電力通信設(shè)備故障診斷分析

doi：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2025.06.00？

中圖分類號：TN07 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編碼：1672-7274（2025）06-0056-03

Diagnostic Analysis of Power Communication Equipment Failure

SU Jinjin， ZHAO Zhenghong

（The StateRadio_monitoring_center Testing Center，Beijing1ooo41，China）

Abstract：With the continuous development of the power system，the reliability of power communication equipment is becoming more and more important.This article first elaborates the current research status of domestic and foreign research，and then analyzes the common faults of modern communication equipment and the alarm characteristics of the monitoring system. Improve the efciency offault predictionand diagnosis.

Keywords： electric power system; equipment failure; packaging logic model; regular logic model

0 引言

在現(xiàn)代電力系統(tǒng)中，電力通信設(shè)備作為保障電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定的關(guān)鍵支撐，可靠性至關(guān)重要。一旦通信設(shè)備出現(xiàn)故障，可能導(dǎo)致電力調(diào)度指令無法及時(shí)準(zhǔn)確傳達(dá)，引發(fā)電力系統(tǒng)運(yùn)行異常，影響整個(gè)電網(wǎng)的安全。因此，對電力通信設(shè)備故障進(jìn)行高效診斷分析意義重大。

當(dāng)前，隨著科技發(fā)展現(xiàn)代通信設(shè)備日益復(fù)雜，故障類型多樣。本文通過建立封裝邏輯模型、規(guī)則邏輯模型兩層模型的研究有助于提高故障預(yù)測和診斷的效率。

1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

方超等提出結(jié)合告警過濾與案例推理的網(wǎng)絡(luò)故障智能管理方法。周飛2提出基于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜褪吕评淼墓收显\斷方法，提高故障診斷效率。唐明濤等[3]分析通信電源系統(tǒng)故障，總結(jié)其作為\"心臟\"對通信系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的重要性。GyulaDorgo等[4開發(fā)新算法，將警報(bào)序列轉(zhuǎn)為貝葉斯分類，用以制定警報(bào)抑制方案。YazhouJiang等人5開發(fā)基于混合整數(shù)線性規(guī)劃的電力系統(tǒng)故障分析新方法。

2 通信設(shè)備故障及告警特征分析

2.1現(xiàn)代通信設(shè)備的常見故障

現(xiàn)代通信設(shè)備在電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行中起著關(guān)鍵作用，然而故障類型復(fù)雜多樣。從硬件層面來看，設(shè)備元器件老化是較為普遍的問題，這將導(dǎo)致設(shè)備功能異常。

在軟件方面，操作系統(tǒng)漏洞可能被惡意程序利用，導(dǎo)致通信中斷或數(shù)據(jù)泄露。

通信鏈路故障同樣常見，如電磁干擾則會使信號出現(xiàn)衰減或畸變，導(dǎo)致通信數(shù)據(jù)丟失或錯(cuò)誤。雷擊等自然災(zāi)害也可能對通信設(shè)備及鏈路造成嚴(yán)重破壞。

2.2監(jiān)控系統(tǒng)告警特征分析

2.2.1監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)特征剖析

在電力通信設(shè)備的運(yùn)維體系中，動(dòng)環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)扮演了至關(guān)重要的“感知”作用，具有遙測和遙信兩個(gè)核心功能。遙測功能重在收集那些持續(xù)變動(dòng)的模擬量數(shù)據(jù)，這種數(shù)據(jù)就像是設(shè)備健康的“脈象”，即使是微小的變化也可能預(yù)示潛在的問題。而遙信功能則是專門監(jiān)測開關(guān)量，采用二進(jìn)制的“0”和“1”來直觀地顯示關(guān)鍵設(shè)備如熔絲、設(shè)備開關(guān)等關(guān)鍵部件的即時(shí)狀態(tài)，使得運(yùn)維人員清晰地獲取設(shè)備的啟停和通斷信息。

當(dāng)下，多數(shù)監(jiān)控系統(tǒng)針對遙測量采取設(shè)定上下限閾值的策略，此方法存在一定的局限性。一旦監(jiān)測值逾越預(yù)設(shè)邊界，系統(tǒng)即刻發(fā)出告警，然而在復(fù)雜的電力通信環(huán)境中，大量告警信息頻繁涌現(xiàn)，極易造成信息過載，干擾運(yùn)維人員對故障的精準(zhǔn)判斷。

