智能變電站二次設備的故障診斷方法研究

楊秋麗 張浩

摘要：在當前科學技術高速發展背景下，智能化技術得到各行業的廣泛應用，并在提升工作效率方面發揮著重要作用。電力行業在實際發展過程中對智能技術重要性及應用價值的認識較為深入，并積極推動電網智能化建設。智能變電站的二次設備在維持系統正常運行方面發揮著不可替代的作用，基于此，本文將針對智能變電站二次設備故障診斷相關問題進行研究，希望對工作人員提供參考意見。

關鍵詞：智能變電站;二次設備;故障診斷

引言：在智能電網建設過程中，智能變電站發揮著支柱性作用，在保障電網運行可靠性方面發揮著重要作用。由此，在智能變電站建設過程中構建完善的狀態評估體系并依據制定有針對性的運維方案一直是電厲行業內的重點研究內容。從實際研究成果分析，智能變電站中的繼電保護裝置在確保設備平穩運行方面發揮著不可替代的作用，但是在實際運行過程中，保護裝置動作異常情況的發生概率相對較高，考慮到科學的維修策略需要精準的設備狀態評估作為支撐，因此，智能變壓器二次設備故障診斷研究具有重要現實意義。

1.智能變電站架構

智能變電站在實際運行過程中需要借助內部網絡進行信息數據共享，進而實現對電力設備運行狀態進行實時監控并發布相應指令，由此可見內部網絡的重要意義。變電站體系架構主要依托于IEC61850標準構建，自上而下主要分為三層，分別為站控層、間隔層及過程層。智能變電站過程層在實際應用過程中主要利用GOOSE及SV技術實現信息通信目的，結構布局的科學性及合理性直接決定繼電保護裝置能否快速響應[1]。間隔層及站控層之間有站控層網絡構成，過程層及間隔層之間主要有過程層網絡構成，受此特點影響，智能變電站架構呈現出“三層兩網”特征，詳細情況如圖1 所示。

2.智能變電站二次設備的特點

在電力系統運行的整個過程中，智能變電站的關鍵在于充分發揮其調節作用。當電力系統底壓負荷增加時，智能變電站會發出相應的用電量來增加負荷;當電力系統底壓負荷降低時，智能變電站會自動降低輸出用電量，達到節約電力工程資源的目的。智能變電站的關鍵設備有兩類：一類是一次設備，如變壓器、隔離開關、電機及其開關等;另一個是二次設備，專門為一次設備和電源電路提供精確測量。實際運行維護的輔助設備，如檢測儀器、數據信號設備、汽車繼電器、自動開關等。

與一般配電站相比，智能變電站應用的信息內容實體模型和無線通信模塊完全一致。設備采集的數據信息均按照相同的通信安全通道傳輸。工作人員還必須分析數據信息并進行有目的的命令推送，然后將通信安全通道傳輸到設備。與一般配電站相比，智能變電站主要具有以下特點。

首先，一次設備智能化水平和系統智能化水平有所提高。因為智能變電站已經對電子變壓器進行了充分的應用。與傳統的感應式電壓互感器相比，電子式電壓互感器主要是基于光纖線路來進行一次設備信息的智能化。而且，在其他一次設備上安裝智能設備，也可以將數據信號進行轉換，以數據的形式顯示出來，使工作人員的巡檢工作更加直觀。

二是推動二次設備數字化發展趨勢。分析goose協議規范，基于以太網進行一次設備與二次設備之間的信息傳輸。因此，除直流穩壓電源外，二次設備的所有電纜都將被光纖電纜取代。這樣也保證了二次設備運行的安全系數。

歸根結底，智能變電站的運行管理方式具有自動化技術的特點。換句話說，工作人員不需要將精力花在智能變電站系統軟件的實際操作和操控上，只需對系統進行及時的檢查和查詢。此外，設備運行的智能化系統水平也越來越高。與傳統配電站相比，設備運行主要表現出以下優點：第一隔離開關提高了出入口硬壓板，控制回路運行水平實際效果更強;測控技術設備、移動智能終端及其MU組合模塊增加了二次維修壓板，使該設備運行更加穩定。

3.智能變電站二次設備常見故障

3.1設備智能終端異常

該故障的主要變現在于設備終端信號出現無操作反應，而系統中則顯示“裝備閉鎖”信息，工作人員難以通過常規維修手段恢復設備運行狀態。導致該問題出現的主要原因并未設備異常，而是在定值設置方面出現錯誤。通過總結以往故障維修經驗可知，利用調試工具對設備進行檢修過程中主要反應報文故障，需要對終端數據進行重設，進而實現設備復歸目的[2]。

3.2母差保護故障

該故障的主要表現在于系統正常運行過程中系統發出警告，提示工作人員母差保護裝置出現異常失電情況，但是該故障可以在1s內自動恢復正常。雖然故障時間較短，但是同樣會對智能變電站系統運行穩定性造成嚴重負面影響。因此，一旦檢測到該故障，工作人員需要對電源系統進行仔細檢查，明確電源系統是否處于正常運行狀態[3]。

3.3 GOOSE通信異常

智能變電站二次系統運行過程中需要通過對刀閘及開關設備進行操作實現送電目的，如果在此過程中設備為出現相應變化，系統后臺會自動進行故障報錯，提醒工作人員GOOSE通信出現異常狀態。從故障維修經驗分析，引發該故障的主要原因在于通信失效，進而導致指令無法傳輸至設備之上。而引發通信失效問題出現的主要原因包括且不限于硬件連接異常及通信設置異常[4]。此外在實際對該故障進行處理過程中還存在通信設置正常情況下依然出現GOOSE異常故障，導致該問題的主要原因在電源插件存在松動情況，進而導致刀閘拉合后無法滿足供電標準，GOOSE插件在缺乏電力供應的情況下就出現通信失效故障。

4.智能變電站二次設備故障診斷模型

考慮到智能變電站二次設備在實際運行過程中對設備運行狀態具有重要影響，因此，電力行業技術人員在實際工作過程中針對二次設備故障診斷設計了一套完善的診斷模型。該模型在實際構建過程中，其測量回路廣義變比采用PT及CT一次測量值和CPU采樣值之比，如公式（1）與公式（2）所示。

該模型在實際應用過程中可通過對P值進行判斷分析電路運行狀態。

總結：綜上所述，在當前科技高速發展的背景下，智能化建設已經成為電力行業發展主流趨勢，二次設備在實際運行過程中在保證變電站設備正常運行方面發揮著不可替代的作用，因此，有研究者構建了如公式（8）所示二次設備故障診斷模型，該模型在經過實踐檢驗后具有可行性，電力行業在實際發展過程中可利用該模型。

參考文獻：

[1]潘志騰. 關于智能變電站繼電保護二次回路在線監測與故障診斷的研究[J]. 電氣技術， 2020， 255（12）：87-91.

[2]閆自強. 智能變電站二次設備在線監測與故障診斷技術[J]. 中國航班， 2019， （012）：1-1.

[3]張宏. 智能變電站二次設備在線監測及故障診斷研究[J]. 環球市場， 2019， （023）：183.

[4]孟和田， 王瓊. 智能變電站二次系統故障診斷方法研究[J]. 名城繪， 2018， （010）：0082-0082.