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摘要:隨著城市化建設(shè)發(fā)展電力系統(tǒng)更加錯綜復(fù)雜，連接路線長，電壓電流變換也非常頻繁，在這種情況下，極容易產(chǎn)生二次回路故障，導(dǎo)致整個電力智能站供電故障。傳統(tǒng)的二次回路診斷方法最大矢量低，導(dǎo)致其診斷效率低，因此設(shè)計(jì)新的診斷方法，首先采集了智能站二次回路故障信息，構(gòu)建了二次診斷模型，然后設(shè)計(jì)了故障推理方案，實(shí)現(xiàn)了智能站故障綜合診斷。實(shí)驗(yàn)證明，設(shè)計(jì)的二次回路故障診斷方法的最大矢量高，因此其診斷效率高，有一定的應(yīng)用價值。

關(guān)鍵詞:智能站；二次回路；故障診斷；電力系統(tǒng)；供電故障

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國的變電站數(shù)量也越來越多，各個地區(qū)的用電量增加導(dǎo)致變電站電纜分布復(fù)雜［1］。智能站主要是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)，將變電站中的各個電纜分支記錄到變電站管理平臺中實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管理，常規(guī)的智能站故障診斷方法主要是在管理平臺中攔截故障信息［2］，報警實(shí)現(xiàn)故障診斷，但這種方法存在效率低，容易出現(xiàn)錯漏的問題，因此需要設(shè)計(jì)一種新的診斷方法，提高診斷效率，對促進(jìn)智能站發(fā)展有重要意義。

1智能站保護(hù)二次回路故障診斷方法設(shè)計(jì)

1．1采集智能站二次回路故障信息

當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生故障時，最先應(yīng)該進(jìn)行故障信息排除，因此首先需要采集故障信息，提取出的故障信息可以為故障排除和恢復(fù)提供依據(jù)，故障信息包括靜態(tài)配置信息和動態(tài)實(shí)時監(jiān)控信息［3］，動態(tài)實(shí)時監(jiān)控信息包括變電站綜合自動報警信息、故障日志信息和輔助信息。根據(jù)傳統(tǒng)變電站的輸送規(guī)則，可以進(jìn)行二次配置，將故障信息采集模塊接入到采集平臺中［4］。除此之外，智能變電站信息采集的范圍可以根據(jù)變電站的規(guī)模劃分，首先采集設(shè)備自檢信息，然后采集網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀態(tài)信息，將這些故障信息依次輸入到過程層、間隔層、站控層，并進(jìn)行初步連接。故障信息采集為維護(hù)二次智能站保護(hù)提供了堅(jiān)實(shí)的信息庫，因此，在故障信息采集時，需要設(shè)置輸入電路的位置，方便其進(jìn)入到智能站數(shù)據(jù)庫中。輸入電路包含模擬量輸入和開關(guān)量輸入，智能變電站通過故障記錄系統(tǒng)和存儲數(shù)據(jù)，因此需要將輸入電路的接口與數(shù)據(jù)庫的入口緊密連接。智能變電站配備網(wǎng)絡(luò)歷史分析與故障記錄集成裝置、故障記錄儀和數(shù)據(jù)管理機(jī)［5］。不僅如此，變電站還配備了外圍電壓記錄儀、線路記錄儀、報文分析儀，保證智能站數(shù)據(jù)信息采集的信息與故障信息擬合。變電站的數(shù)字記錄分析設(shè)備可以捕捉所有數(shù)字設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀態(tài)，并直接采集每個時間間隔映射的光口、GOOSE開關(guān)值和保護(hù)裝置的網(wǎng)絡(luò)端口數(shù)量，GOOSE開關(guān)可以監(jiān)控并記錄來自GOOSE交換機(jī)的數(shù)據(jù)。在運(yùn)行狀態(tài)下，合并單元由數(shù)字記錄儀和網(wǎng)絡(luò)分析儀監(jiān)控，并與保護(hù)單元進(jìn)行比較。但是，合并裝置作為電子元件，不具有可靠性，因此，站臺配備了常規(guī)的記錄儀，監(jiān)測合并裝置的輸入，電壓輸入、開關(guān)跳變和三側(cè)PT合并位置，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測和控制協(xié)調(diào)運(yùn)行的綜合自動化系統(tǒng)［6］。數(shù)據(jù)采集的輔助裝置包括報警儀、錯誤記錄儀、自動裝置和遙控裝置。變電站故障診斷側(cè)重于綜合系統(tǒng)的故障告警信息，該告警信息可以反饋測控單元異常、開關(guān)機(jī)構(gòu)信號異常、交流電源單元異常、直流電源單元異常等。二次系統(tǒng)故障診斷主要針對二次設(shè)備和通信網(wǎng)絡(luò)故障，因此沒有對變壓器等一次設(shè)備的監(jiān)測信息進(jìn)行詳細(xì)分析，因此，需要重點(diǎn)分析斷路器的監(jiān)測信息，不要過多考慮內(nèi)部機(jī)械結(jié)構(gòu)。

