智能變電站隱藏故障診斷與系統(tǒng)重構(gòu)研究

摘要：智能變電站是電力系統(tǒng)運行中不可缺少的一部分，隨著我國電力能源需求的不斷上漲，變電站運行也面臨諸多壓力。下面文章主要對變電站隱藏故障進(jìn)行分析，并探討系統(tǒng)重構(gòu)的有效策略。

關(guān)鍵詞：變電站;故障診斷;系統(tǒng)重構(gòu);變電故障

引言

智能變電站在電網(wǎng)運行中具有非常重要的作用，以數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化通信平臺為主，可以自主性的完成一些采集、測量和維護等工作，并且還可以按照需求來支撐電網(wǎng)的智能化調(diào)整。因此，相關(guān)人員應(yīng)該意識到智能變電站中運維技術(shù)的管控是非常重要的，既可以確保設(shè)施的正常運行，又能促進(jìn)電力網(wǎng)絡(luò)的安全發(fā)展。

1智能變電站的結(jié)構(gòu)

智能變電站的結(jié)構(gòu)構(gòu)成主要包括間隔層設(shè)備、站控層網(wǎng)絡(luò)、變電站層設(shè)備、過程層網(wǎng)絡(luò)及設(shè)備。將常規(guī)變電站和智能變電站進(jìn)行對比，后者比前者多了過程層網(wǎng)絡(luò)及設(shè)備，其主要目的就是信息共享和連接間隔層設(shè)備和智能化一次設(shè)備。利用一次設(shè)備對過程層進(jìn)行實現(xiàn)，能夠?qū)崿F(xiàn)間隔層、過程層等網(wǎng)絡(luò)及設(shè)備的控制及保護。另外，過程層設(shè)備的主要結(jié)構(gòu)為智能終端及合并單元，智能終端能夠有效判斷一次設(shè)備故障，使智能化的一次設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)。智能化斷路器的實現(xiàn)方式主要包括兩種，第一種就是創(chuàng)建獨立的智能終端裝置，將其在傳統(tǒng)斷路器中安裝;第二種就是設(shè)置斷路器的智能控制模塊，以此使斷路器具備網(wǎng)絡(luò)通信的能力。目前，第一種方法使用較為廣泛。此裝置的主要目的就是實現(xiàn)各種信息的收集，利用智能終端能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)字化的間隔一次設(shè)備。過程層中的智能終端能夠?qū)⑼鈷熘悄芙Y(jié)構(gòu)提供給一次設(shè)備。過程層智能終端的通信主要是利用光纖、間隔層及控制裝置實現(xiàn)的，上傳開入的信息，還能夠?qū)﹂g隔層設(shè)備控制命令進(jìn)行接收。利用智能終端將間隔層及過程層中的電纜進(jìn)行取消，實現(xiàn)電纜的連接簡化。合并單元能夠?qū)崿F(xiàn)多路電子式互感器信號的收集，而且還能夠創(chuàng)建成為同時間斷面電流電壓的數(shù)據(jù)，通過國家設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)及數(shù)字格式的統(tǒng)一化，能夠輸入到過程層總線中，利用串行數(shù)據(jù)能夠?qū)崿F(xiàn)合并單元及電子式互感器數(shù)字的傳輸，比如異步及同步兩種方式。通過網(wǎng)絡(luò)交換機實現(xiàn)智能變電站站控層的數(shù)據(jù)交換，另外在此過程還具有大量過程層網(wǎng)絡(luò)交換機。

2智能變電站隱藏故障診斷

2.1合并單元故障診斷

當(dāng)線路在正常的運轉(zhuǎn)的過程中，變電二次設(shè)備出現(xiàn)異常情況停止運行，那很有可能是合并單元出現(xiàn)了故障。此時需對220kV母差的保護裝置及失靈裝置都要停止運轉(zhuǎn)，對市民和保護裝置采取隔離處理的措施，此時智能終端則可以恢復(fù)正常繼續(xù)進(jìn)行運轉(zhuǎn)。在進(jìn)行隔離措施時，則需要遵守以下的原則。第一，對220kV母差失靈和保護裝置進(jìn)行隔離處理時，應(yīng)當(dāng)退出跳閘出口軟壓板，然后在啟動失靈裝置并開入軟壓板。第二，需要將另外一個保護裝置的重合閘軟壓管繼續(xù)投入使用。第三，將上述出現(xiàn)問題的合并單元投入檢修硬壓板，同時還要仔細(xì)檢查智能終端合閘出口處硬壓板的投入位置，防止投入的位置出現(xiàn)錯誤。

2.2智能終端故障診斷

同一次設(shè)備所采取的電纜線接的方式相比，在二次設(shè)備光纖銜接的時候，更應(yīng)該注意它的維護和測控工作，這樣才能確保這項設(shè)備的測控性能。使用COOSE的數(shù)字化銜接口，與間隙層設(shè)備實行相應(yīng)的通信，有時候也可以采取常規(guī)性的電纜或者是一次設(shè)備來實行相應(yīng)的線接口工作。智能終端一般是通過采集模塊的開關(guān)量對信號量進(jìn)行相應(yīng)的控制，利用模擬量對采集模塊和周圍環(huán)境的溫度、濕度等做一個綜合性模擬。智能終端還能合理化的接收間隔層并且傳輸GOOSE指令，這個指令中包含了維護跳合閘，遙控開關(guān)等。在設(shè)置成功之后，接收到指令的時候再進(jìn)行相應(yīng)的操作，需要注意的是，在操作的過程中，需要運維人員有極強的操作能力，掌握先進(jìn)的操作技能。

