智能化变电站故障系统技术分析

乐飞

摘 要：文章针对智能化变电站安全隐患严重的问题，设计了实现智能化变电站故障信息的分析决策系统，在分析变电站故障系统关键技术的基础上，采取模块化设计，并对模块结构和作用进行研究。

关键词：智能化变电站；故障系统；录波

中图分类号：TM63 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2014）32-0008-02

智能化变电站是采用可靠、先进、集成等各种智能化设备，自动完成配电网各种信息的采集、测量、控制与检测等，实现对配电网的调节、控制、协调与分析，是配电网的重要组成部分，其能否安全可靠的运行直接决定着整个电网的可靠性。然而由于智能化变电站极为复杂化，规模也日益扩大，造成各种安全隐患十分严重，一些简单的事故就可能造成大范围停电，严重的还可能导致电网瘫痪。基于此，开发一套能实现变电站内故障信息的分析决策系统，以便准确判断故障类型、位置并及时排除故障，增强供电的可靠性，就具有重要的意义。

1 智能化变电站故障系统的关键问题

为了能对故障位置和类型进行准确判断，并能够及时排除故障，智能化变电站故障系统的开发必须克服以下三方面的问题：①大容量数据采集和存储。通常情况下，1个变电站会存在多个合并单元，每个合并单元采样点平均采样字节数为255 Byte，这就要求开发的故障系统必须具有较强的数据吞吐、处理能力和准确度，同时还能通过高速通道将故障信息及时进行传输；②故障录波和上报记录两个模块互相独立，互补影响；③故障录波数据和报文记录能够实现关联分析、相互印证。

2 智能化变电站故障系统结构图与作用

2.1 智能化变电站故障系统结构图

智能化变电站故障系统采用模块化设计，具体系统结构如图1所示。

整个系统组成结构共包括五个模块：报文采集、解析模块；报文监测、记录模块；故障录波模块；高精度时钟模块和分析站模块。

2.2 智能化变电站故障系统模块作用

2.2.1 报文采集、解析模块

该模块是整个故障系统的核心部分，具体如图2所示。

该模块主要负责接收报文信息，接收后即刻读取当前时标，并给该信息打上与GPS同步的时间印章，同时结合师表和报文中的采样计数器，准确得出故障信息从采集到传输的延时。在工作时为了降低报文检测模块的中断响应频率，该模块将信息打包后传输给报文监测、记录模块，采用计数器同步方式将所有MU数据实现同步，然后再根据录波通道配置，提取录波模拟量和开关量，将提取出的信息传输给故障录波模块。

2.2.2 报文监测、记录模块

该模块主要负责实时、连续、无损记录各种信息的交互及其过程，对整个故障系统结构中通信网络、连接、报文、节点及端口等网络流量和报文信息进行统计。记录完成后，还能对各个模块的信息进行监测和对状态进行评估，根据监测的信息确定报文有无出现异常现象，对报文错误、重复、错序、符合性等进行实时预警。

2.2.3 故障录波模块

该模块能实现对变电站故障录波的全部功能，如启动、波形记录等。

2.2.4 高精度时钟模块

该模块主要作用是维护20 ns分辨率的高精度时钟系统，共提供三种对时方式：脉冲对时、B码对时和1588对时，与GPS实现同步，通过高速串行总线，能够实现对多个CPU同时提供时标。

2.2.5 分析站模块

该模块主要作用是分析智能化变电站运行过程中网络通信状态和电力故障，提供多种可视化的分析工具，为相关工作人员进行电力故障排查提供帮助，共包含在线监测、离线分析、建模和配置、对外通信四个子模块。

①在线监测模块。该模块的主要作用是实时显示各种监测到的信息状态，如：GOOSE和SV报文监测、故障录波和网络状态监测。GOOSE报文监测通常根据正常发布周期和发布错误原则来监测，具体见表1、2；SV报文监测主要包括同步偏差、丢点、重复、格式错误等监测；故障录波监测主要包括波形慢扫描、开关量检测等。