2.2.2告警關(guān)聯(lián)性與特征挖掘

從告警特征來看，動(dòng)環(huán)設(shè)備間聯(lián)系緊密，一個(gè)設(shè)備告警往往引發(fā)多條相關(guān)告警。例如，在一次 220kV 變電站市電中斷故障中，備用路和常用路交流輸入電壓各相、交流輸出總電壓各相等多個(gè)量同時(shí)出現(xiàn)越下限告警。整體上，機(jī)房電源設(shè)備參數(shù)相關(guān)性強(qiáng)，同一故障告警的發(fā)生與結(jié)束時(shí)間集中在同一段時(shí)間，呈相交或相鄰狀態(tài)。

經(jīng)過分析和討論，確定了故障診斷系統(tǒng)的需求：

（1）能對相同類型的監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分類整理，以便用戶的閱讀和理解。（2）設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，系統(tǒng)應(yīng)能通過分析追蹤并定位故障源，并提供相應(yīng)的建議。（3）能夠自定義添加計(jì)算量，以便用戶可以根據(jù)實(shí)際需求靈活管理設(shè)備。

3 故障診斷研究

3.1預(yù)處理

在開始對故障進(jìn)行診斷之前，必須先對收集的告警信息進(jìn)行預(yù)處理。告警數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫中以單條形式存儲，并需按照時(shí)間順序排列。告警的間隔越大，關(guān)聯(lián)性也就越低。在處理告警信息時(shí)，關(guān)鍵時(shí)間字段包括告警的開始時(shí)間、結(jié)束時(shí)間及持續(xù)時(shí)間。

告警記錄 A 的開始和結(jié)束時(shí)間分別是s和e，而告警記錄 B 的開始和結(jié)束時(shí)間也分別是s和e。因此，警報(bào)點(diǎn)為 |A_i=（s，e） 和 |B_i=（s，e） 。通過使用開始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間的絕對差值，可以測量警報(bào)點(diǎn)間的曼哈頓距離，具體表示為 D_AB 。

最后，通過設(shè)定一個(gè)時(shí)間閾值 T_c ，可以對“事件”進(jìn)行分類。如果 ?D_AB?T_c ，那么 A 和 |B| 視為屬于同一“事件”；反之，則 $| B ＼rrangle$ 被認(rèn)為是下一“事件”。

3.2封裝邏輯模型

在電力通信設(shè)備故障檢測過程中，經(jīng)常看到這一現(xiàn)象：一個(gè)設(shè)備的狀態(tài)變化可能會與同組其他設(shè)備在通信電源上的影響相似。例如，市電輸入三相電壓、同電源整流模塊的輸出值等。通過將這類告警信息進(jìn)行歸類與封裝處理，可以幫助用戶更清晰地解讀告警信息，從而提高故障診斷效果。故障樹分析法（FTA）主要用于分析告警信息之間的邏輯關(guān)系，通過使用邏輯運(yùn)算符如與、或、非來組織處理原始告警數(shù)據(jù)，清晰表達(dá)信息之間的邏輯關(guān)系。見表1。

3.3規(guī)則邏輯模型

封裝處理的告警信息有助于用戶認(rèn)識到出現(xiàn)的問題，并可以幫助維護(hù)隊(duì)伍快速識別并解決問題。因此，對結(jié)果進(jìn)行初步的分析與處理不容忽視。封裝后的信息多建立在原始告警基礎(chǔ)上，而后續(xù)步驟則需依賴設(shè)備操作原理和工程師的專業(yè)經(jīng)驗(yàn)來推斷。

（1）電源規(guī)則模型，涵蓋了交流常用（備用）電路故障、ATS故障、電源停止工作和部分整流模塊故障。交流常用路和備用路的無輸出、缺相、過壓和欠壓等情況可以被歸類為電路故障，這需要具體的故障現(xiàn)象進(jìn)行診斷。交流電路正常但電力分配單元輸出異常時(shí)，表示ATS可能有故障，這需要手動(dòng)干預(yù)以維持系統(tǒng)的正常運(yùn)行。當(dāng)交流和直流輸出均無，且電池開始放電時(shí)，表明電源可能全面中斷，應(yīng)檢查市電輸入和ATS狀態(tài)。若整流模塊輸出不均或完全無輸出，應(yīng)檢查交流和直流環(huán)節(jié)以及開機(jī)狀態(tài)，必要時(shí)更換故障模塊。