2.3倒閘故障診斷

關(guān)于智能變電站的倒閘情況，需要完成平臺報警和機械連動進(jìn)行控制。在接收到平臺報警信息后，可以遠(yuǎn)程的對倒閘情況進(jìn)行控制，完成機械自動化處理。在實際情況下，智能變電站針對倒閘情況可進(jìn)行一鍵式的操控，但一鍵式的操控要在操作申請已經(jīng)提交并得到批準(zhǔn)的情況下進(jìn)行，實際操作過程也有得到有力監(jiān)控。只有這樣才能保證變電站運行穩(wěn)定可靠。

2.4離線式故障診斷

創(chuàng)建離線式故障診斷系統(tǒng)的內(nèi)容主要包括監(jiān)測終端及接入設(shè)備，兩者之間的相互連接和通信都是通過無線網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)的。在智能變電站內(nèi)中實現(xiàn)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)信號的探索設(shè)備為接入設(shè)備，從而收集相關(guān)信息及報文，并且對其分析，從而不僅便于智能變電站設(shè)備的安裝及調(diào)試，還能夠提高網(wǎng)絡(luò)接入的便捷性。其中的主要性能包括：實現(xiàn)通訊信息的探測，并且實現(xiàn)在線解析，從而能夠直觀的展現(xiàn)變電站網(wǎng)絡(luò)類型、屬性及格式;另外，還包括模型導(dǎo)入性能，通過功能的有效導(dǎo)入能夠?qū)胱冸娬灸Ｐ臀募⑾嚓P(guān)信息，從而方便對信息了解及掌握;通過分析數(shù)值的功能能夠有效分析數(shù)值，展現(xiàn)相應(yīng)數(shù)據(jù)實時數(shù)值。顯示方式主要是利用頻率及波形進(jìn)行展現(xiàn)的，還能夠有效統(tǒng)計網(wǎng)絡(luò)報文類型及流量，將通信統(tǒng)計功能充分的發(fā)揮出來，有效實施故障診斷。

3智能變電站隱藏系統(tǒng)重構(gòu)的有效策略

3.1重新構(gòu)建繼電保護體系

重新構(gòu)建繼電保護體系也就是重新整合資源，因此，重構(gòu)過程主要包括三個方面。第一，繼電保護裝置的資源。從整個繼電保護系統(tǒng)出發(fā)，分別包含著幾個部分，感應(yīng)器、操作電源等不同的部件。智能化變電站具有開放性與共享性，所以智能化變電站繼電保護系統(tǒng)的資源也具有開放共享的特點，更加有利于資源整合。第二，達(dá)到資源整合的目的。把電力系統(tǒng)的固定原則作為基礎(chǔ)，進(jìn)而重新將各個部分的原件整合在一起，并且還要重新整合電力系統(tǒng)內(nèi)部的信號源，這樣才能達(dá)到繼電保護系統(tǒng)資源整合的目的。第三，資源整合的措施。把電力系統(tǒng)各部分的測量和檢測數(shù)據(jù)信息綜合到一起，經(jīng)研究分析做出資源整合的最佳方案。依照上文所說的繼電保護系統(tǒng)重新構(gòu)建的三個階段來重構(gòu)繼電保護模型，分別包括：功能原件層、狀態(tài)檢測及重構(gòu)執(zhí)行層和協(xié)調(diào)決策層，三個層面所指的分別是：所構(gòu)成智能變電站繼電保護系統(tǒng)的機能零件、負(fù)責(zé)收集繼電保護元件運行信息進(jìn)行分析當(dāng)前狀態(tài)并執(zhí)行相應(yīng)措施的計算機層面和有關(guān)多區(qū)域關(guān)聯(lián)信息進(jìn)行重新調(diào)整的功能。

3.2構(gòu)建一個完善的變電站建設(shè)和網(wǎng)絡(luò)交換環(huán)境

智能變電站二次系統(tǒng)的重點在于新一代的智能和高效率的控制，可以自動化的完成信息的測量和采集等工作，通過預(yù)置式光纜電纜的混合模式，進(jìn)而打造成一個高度集合，結(jié)構(gòu)緊湊的智能變電站。實現(xiàn)全站數(shù)字化和信息共享機制。從現(xiàn)階段的發(fā)展中可以看出，智能變電站的基本構(gòu)架，一般是采用GIS室內(nèi)的SF6集成式的隔離斷路器。從目前的發(fā)展中可以看出，智能變電站在我國的使用時間還不是很長，進(jìn)而導(dǎo)致各個方面的使用經(jīng)驗都有所欠缺。要想更好的改善這一情況，則需要構(gòu)建一個完善的運維管理機制，加強對智能變電站的管理體制。例如，在二次壓板的操作中，相關(guān)人員是不可以隨意更改的，而是應(yīng)該在壓板推出之后再使用，也要對其數(shù)值進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。在壓板投入的狀態(tài)下，也需要相關(guān)的操作人員適當(dāng)?shù)目刂茐喊澹⑶覍?shù)值調(diào)整到一個固定的區(qū)域中。

結(jié)語

隨著現(xiàn)代智能變電站的持續(xù)發(fā)展，擴大了變電站的建設(shè)規(guī)模，也對于變電站檢修及運行維護提出了一定的挑戰(zhàn)。通過對隱藏故障診斷的方法能夠有效提高變電站運行水平，降低故障排查工作量，是未來智能變電站發(fā)展的一個主要方向。

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個人簡介：魏子淇（1989—），男，漢族，大學(xué)本科，工程師，現(xiàn)從事電力系統(tǒng)繼電保護檢修工作。