智能变电站自动化系统故障分析

邵雅宁+李中雷+宋钊+范金龙

【摘 要】我国智能变电站进入了快速发展阶段，运行规范和作业流程都日益成熟。论文分析了智能变电站和常规变电站的区别，基于网络结构和信息类型两个方面分析了智能变电站系统化常见的故障类型和处理方式。

【Abstract】Intelligent substation in China has entered a stage of rapid development， operation specifications and operating processes are increasingly mature. This paper analyzes the difference between the intelligent substation and the conventional substation， and analyzes the common fault types and treatment methods of the intelligent substation system based on the aspects of network structure and information type.

【关键词】智能变电站；自动化系统；网络结构；故障分析

【Keywords】 intelligent substation； automation system； network structure； fault analysis

【中图分类号】TM41 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）09-0192-02

1 智能变电站自动化系统简介

智能变电站是采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备，以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能，并可根据需要支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能的变电站[1]。

2 智能变电站与常规变电站的联系

智能变电站由常规变电站发展而来，因此从功能上来看，它们有着相同的功能和作用。从结构上看，智能变电站有着与常规变电站相同的一次设备和保护配置，区别仅在于实现方式上的不同。从设备类型上看，许多智能组件与常规变电站有着对应的关系，智能终端可以想象成常规站中的继电器操作箱，合并单元和光缆相当于常规站中的电缆。

3 基于网络结构的故障分析

3.1 智能站网络结构介绍

智能变电站分为三层：过程层、间隔层和站控层。过程层包括变压器、断路器、隔离开关、电流/电压互感器等一次设备及其所属的智能组件以及独立的智能电子装置。间隔层设备一般指继电保护装置、系统测控装置、监测功能组主IED等二次设备，实现使用一个间隔的数据并且作用于该间隔一次设备的功能，即与各种远方输入/输出、传感器和控制器通信。站控层包括自动化站级监视控制系统、站域控制、通信系统、对时系统等，实现面向全站设备的监视、控制、告警及

信息交互功能，完成数据采集和监视控制（SCADA）、操作闭锁以及同步相量采集、電能量采集、保护信息管理等相关功能。

3.2 站控层网络故障

站控层网络故障分为物理连接故障、配置故障和站控层交换机故障。

①物理连接故障。站控层某装置物理连接故障，检查该装置的网络配置，以及该装置对站控层交换机的网络连接。对此测控装置至站控层交换机的网络连接检查包括三步，首先检查测控装置上网口连接状况，保证网口正常连接；其次检查站控层交换机网线连接状况，保证网口正常连接；最后用网线测试仪测试网线通断情况，并进行故障处理。②配置故障。站控层某装置配置故障导致的通讯中断。首先检查站控层的MMS报告使能，是否使能不成功，然后检查测控装置连接的客户端的数目，是否所连客户端连接数已到超出其允许的最大连接数，下一步检查，是否有客户端使用相同的MMS报告控制块实例号，也会导致站控层通讯异常。③站控层交换机故障。如果物理连接和装置配置都未查出故障，检查站控层交换机的配置，是否插入端口未使能，或者VLAN划分错误，修改交换机配置即可。

3.3 过程层网络故障

过程层网络故障分为物理连接故障、装置配置故障和过程层交换机故障。

①物理连接故障。装置和交换机侧光口插接错误，收发接反，或者未插入指定的端口导致不通。②配置故障。SCD中配置异常。MAC地址和APPID重复或者不对应、GOOSE/SV发送数据集不一致或者测控和智能终端设置的端口与光纤的位置不相符。③过程层交换机故障。与站控层交换机类似，检查过程层交换机是否插入端口未使能，或者VLAN划分错误，修改交换机配置即可。

4 基于信息类型的故障分析

4.1 四遥信息

变电站的信息可以简称为“四遥”，四遥指的是：遥测、遥信、遥控、遥调。其中，遥测和遥信是上行信息，即厂站对主站发出的信息，遥控和遥调是下行信息，即主站对厂站发出的信息。

