，主要為自檢信息診斷、對時信息診斷和通信報文診斷三種方式，為確保診斷結果的正確，相關技術人員需要根據系統故障信息提示的內容，選取合適的診斷技術，盡快查找到故障問題出現的具體部位。其三，待故障診斷工作完成后，需要對各自的診斷結果進行匯總并進行綜合診斷。其四，待完成上述工作流程后，輸出最終的故障診斷結果。

（二）診斷系統功能

在故障問題發生時，通過對故障信息進行搜集并處理，了解故障發生的特點，具有針對性采取相應的診斷措施，才能從根本上解決故障問題，從而達到預期的診斷效果。

1、自檢信息診斷

自檢信息診斷是智能變電站二次設備故障診斷方式中的一種類型，按照診斷目標對象的不同，可以將其分為設備功能異常診斷和設備通信中斷診斷兩種方式。對于裝置功能異常現象的出現，通常由多種因素引起，采樣回路CT端線、檢修壓板故障就是典型的例子，這兩種故障問題的出現，均可能會導致保護裝置失效。

2、對時信息診斷

對時故障也是設備檢測中常出現的故障類型，通過對該故障問題出現的原因進行分析發現與被授時設備對時信號、對時服務相關數據出現異常有關，通過對所獲取的故障信息進行深入分析，便可診斷出故障問題出現的具體部位，并采取相應的整治措施[3]。

通信報文在監測系統中也發揮著重要的作用，若出現報文誤碼，且發生率較高，便會出現流量顯示異常情況，繼而發出報警信號，若該故障問題得不到及時的處理，便會影響著整個通信網絡的正常運行，繼而對變電站造成損壞。因此，需要完成通信報文診斷工作，快速查找出故障問題出現的具體部位，并采取相應的整治措施。

結語：綜上所述，使用智能變電站二次設備在線監測和故障診斷技術，能夠實現設備運行狀態的實施監測功能，通過對各項參數進行分析，可及時發現設備運行中存在的故障問題，使用對時信息診斷、通信報文診斷等多種方式，可確定故障發生的原因和部位，并采取相應的措施進行整治，維護智能變電站系統運行的安全。

參考文獻：

[1]伊洋，劉育權，陳宇強，王莉，江文東，胡蘇凱. 基于信息綜合判斷的智能變電站網絡通信故障定位技術研究[J]. 電力系統保護與控制，2016，44（03）：135-140.

[2]張延旭. 智能變電站繼電保護系統的信息流建模與可靠性提升策略[D].華南理工大學，2016.

[3]楊毅，高翔，朱海兵，崔玉，李云鵬. 智能變電站SCD應用模型實例化研究[J]. 電力系統保護與控制，2015，43（22）：107-113.