②离线分析模块。该模块的主要作用是对SC、GOOSE报文、故障测距、波形等进行详细分析，并实现和网络报文的点对点关联，从故障波形的任意采样点能够迅速实现SV报文定位，也能从SV报文里迅速找到相对应采样点并进行图形化分析。

③装置与配置模块。该模块的主要作用是对各个模块进行有效管理，同时能实现参数和启动定值的修改。

④对外通信模块。该模块的主要作用是提供传输故障录波、报文记录、故障简报等多种文件；能够实现定制查看、修改和投退；能传输出现故障的设备信号；能实现远程控制启动和复归录波等。

3 结 语

综上所述，对智能化变电站故障系统的结构和作用进行了研究，并将研发的系统应用到具体配电网中，该系统是将网络信息分析和故障录波技术融为一体，对智能化变电站的发展趋势相匹配，具有很好的使用效果。

参考文献：

[1] 高翔，张沛超.数字化变电站的主要特征和关键技术[J].电网技术，2009，（23）.

[2] 薛晨，黎灿兵，黄小庆，等.智能变电站信息一体化应用[J].电力自动化备，2011，（7）.

[3] 苏宏升，李群湛.基于粗糙集理论和神经网络模型的变电站故障诊断方法[J].电网技术，2010，（16）.

[4] 董海鹰.基于智能信息处理技术的变电站故障诊断方法研究[D].西安：西安交通大学，2009.

[5] 周余，土自强，都思丹.新型数字化变电站长录波系统设计[J].现代电子技术，2010，（18）.

摘 要：文章针对智能化变电站安全隐患严重的问题，设计了实现智能化变电站故障信息的分析决策系统，在分析变电站故障系统关键技术的基础上，采取模块化设计，并对模块结构和作用进行研究。

关键词：智能化变电站；故障系统；录波

中图分类号：TM63 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2014）32-0008-02

智能化变电站是采用可靠、先进、集成等各种智能化设备，自动完成配电网各种信息的采集、测量、控制与检测等，实现对配电网的调节、控制、协调与分析，是配电网的重要组成部分，其能否安全可靠的运行直接决定着整个电网的可靠性。然而由于智能化变电站极为复杂化，规模也日益扩大，造成各种安全隐患十分严重，一些简单的事故就可能造成大范围停电，严重的还可能导致电网瘫痪。基于此，开发一套能实现变电站内故障信息的分析决策系统，以便准确判断故障类型、位置并及时排除故障，增强供电的可靠性，就具有重要的意义。

1 智能化变电站故障系统的关键问题

为了能对故障位置和类型进行准确判断，并能够及时排除故障，智能化变电站故障系统的开发必须克服以下三方面的问题：①大容量数据采集和存储。通常情况下，1个变电站会存在多个合并单元，每个合并单元采样点平均采样字节数为255 Byte，这就要求开发的故障系统必须具有较强的数据吞吐、处理能力和准确度，同时还能通过高速通道将故障信息及时进行传输；②故障录波和上报记录两个模块互相独立，互补影响；③故障录波数据和报文记录能够实现关联分析、相互印证。

2 智能化变电站故障系统结构图与作用

2.1 智能化变电站故障系统结构图

智能化变电站故障系统采用模块化设计，具体系统结构如图1所示。

整个系统组成结构共包括五个模块：报文采集、解析模块；报文监测、记录模块；故障录波模块；高精度时钟模块和分析站模块。

2.2 智能化变电站故障系统模块作用

2.2.1 报文采集、解析模块

该模块是整个故障系统的核心部分，具体如图2所示。

该模块主要负责接收报文信息，接收后即刻读取当前时标，并给该信息打上与GPS同步的时间印章，同时结合师表和报文中的采样计数器，准确得出故障信息从采集到传输的延时。在工作时为了降低报文检测模块的中断响应频率，该模块将信息打包后传输给报文监测、记录模块，采用计数器同步方式将所有MU数据实现同步，然后再根据录波通道配置，提取录波模拟量和开关量，将提取出的信息传输给故障录波模块。

2.2.2 报文监测、记录模块

该模块主要负责实时、连续、无损记录各种信息的交互及其过程，对整个故障系统结构中通信网络、连接、报文、节点及端口等网络流量和报文信息进行统计。记录完成后，还能对各个模块的信息进行监测和对状态进行评估，根据监测的信息确定报文有无出现异常现象，对报文错误、重复、错序、符合性等进行实时预警。

