智能变电站二次设备在线监测与故障诊断技术

向霞 左鹏 徐晓敏

摘 要：现如今，我国电力行业取得了突飞猛进的发展，智能化、信息化等多种技术手段在电力系统的建设中均得到了较好的应用，并且彰显出了更大的作用价值。其中，智能变电站是电力系统中重要的组成部分，也是电力系统中现代智能化设备的主要代表性设备。目前，我国电网规模逐渐扩大，人们对电力能源的需求量日益增加，对电力的输送效率和安全也提出了更高的要求。为此，智能变电站二次设备在线监测与故障诊断技术成为了电力企业发展的核心内容，也是确保智能变电站系统稳定运作的基本前提。本文对在线监测及故障诊断技术体系架构以及各项技术应用原理进行了详细的概述，为智能变电站系统的构建提出更多的建议。

关键词：电力行业;智能变电站;在线监测;故障诊断技术

伴随着我国电力行业的快速发展，智能变电站得到了较为广泛的应用，在整个电力系统的运行中占据重要地位。目前，越来越多的电力企业将研究重点放在了智能变电站系统的构建当中，现代化技术的使用也得到更多人的重视。对于现在的智能变电站系统而言，涵盖了通信、网络等多种技术手段，整体智能化水平得到显著提升。然而，智能变电站系统的优化，虽然提高了整个电力系统的运行安全，但在系统运行维护方面却增加了不少难度，若无法将智能变电站系统进行有效控制，该系统的使用优势便无法得到充分的发挥，甚至容易出现多种故障问题，对系统的正常运行造成阻碍。基于此，必须建立智能变电站二次设备在线监测系统，实现对系统整体运作的实时监控，从中获取更多有用的数据信息，便于对其进行管理。此外，根据智能变电站实际运作的特点，选用合适的故障诊断技术，可在第一时间内发现故障问题的存在，根据检测系统中所提供的信息资源，帮助维修人员尽快确定故障发生的具体部位，具有针对性采取相应的措施来应对，实现对智能变电站系统的保护作用。

一、技术体系架构

现如今，电力企业中已经初步建立了智能变电站二次设备在线监测故障系统。通常情况下，该系统由多个部分组成，如：通信链路、故障诊断装置等模块，不同模块所发挥出的功能也存在着较大的差异性。其中，数据采集单元、管理单元是变电站一段的二次设备状态监测与诊断装置的主要组成部分。在具体应用中，依靠过程层网络来提取设备以及网络数据信息，此项工作主要在数据采集单元中完成。另外，在管理单元中，设备与网络信息的获取均依靠过程层网络来实现，在专家系统的应用下，对所获取的数据进行处理，继而实现对二次设备的在线监测和故障诊断功能[1]。

二、在线监测

（一）数据采集

在线监测主要由两部分内容组成，分别为数据采集、数据管理。其中，在数据采集环节中，可以获取更多有用的信息，通过对过程层数据内容进行整理，可实现原始保温解析、统计功能，根据一定的标准对报文信息内容进行分类，将其传输至相应的管理单元中。在交换机的使用下，可开展协议通信，确保了信息内容的实时性和可靠性。可以说，数据采集是在线监测中的核心模块，通过对过程层网络中的数据信息进行采集、整理并分析，可实现对整个网络运行状态的监测，确保系统运行的稳定性。

