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

吕颖利

(济源职业技术学院，河南 济源 459000)

1 故障定位的技术原理

1.1 基本原理

基于信息综合判断，智能变电站的网络通信故障定位技术原理可以大致分为以下几点：

故障定位技术的网络状态监视路径是通过变电站自网络拓扑结构来链路提供的，是功能层和逻辑接口模型的结合体，并同时允许多种功能在多个智能电子设备(IED)中分布实现，功能和IED同时具有多向性和开放性的信息交换服务机制，多样化实现功能通信，因此为网络状态的监视提供了多条监视路径。

在IEC61850标准体系中规定，智能变电站的网络通信状态监视规范包括信息模型和信息交换，而以上2种必须采用ACSI基本信息模型和ACSI信息交换来建设和规范，以便达到故障定位的及时性和准确程度。

基于信息综合判断，对智能化变电站故障定位技术实现所需的功能模块进行梳理和研发设置，保障定位技术功能多样化，监控方式多元化，同时共享信息和结果。

智能变电站中网络技术的应用对于其网络通信故障的定位也提供了必要条件，智能变电站的所有网络接口和接口信息都要计入定位系统范围内进行管理，为定位故障提供基础信息。

1.2 故障判断依据

在智能变电站过程层的网络通信中，每一个订阅信息都是独立发布的，其判断依据就是订阅数据的间隔长短或者桢序排号。基于过程层中的数据源库，信息的多渠道输送得以实现。在故障判断的过程中，主要涉及GOOSE通信和SV通信的信息中断判断。如果要达到对故障位置的准确定位，可以进行连续性地多次发送GOOSE通信信息，发送时间隔时间可自行设置，一般是允许时间的整数倍，而允许时间就是判断故障位置通信信息是否断链的最基本条件。

1.3 故障定位的技术要求

在IEC61850的标准体系中，智能变电站的定位技术必须要依托于变电站监控系统过程层设备的监视，如表1中所示，这样一来，不仅检测设备状态安全可靠，在判断故障类型方面也能够有了具体细致的统一标准，同时对于智能变电站的监视功能也更为持续和可靠。

1.4 智能变电站的故障定位接口信息

智能变电站的故障定位技术对于网络的端口有着明确的标准要求，只要接口位置准确无误，接收信息通畅，就能够及时并有效地记录各层网络的位置和接收到的故障信息，进行准确定位。如表2所示。

表1 智能变电站过程层设备状态监视

表2 过程层交换网络接口位置及信息

2 故障定位的功能模块

2.1 预处理信息模块

在进行智能变电站的网络通信故障定位时，由于监控系统监控类型比较全面，大量的不同种类信息订阅会不断集中返回，返回的信息种类非常多，不仅多数与变电站的网络通信故障判断无关，甚至还存在大量的错误信息，加大了系统判断筛选故障定位的难度，极大地影响了故障定位的精准度，降低了故障定位系统的工作效率。而在系统中设置预处理信息的模块，就可以对返回的信息数据进行智能识别和分析处理，过滤或删除与故障定位分析无关的信息，同时对故障数据进行分类，以达到故障定位分析的目的。

故障定位分析主要包括故障数据处理和故障类型智能处理2个模块单元。故障数据处理主要工作内容是将监控系统返回的数据进行分情况处理(处理的方法主要包括滤波、时域分析、频域分析和平均处理等)，同时提取出不同数据的不同特征值，以此来提供给系统判断是否出现数据故障。故障类型智能处理主要工作内容是对上一层处理后的故障数据进行分类，主要根据其提取出的不同特征值来分出如动作、状态等信息类型。

2.2 元件诊断模块

元件诊断模块是智能化变电站故障定位系统诊断设备的核心模块，主要涉及故障诊断和预测故障位置、故障发生时间和故障类型趋势的工作内容。元件诊断模块主要包括变压器元件诊断、断路器元件诊断和线路元件诊断等几个小模块，不仅负责诊断各个元件所出现的故障问题，还可以对故障趋势、故障即将发生的时间和位置进行评估和预测。每一个诊断模块都是独立的，如果断路器发生故障或者线路和变压器发生故障时，其相应的元件诊断模块就会启动，并将故障信息即时发回接口预警，以便及时排故。

智能化变压器的故障诊断难度较高，其故障的引起原因多种多样，同时也不是固定的一种原因引起一种现象，所以判断起来较为困难。而变压器元件诊断是根据实时监测的油色谱信息反馈来诊断是否发生故障的，当变压器油中溶解气体的浓度不同，故障发生的类型和位置也不同，如氢气浓度过高就说明故障是局部放电，一氧化碳浓度过高就是高温过热故障等。

断路器元件诊断能够在线监测断路器的RM文件信息，同时结合网络监控反馈信息，来对断路器元件故障类型和位置进行判断。当其发生故障时，断路器的线圈电流、开关体积波形或是储能时间就会呈现不正常状态，很有可能是设备接触不良和机械故障等。

线路元件故障诊断的主要目的就是定位线路的故障，其通过提取故障的波形数据来确定线路故障类型，然后自行选择合适方法来对故障位置进行定位。同时对技术系统的神经网络进行分解尺度自动性训练，在满足系统可靠安全的前提条件之下分解信号至单个尺度，从而提升系统的保护速度。

2.3 决策模块

决策模块在故障定位的系统中也是必备模块之一。决策模块会影响系统模块之间的步骤进行，也会对最终故障定位结果产生影响，所以决策模块应该包括2个职能，一个是初步决策，一个是综合决策。初步决策先于元件诊断做出，当元件诊断模块工作完成后，综合决策职能生效，全面分析后做出最终的故障分析判断。

3 故障定位的技术实现流程

首先，站控层的实现流程，先利用SCD工具与应用子网构成装置和交换机的端口，同时依照MMS网的不同状态和接口信息组态来对不同的故障位置进行判断。具体流程是：SCD工具→子网组网表→交换机、装置端口→MMS网状态、接口信息组态→网络通信故障定位。

其次，过程层的实现流程。在站控层的流程基础上多了端子连接的技术问题，所以要在流程中增加装置连接图来实现对故障具体位置的确定。具体可分为2个流程：a.SCD工具→子网组网表→交换机、装置端口→过程层网状态、接口信息组态→网络通信故障定位；b.SCD工具→虚端子图→装置链路图→过程层网状态、接口信息组态→网络通信故障定位。a与b 2条路径在故障定位的过程中是具有同行性的，与站控层的实现流程基本一致，满足系统故障定位的基本要求。

4 结语

由以上讨论可以看出，智能化变电站的网络通信故障定位技术，必须要基于信息综合判断，设置多个故障诊断模块，同时要充分考虑站控层和过程层的流程要求，对链路路径之间的关系进行细致分析，要依照国家IEC61850的标准规范来执行，并符合变电站的行业网络结构要求。基于信息综合判断的智能化变电站故障定位技术不仅提出了监测网络状态获取故障信息的具体实践方法，也为智能化变电站的故障定位提供了前期的故障评估和后期的技术支持，在实际应用中取得了良好的效果反馈。