1．2構(gòu)建智能站保護(hù)二次回路故障診斷模型

在采集到智能站保護(hù)信息后，需要建立故障診斷模型，故障診斷模型可以及時檢測出網(wǎng)絡(luò)的異常，并根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的異常狀態(tài)告警信息，經(jīng)過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，變電站的通信組網(wǎng)是由監(jiān)控模塊，保護(hù)模塊、測量模塊等模塊組成，經(jīng)過幾個模塊的篩選，提取產(chǎn)生的報警信息，根據(jù)此時的報警信息，設(shè)計(jì)診斷模型，如下圖1所示。由圖1可知，該故障診斷模型首先需要進(jìn)行故障重塑，重塑后觀察此時是否存在異常故障信息，如果此時出現(xiàn)了異常故障信息，需要先進(jìn)行動作信息保護(hù)，然后進(jìn)行綜合診斷，在綜合診斷時，由于輸入的告警信息類型不同，需要使用不同的方法進(jìn)行診斷，包括智能裝置診斷，配置診斷和報文診斷，將診斷的故障信息輸出到信息反饋中心，實(shí)現(xiàn)故障診斷。

1．3設(shè)計(jì)故障推理方案

由于某些不可靠的因素存在，告警信息可能存在虛警或漏警，在這種情況下，進(jìn)行準(zhǔn)確的推理往往得不到正確的處理結(jié)果，在執(zhí)行不確定推理時，警報需要與信息相匹配，因此設(shè)計(jì)的故障推理方案對故障推理規(guī)則進(jìn)行了部分修改，以確保推理的正常進(jìn)行。在故障正常診斷的情況下，故障告警信息可以根據(jù)重要程度分為核心信息和輔助信息，采用部分主輔信息相加的方法推導(dǎo)出此時的診斷規(guī)則和診斷結(jié)果，本方法根據(jù)一致性程度進(jìn)行分析，輔助系統(tǒng)故障推理的基本步驟如下：第一步，根據(jù)告警信息發(fā)現(xiàn)相關(guān)的告警對象，根據(jù)告警對象對告警對象進(jìn)行分類，確定最大誤差范圍。第二步，根據(jù)告警信息屬性檢索相同的屬性信息，根據(jù)相同的屬性對應(yīng)關(guān)系對相同的告警對象進(jìn)行分類，確定相同屬性告警信息的故障范圍。第三步，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋵B接對象進(jìn)行分類，確定故障區(qū)域。從報警對象到拓?fù)錂z測，所有發(fā)現(xiàn)的智能設(shè)備和通信設(shè)備都是疑似有缺陷的部件。第四步，根據(jù)已有啟發(fā)式知識進(jìn)行規(guī)則匹配，確定故障設(shè)備或鏈路。對疑似故障元件進(jìn)行故障假設(shè)，然后根據(jù)知識庫中的相關(guān)啟發(fā)式規(guī)則判斷匹配程度，最終輸出診斷結(jié)果。