4.2 遥测量故障

遥测类的故障主要分为三类故障，监控系统侧设置、装置侧设置及SCD文件设置故障

4.2.1 监控系统设置故障

①数据库遥测处理取消（或者遥测不扫描）；②数据库设置了不合理的值和系数（死区值、残差值和基值）；③设置了人工置数，导致了遥测值不发生变化。

4.2.2 装置侧设置故障

①电流、电压线A、B、C三相相序错误；②测控装置极性、变比不正确；③合并单元极性、变比不正确。

4.2.3 SCD文件设置异常

①SCD虚端子联接缺失；②SCD虚端子联接错误；③在SCD中设置了不恰当的死区和限值endprint

4.3 遥信类故障

遥信类的故障主要分为三类故障，监控系统侧设置、装置侧设置及SCD文件设置故障。

4.3.1 监控系统设置故障

①监控系统遥信值人工置数；②监控系统遥信值取反；③画面关联遥信错误，或者定义错误；④监控系统该间隔被检修挂牌。

4.3.2 装置侧设置故障

①隔离开关本体故障，位置接点输出故障或接反；②隔离开关与智能终端间的位置回路故障或接反；③测控装置远方/就地把手打在就地位置；④遥信接点开入开出错误；⑤遥信防抖时间设置不合理，导致遥信无法正常上送。

4.3.3 SCD文件设置异常

①SCD虚端子联接缺失；②SCD虚端子联接错误。

4.4 遥控类故障

遥控类的故障主要分为三类故障，监控系统侧设置、装置侧设置及SCD文件设置故障。

4.4.1 监控系统设置故障

①监控系统遥控属性定义不正确；②监控系统遥控关联错误。

4.4.2 装置侧设置故障

①测控装置的远方/就地把手切至就地位置，导致远方遥控执行不成功。②测控装置CPU、开出功能、通信光口等存在异常，导致未发出正确的控制报文。③智能终端故障，导致操作无法开出。④智能终端与断路器机构之间的回路问题，如遥控出口压板未投入、操作电源消失，导致执行不成功。⑤断路器机构问题，如控制切至就地位置、机构闭锁或机构故障。

4.4.3 SCD文件设置异常

①SCD虚端子联接缺失；②SCD虚端子联接错误，导致实际控制的断路器/隔离开关与预期不符。

4.5 遥调类故障

遥调类的故障主要分为两类故障，監控系统侧设置和装置侧设置故障[3]。

4.5.1 监控系统设置故障

①监控系统遥调属性定义不正确。②监控系统遥调关联错误

4.5.2 装置侧设置故障

①测控装置的远方/就地把手切至就地位置。②测控装置配置错误或设备异常，导致未发出正确的控制报文。③测控装置与智能终端之间的虚端子连线错误，导致实际动作的不是该变压器。④智能终端配置错误或设备异常。⑤智能终端与调档机构之间的回路问题，如出口压板未投入、调档电源消失。⑥变压器调档机构问题，如远方就地把手置就地位置、调档机构闭锁或机构故障。

5 结语

基于IEC61850标准的智能变电站综合自动化系统具有非常强大的实时监控能力和优越的外拓展兼容性，大大提高了变电站综合自动化水平，它在变电站中的推广和应用为智能电网远程自动化调度系统的建设奠定了重要技术基础。我们有理由相信，自动化系统在智能变电站中会得到更广阔的发展。

【参考文献】

【1】Q/GDW 383-2009智能变电站技术导则[S].

【2】林宇锋， 钟金， 吴复立. 智能电网技术体系探讨[J]. 电网技术， 2009， 33（12）： 8-14.

【3】何磊， 郝晓光. 数字化变电站通信网络的性能测试技术[J]. 电力系统保护与控制， 2010， 38（10）： 75-78.endprint