2.2.3 故障录波模块

该模块能实现对变电站故障录波的全部功能，如启动、波形记录等。

2.2.4 高精度时钟模块

该模块主要作用是维护20 ns分辨率的高精度时钟系统，共提供三种对时方式：脉冲对时、B码对时和1588对时，与GPS实现同步，通过高速串行总线，能够实现对多个CPU同时提供时标。

2.2.5 分析站模块

该模块主要作用是分析智能化变电站运行过程中网络通信状态和电力故障，提供多种可视化的分析工具，为相关工作人员进行电力故障排查提供帮助，共包含在线监测、离线分析、建模和配置、对外通信四个子模块。

①在线监测模块。该模块的主要作用是实时显示各种监测到的信息状态，如：GOOSE和SV报文监测、故障录波和网络状态监测。GOOSE报文监测通常根据正常发布周期和发布错误原则来监测，具体见表1、2；SV报文监测主要包括同步偏差、丢点、重复、格式错误等监测；故障录波监测主要包括波形慢扫描、开关量检测等。

②离线分析模块。该模块的主要作用是对SC、GOOSE报文、故障测距、波形等进行详细分析，并实现和网络报文的点对点关联，从故障波形的任意采样点能够迅速实现SV报文定位，也能从SV报文里迅速找到相对应采样点并进行图形化分析。

③装置与配置模块。该模块的主要作用是对各个模块进行有效管理，同时能实现参数和启动定值的修改。

④对外通信模块。该模块的主要作用是提供传输故障录波、报文记录、故障简报等多种文件；能够实现定制查看、修改和投退；能传输出现故障的设备信号；能实现远程控制启动和复归录波等。

3 结 语

综上所述，对智能化变电站故障系统的结构和作用进行了研究，并将研发的系统应用到具体配电网中，该系统是将网络信息分析和故障录波技术融为一体，对智能化变电站的发展趋势相匹配，具有很好的使用效果。

参考文献：

[1] 高翔，张沛超.数字化变电站的主要特征和关键技术[J].电网技术，2009，（23）.

[2] 薛晨，黎灿兵，黄小庆，等.智能变电站信息一体化应用[J].电力自动化备，2011，（7）.

[3] 苏宏升，李群湛.基于粗糙集理论和神经网络模型的变电站故障诊断方法[J].电网技术，2010，（16）.

[4] 董海鹰.基于智能信息处理技术的变电站故障诊断方法研究[D].西安：西安交通大学，2009.

[5] 周余，土自强，都思丹.新型数字化变电站长录波系统设计[J].现代电子技术，2010，（18）.

摘 要：文章针对智能化变电站安全隐患严重的问题，设计了实现智能化变电站故障信息的分析决策系统，在分析变电站故障系统关键技术的基础上，采取模块化设计，并对模块结构和作用进行研究。

关键词：智能化变电站；故障系统；录波

中图分类号：TM63 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2014）32-0008-02

智能化变电站是采用可靠、先进、集成等各种智能化设备，自动完成配电网各种信息的采集、测量、控制与检测等，实现对配电网的调节、控制、协调与分析，是配电网的重要组成部分，其能否安全可靠的运行直接决定着整个电网的可靠性。然而由于智能化变电站极为复杂化，规模也日益扩大，造成各种安全隐患十分严重，一些简单的事故就可能造成大范围停电，严重的还可能导致电网瘫痪。基于此，开发一套能实现变电站内故障信息的分析决策系统，以便准确判断故障类型、位置并及时排除故障，增强供电的可靠性，就具有重要的意义。

1 智能化变电站故障系统的关键问题

为了能对故障位置和类型进行准确判断，并能够及时排除故障，智能化变电站故障系统的开发必须克服以下三方面的问题：①大容量数据采集和存储。通常情况下，1个变电站会存在多个合并单元，每个合并单元采样点平均采样字节数为255 Byte，这就要求开发的故障系统必须具有较强的数据吞吐、处理能力和准确度，同时还能通过高速通道将故障信息及时进行传输；②故障录波和上报记录两个模块互相独立，互补影响；③故障录波数据和报文记录能够实现关联分析、相互印证。