1．4實(shí)現(xiàn)智能站故障綜合診斷

智能站保護(hù)功能的正常實(shí)現(xiàn)需要所有鏈路的協(xié)調(diào)配合，才能保證診斷系統(tǒng)穩(wěn)定正常運(yùn)行，如果鏈路發(fā)生故障，極有可能造成保護(hù)異常，此時如果故障線路無法快速可靠地排除故障，會嚴(yán)重威脅智能站的安全。因此在進(jìn)行電纜布設(shè)時，應(yīng)及時篩選出有缺陷的生產(chǎn)線，確保智能站線路的可靠運(yùn)行。由于GOOSE報文傳輸過程選用了一個GOOSE網(wǎng)絡(luò)智能保護(hù)組件，因此在進(jìn)行故障診斷時，需要考慮智能保護(hù)裝置的配置信息、智能組件的運(yùn)行狀態(tài)、運(yùn)行回路狀態(tài)、GOOSE診斷結(jié)果和消息的傳遞狀態(tài)?？梢愿鶕?jù)知識庫中已有的知識來推斷智能部件和運(yùn)行回路的運(yùn)行狀態(tài)。GOOSE報文傳輸狀態(tài)診斷需要對故障期間的GOOSE跳閘報文進(jìn)行信息分析，從而檢查保護(hù)裝置的通訊狀態(tài)，該信息也可以通過二級診斷獲得。開關(guān)的故障主要發(fā)生在兩個方面，一是開關(guān)本身故障，二是跳閘信息，所以開關(guān)的故障診斷需要從這兩方面考慮和推斷。步驟1，分析并確定開關(guān)的工作狀態(tài)；步驟2，進(jìn)行GOOSE跳閘命令檢測，確定外部跳閘信息來源。GOOSE報文檢測側(cè)重于SqNum報文信息。如果沒有檢測到外部跳閘命令，也可能是智能開關(guān)故障導(dǎo)致的，當(dāng)檢測到跳閘命令時，可以分析跳閘信息的來源，當(dāng)保護(hù)跳閘信息丟失時，可以使用GOOSE及時進(jìn)行糾正。

2實(shí)驗(yàn)

為了檢測本文設(shè)計(jì)的智能站保護(hù)二次回路故障診斷方法的可行性與有效性，將其與傳統(tǒng)的故障診斷方法進(jìn)行對比，檢測兩種方法的矢量，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

2．1實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

本實(shí)驗(yàn)在原件自檢數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行，將實(shí)驗(yàn)中需要檢測的數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)庫中提取出來，進(jìn)行多元化處理，輸入到故障診斷模型中，此時數(shù)據(jù)庫參數(shù)如表1所示。按照表1中的數(shù)據(jù)參數(shù)進(jìn)行故障信息儲存，從D5000系統(tǒng)故障數(shù)據(jù)庫中提取的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)屬性為Re－gion、Factory和AlarmTime。從OMS系統(tǒng)中提取的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)屬性為地區(qū)、工廠、防護(hù)設(shè)備、動作狀態(tài)和動作時間。對于非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)提取后，必須經(jīng)過處理后才能存儲。D5000系統(tǒng)提取兩個非典型屬性來保護(hù)站點(diǎn)異常、保護(hù)檢查中發(fā)現(xiàn)的問題并及時采取改進(jìn)措施，進(jìn)行故障診斷和保護(hù)設(shè)備后即可記錄報警內(nèi)容和實(shí)際故障信息，處理后，再進(jìn)行后續(xù)的矢配量檢測實(shí)驗(yàn)。

2．2實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

在上午實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備中的自檢數(shù)據(jù)庫中，隨機(jī)調(diào)取若干數(shù)據(jù)，使用本文設(shè)計(jì)的故障診斷方法和傳統(tǒng)的故障診斷方法進(jìn)行測試，檢測兩者面對大數(shù)據(jù)時的矢配量實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下圖2所示。由圖2可知，在大數(shù)據(jù)的沖擊下，傳統(tǒng)方法的矢量值逐漸減少，本文設(shè)計(jì)方法的矢量值呈增加趨勢，因此本文設(shè)計(jì)方法的故障診斷效率高，具有明顯優(yōu)勢。

3結(jié)束語

綜上所述，智能站在大數(shù)據(jù)背景下應(yīng)用十分廣泛，及時解決智能站布設(shè)或使用時出現(xiàn)的故障對智能站的發(fā)展十分有幫助，因此本文設(shè)計(jì)了智能站保護(hù)二次回路故障診斷方法，實(shí)驗(yàn)證明，本文設(shè)計(jì)方法的矢配量不隨著迭代次數(shù)增加而減少，始終呈現(xiàn)增加的趨勢，因此本文設(shè)計(jì)方法的故障診斷效率高，具有明顯優(yōu)勢，有一定的應(yīng)用價值。

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作者：邱亮 單位：國網(wǎng)南通供電公司