（二）数据管理

数据管理也是在监测检系统中的主要构成要素，該模块在具体应用中，功能特征主要表现在四个方面当中：其一，可实现对二次设备SCD模型文件的管理功能，该模型文件包含多方面内容，如：过程层虚回路信息、二次回路虚端子连接等。其二，在数据管理模块下，可实现二次设备和回路状态的监测功能，在这一环节中，所获取的信息主要来自于采集单元中，通过对信息内容进行分析，并按照一定的方式完成信息的筛选，做到分类管理。若系统出现异常，便会发出警报提示，在过程层网络报文中，可以将信息进行获取并展开在线分析。其三，数据管理还具备可视化的特点，在对二次设备进行检修时，在可视化功能的作用下，能够更加准确观察到设备的检修状态，并从中提取出更多的重要信息。其四，该模块还具备二次系统故障诊断的功能，当发现系统出现异常时，便会发出警报信息，通过对所获取的内容进行分析，完成网络系统与虚回路运行状态的评估工作，在设备故障的后期维护中，可使用专家系统来确定故障发生的具体位置，继而提供更多的帮助，能够准确定位，从而解决设备故障问题，确保整个系统能够稳定运作[2]。

三、故障诊断

（一）诊断模型

智能变电站是电力系统的重要组成部分，当智能变电站二次设备出现故障问题时，在检测智能设备、通信报文的应用下，会提取出大量故障信息并发出报警提示。通过一定的方式，报警信息会传达至故障诊断系统当中，便于对设备故障类型进行深入分析。通常情况下，二次设备在线监测系统诊断模型由四个层次组成，各层次之间相互联系，共同完成设备故障问题的诊断工作。其一，由在线监测系统负责故障问题的诊断与分析，这是初始环节，可对故障类型做出大致的判断。其二，在具体故障诊断当中，需要依靠现代技术力量的帮助，主要为自检信息诊断、对时信息诊断和通信报文诊断三种方式，为确保诊断结果的正确，相关技术人员需要根据系统故障信息提示的内容，选取合适的诊断技术，尽快查找到故障问题出现的具体部位。其三，待故障诊断工作完成后，需要对各自的诊断结果进行汇总并进行综合诊断。其四，待完成上述工作流程后，输出最终的故障诊断结果。

（二）诊断系统功能

在故障问题发生时，通过对故障信息进行搜集并处理，了解故障发生的特点，具有针对性采取相应的诊断措施，才能从根本上解决故障问题，从而达到预期的诊断效果。

1、自检信息诊断

自检信息诊断是智能变电站二次设备故障诊断方式中的一种类型，按照诊断目标对象的不同，可以将其分为设备功能异常诊断和设备通信中断诊断两种方式。对于装置功能异常现象的出现，通常由多种因素引起，采样回路CT端线、检修压板故障就是典型的例子，这两种故障问题的出现，均可能会导致保护装置失效。

2、对时信息诊断

对时故障也是设备检测中常出现的故障类型，通过对该故障问题出现的原因进行分析发现与被授时设备对时信号、对时服务相关数据出现异常有关，通过对所获取的故障信息进行深入分析，便可诊断出故障问题出现的具体部位，并采取相应的整治措施[3]。

通信报文在监测系统中也发挥着重要的作用，若出现报文误码，且发生率较高，便会出现流量显示异常情况，继而发出报警信号，若该故障问题得不到及时的处理，便会影响着整个通信网络的正常运行，继而对变电站造成损坏。因此，需要完成通信报文诊断工作，快速查找出故障问题出现的具体部位，并采取相应的整治措施。

结语：综上所述，使用智能变电站二次设备在线监测和故障诊断技术，能够实现设备运行状态的实施监测功能，通过对各项参数进行分析，可及时发现设备运行中存在的故障问题，使用对时信息诊断、通信报文诊断等多种方式，可确定故障发生的原因和部位，并采取相应的措施进行整治，维护智能变电站系统运行的安全。

参考文献：

[1]伊洋，刘育权，陈宇强，王莉，江文东，胡苏凯. 基于信息综合判断的智能变电站网络通信故障定位技术研究[J]. 电力系统保护与控制，2016，44（03）：135-140.

[2]张延旭. 智能变电站继电保护系统的信息流建模与可靠性提升策略[D].华南理工大学，2016.

[3]杨毅，高翔，朱海兵，崔玉，李云鹏. 智能变电站SCD应用模型实例化研究[J]. 电力系统保护与控制，2015，43（22）：107-113.