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

呂穎利

(濟源職業技術學院，河南 濟源 459000)

1 故障定位的技術原理

1.1 基本原理

基于信息綜合判斷，智能變電站的網絡通信故障定位技術原理可以大致分為以下幾點：

故障定位技術的網絡狀態監視路徑是通過變電站自網絡拓撲結構來鏈路提供的，是功能層和邏輯接口模型的結合體，并同時允許多種功能在多個智能電子設備(IED)中分布實現，功能和IED同時具有多向性和開放性的信息交換服務機制，多樣化實現功能通信，因此為網絡狀態的監視提供了多條監視路徑。

在IEC61850標準體系中規定，智能變電站的網絡通信狀態監視規范包括信息模型和信息交換，而以上2種必須采用ACSI基本信息模型和ACSI信息交換來建設和規范，以便達到故障定位的及時性和準確程度。

基于信息綜合判斷，對智能化變電站故障定位技術實現所需的功能模塊進行梳理和研發設置，保障定位技術功能多樣化，監控方式多元化，同時共享信息和結果。

智能變電站中網絡技術的應用對于其網絡通信故障的定位也提供了必要條件，智能變電站的所有網絡接口和接口信息都要計入定位系統范圍內進行管理，為定位故障提供基礎信息。

1.2 故障判斷依據

在智能變電站過程層的網絡通信中，每一個訂閱信息都是獨立發布的，其判斷依據就是訂閱數據的間隔長短或者楨序排號。基于過程層中的數據源庫，信息的多渠道輸送得以實現。在故障判斷的過程中，主要涉及GOOSE通信和SV通信的信息中斷判斷。如果要達到對故障位置的準確定位，可以進行連續性地多次發送GOOSE通信信息，發送時間隔時間可自行設置，一般是允許時間的整數倍，而允許時間就是判斷故障位置通信信息是否斷鏈的最基本條件。

1.3 故障定位的技術要求

在IEC61850的標準體系中，智能變電站的定位技術必須要依托于變電站監控系統過程層設備的監視，如表1中所示，這樣一來，不僅檢測設備狀態安全可靠，在判斷故障類型方面也能夠有了具體細致的統一標準，同時對于智能變電站的監視功能也更為持續和可靠。

1.4 智能變電站的故障定位接口信息

智能變電站的故障定位技術對于網絡的端口有著明確的標準要求，只要接口位置準確無誤，接收信息通暢，就能夠及時并有效地記錄各層網絡的位置和接收到的故障信息，進行準確定位。如表2所示。

表1 智能變電站過程層設備狀態監視

表2 過程層交換網絡接口位置及信息

2 故障定位的功能模塊

2.1 預處理信息模塊

在進行智能變電站的網絡通信故障定位時，由于監控系統監控類型比較全面，大量的不同種類信息訂閱會不斷集中返回，返回的信息種類非常多，不僅多數與變電站的網絡通信故障判斷無關，甚至還存在大量的錯誤信息，加大了系統判斷篩選故障定位的難度，極大地影響了故障定位的精準度，降低了故障定位系統的工作效率。而在系統中設置預處理信息的模塊，就可以對返回的信息數據進行智能識別和分析處理，過濾或刪除與故障定位分析無關的信息，同時對故障數據進行分類，以達到故障定位分析的目的。

故障定位分析主要包括故障數據處理和故障類型智能處理2個模塊單元。故障數據處理主要工作內容是將監控系統返回的數據進行分情況處理(處理的方法主要包括濾波、時域分析、頻域分析和平均處理等)，同時提取出不同數據的不同特征值，以此來提供給系統判斷是否出現數據故障。故障類型智能處理主要工作內容是對上一層處理后的故障數據進行分類，主要根據其提取出的不同特征值來分出如動作、狀態等信息類型。

2.2 元件診斷模塊

元件診斷模塊是智能化變電站故障定位系統診斷設備的核心模塊，主要涉及故障診斷和預測故障位置、故障發生時間和故障類型趨勢的工作內容。元件診斷模塊主要包括變壓器元件診斷、斷路器元件診斷和線路元件診斷等幾個小模塊，不僅負責診斷各個元件所出現的故障問題，還可以對故障趨勢、故障即將發生的時間和位置進行評估和預測。每一個診斷模塊都是獨立的，如果斷路器發生故障或者線路和變壓器發生故障時，其相應的元件診斷模塊就會啟動，并將故障信息即時發回接口預警，以便及時排故。

智能化變壓器的故障診斷難度較高，其故障的引起原因多種多樣，同時也不是固定的一種原因引起一種現象，所以判斷起來較為困難。而變壓器元件診斷是根據實時監測的油色譜信息反饋來診斷是否發生故障的，當變壓器油中溶解氣體的濃度不同，故障發生的類型和位置也不同，如氫氣濃度過高就說明故障是局部放電，一氧化碳濃度過高就是高溫過熱故障等。

斷路器元件診斷能夠在線監測斷路器的RM文件信息，同時結合網絡監控反饋信息，來對斷路器元件故障類型和位置進行判斷。當其發生故障時，斷路器的線圈電流、開關體積波形或是儲能時間就會呈現不正常狀態，很有可能是設備接觸不良和機械故障等。

線路元件故障診斷的主要目的就是定位線路的故障，其通過提取故障的波形數據來確定線路故障類型，然后自行選擇合適方法來對故障位置進行定位。同時對技術系統的神經網絡進行分解尺度自動性訓練，在滿足系統可靠安全的前提條件之下分解信號至單個尺度，從而提升系統的保護速度。

2.3 決策模塊

決策模塊在故障定位的系統中也是必備模塊之一。決策模塊會影響系統模塊之間的步驟進行，也會對最終故障定位結果產生影響，所以決策模塊應該包括2個職能，一個是初步決策，一個是綜合決策。初步決策先于元件診斷做出，當元件診斷模塊工作完成后，綜合決策職能生效，全面分析后做出最終的故障分析判斷。

3 故障定位的技術實現流程

首先，站控層的實現流程，先利用SCD工具與應用子網構成裝置和交換機的端口，同時依照MMS網的不同狀態和接口信息組態來對不同的故障位置進行判斷。具體流程是：SCD工具→子網組網表→交換機、裝置端口→MMS網狀態、接口信息組態→網絡通信故障定位。

其次，過程層的實現流程。在站控層的流程基礎上多了端子連接的技術問題，所以要在流程中增加裝置連接圖來實現對故障具體位置的確定。具體可分為2個流程：a.SCD工具→子網組網表→交換機、裝置端口→過程層網狀態、接口信息組態→網絡通信故障定位；b.SCD工具→虛端子圖→裝置鏈路圖→過程層網狀態、接口信息組態→網絡通信故障定位。a與b 2條路徑在故障定位的過程中是具有同行性的，與站控層的實現流程基本一致，滿足系統故障定位的基本要求。

4 結語

由以上討論可以看出，智能化變電站的網絡通信故障定位技術，必須要基于信息綜合判斷，設置多個故障診斷模塊，同時要充分考慮站控層和過程層的流程要求，對鏈路路徑之間的關系進行細致分析，要依照國家IEC61850的標準規范來執行，并符合變電站的行業網絡結構要求。基于信息綜合判斷的智能化變電站故障定位技術不僅提出了監測網絡狀態獲取故障信息的具體實踐方法，也為智能化變電站的故障定位提供了前期的故障評估和后期的技術支持，在實際應用中取得了良好的效果反饋。