2 智能化变电站故障系统结构图与作用

2.1 智能化变电站故障系统结构图

智能化变电站故障系统采用模块化设计，具体系统结构如图1所示。

整个系统组成结构共包括五个模块：报文采集、解析模块；报文监测、记录模块；故障录波模块；高精度时钟模块和分析站模块。

2.2 智能化变电站故障系统模块作用

2.2.1 报文采集、解析模块

该模块是整个故障系统的核心部分，具体如图2所示。

该模块主要负责接收报文信息，接收后即刻读取当前时标，并给该信息打上与GPS同步的时间印章，同时结合师表和报文中的采样计数器，准确得出故障信息从采集到传输的延时。在工作时为了降低报文检测模块的中断响应频率，该模块将信息打包后传输给报文监测、记录模块，采用计数器同步方式将所有MU数据实现同步，然后再根据录波通道配置，提取录波模拟量和开关量，将提取出的信息传输给故障录波模块。

2.2.2 报文监测、记录模块

该模块主要负责实时、连续、无损记录各种信息的交互及其过程，对整个故障系统结构中通信网络、连接、报文、节点及端口等网络流量和报文信息进行统计。记录完成后，还能对各个模块的信息进行监测和对状态进行评估，根据监测的信息确定报文有无出现异常现象，对报文错误、重复、错序、符合性等进行实时预警。

2.2.3 故障录波模块

该模块能实现对变电站故障录波的全部功能，如启动、波形记录等。

2.2.4 高精度时钟模块

该模块主要作用是维护20 ns分辨率的高精度时钟系统，共提供三种对时方式：脉冲对时、B码对时和1588对时，与GPS实现同步，通过高速串行总线，能够实现对多个CPU同时提供时标。

2.2.5 分析站模块

该模块主要作用是分析智能化变电站运行过程中网络通信状态和电力故障，提供多种可视化的分析工具，为相关工作人员进行电力故障排查提供帮助，共包含在线监测、离线分析、建模和配置、对外通信四个子模块。

①在线监测模块。该模块的主要作用是实时显示各种监测到的信息状态，如：GOOSE和SV报文监测、故障录波和网络状态监测。GOOSE报文监测通常根据正常发布周期和发布错误原则来监测，具体见表1、2；SV报文监测主要包括同步偏差、丢点、重复、格式错误等监测；故障录波监测主要包括波形慢扫描、开关量检测等。

②离线分析模块。该模块的主要作用是对SC、GOOSE报文、故障测距、波形等进行详细分析，并实现和网络报文的点对点关联，从故障波形的任意采样点能够迅速实现SV报文定位，也能从SV报文里迅速找到相对应采样点并进行图形化分析。

③装置与配置模块。该模块的主要作用是对各个模块进行有效管理，同时能实现参数和启动定值的修改。

④对外通信模块。该模块的主要作用是提供传输故障录波、报文记录、故障简报等多种文件；能够实现定制查看、修改和投退；能传输出现故障的设备信号；能实现远程控制启动和复归录波等。

3 结 语

综上所述，对智能化变电站故障系统的结构和作用进行了研究，并将研发的系统应用到具体配电网中，该系统是将网络信息分析和故障录波技术融为一体，对智能化变电站的发展趋势相匹配，具有很好的使用效果。

参考文献：

[1] 高翔，张沛超.数字化变电站的主要特征和关键技术[J].电网技术，2009，（23）.

[2] 薛晨，黎灿兵，黄小庆，等.智能变电站信息一体化应用[J].电力自动化备，2011，（7）.

[3] 苏宏升，李群湛.基于粗糙集理论和神经网络模型的变电站故障诊断方法[J].电网技术，2010，（16）.

[4] 董海鹰.基于智能信息处理技术的变电站故障诊断方法研究[D].西安：西安交通大学，2009.

[5] 周余，土自强，都思丹.新型数字化变电站长录波系统设计[J].现代电子技术，2010，（18）.