（2）蓄電池組規(guī)則模型，包括電池組電量不足、電壓過高和充電裝置故障。在充電初期電壓過高可能因閾值設(shè)定較低而發(fā)生，應(yīng)暫停充電并進(jìn)行觀察，電池在充電時(shí)若發(fā)現(xiàn)電量不足，應(yīng)立即檢查充電機(jī)工作狀態(tài)并接通電源，確保設(shè)備正常運(yùn)行。電池單體電壓不平衡可引起過充或過放，應(yīng)及時(shí)替換有問題的電池。

4 故障診斷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

4.1系統(tǒng)的需求分析

（1）能夠進(jìn)行電力通信設(shè)備故障歷史數(shù)據(jù)分析：必須使電力通信設(shè)備故障系統(tǒng)具備強(qiáng)大的數(shù)據(jù)存儲與分析功能。

（2）能夠高效進(jìn)行故障等級的識別：系統(tǒng)應(yīng)能實(shí)時(shí)對故障的嚴(yán)重程度進(jìn)行分析，并優(yōu)先處理高風(fēng)險(xiǎn)的缺陷，確保電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

（3）能夠提供詳細(xì)故障相關(guān)信息：系統(tǒng)需能夠依據(jù)收集到的故障告警信息，制定有效的應(yīng)對策略。

（4）能夠提供準(zhǔn)確故障處置措施：系統(tǒng)需要準(zhǔn)確依據(jù)診斷出的故障原因，幫助電網(wǎng)操作人員迅速解決問題。

（5）能夠保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性：系統(tǒng)應(yīng)具有良好的穩(wěn)定性和安全性特點(diǎn)，保障操作人員的使用體驗(yàn)及數(shù)據(jù)安全性。

（6）能夠提供友好的功能界面和操作體驗(yàn)：系統(tǒng)需設(shè)計(jì)易操作的界面，幫助相關(guān)工作人員輕松掌握及使用。

4.2系統(tǒng)整體框架

在電力通信領(lǐng)域，面對設(shè)備故障的復(fù)雜性與多樣性，并基于早期研究成果，開發(fā)了一種電力通信設(shè)備故障智能診斷系統(tǒng)。此系統(tǒng)專注于電力通信故障，能夠有效地組織和儲存故障信息，操作人員可以通過警報(bào)信息迅速鎖定故障設(shè)備，并可以根據(jù)故障級別提供相應(yīng)的解決方案，從而保障設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)作。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)被劃分為三個(gè)主要層次：數(shù)據(jù)層、中間層及應(yīng)用層。數(shù)據(jù)層主要是從故障的文本數(shù)據(jù)中提取關(guān)鍵的實(shí)體與關(guān)系。中間層則利用已有的故障診斷知識來支持應(yīng)用層的功能實(shí)現(xiàn)，而應(yīng)用層作為系統(tǒng)的用戶界面，使得操作人員能通過不同的功能模塊進(jìn)行互動(dòng)操作。這樣層次分明的設(shè)計(jì)有效提高了故障處理的效率與準(zhǔn)確性。

本節(jié)主要描述故障診斷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。首先進(jìn)行系統(tǒng)需求分析，包括故障歷史數(shù)據(jù)分析、嚴(yán)重性等級識別等。主要闡述了系統(tǒng)整體框架的構(gòu)建，基于電力通信故障設(shè)計(jì)的智能診斷系統(tǒng)，架構(gòu)數(shù)據(jù)層、中間層和應(yīng)用層，層次分明，可有效提升故障處理的效率與準(zhǔn)確度。

5 結(jié)束語

本文圍繞電力通信設(shè)備故障診斷分析主題展開。首先，對現(xiàn)代通信設(shè)備中常見故障以及監(jiān)控系統(tǒng)告警特征進(jìn)行分析，在故障診斷研究的基礎(chǔ)知識方面，文章介紹了封裝邏輯模型和規(guī)則邏輯模型。這兩層模型分別承擔(dān)了數(shù)據(jù)處理和決策支持的任務(wù)，有助于提高故障預(yù)測和診斷的效率。未來，電力通信技術(shù)的發(fā)展將推動(dòng)故障診斷系統(tǒng)變得更智能。人工智能將在識別復(fù)雜故障方面發(fā)揮重要作用。隨著5G等新技術(shù)的普及，通信設(shè)備日益多樣和復(fù)雜，對故障診斷的自動(dòng)化和精準(zhǔn)性提出更高要求。因此，故障診斷系統(tǒng)必須不斷更新，以適應(yīng)變化的環(huán)境。

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