在線監(jiān)測(cè)及線路故障診斷研究

在線監(jiān)測(cè)及線路故障診斷研究

Summary：為了實(shí)現(xiàn)變電站繼電保護(hù)智能化管理，本文提出二次回路在線監(jiān)測(cè)及故障診斷系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究。通過(guò)分析二次回路作業(yè)原理，設(shè)計(jì)系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)，并著重介紹二次回路運(yùn)行作業(yè)狀態(tài)監(jiān)測(cè)功能模塊、故障診斷功能模塊設(shè)計(jì)方案。測(cè)試結(jié)果表明，本系統(tǒng)支持二次回路作業(yè)狀態(tài)信息采集，能夠準(zhǔn)確診斷線路故障狀態(tài)，可以作為繼電保護(hù)工具。Keys：故障診斷；在線監(jiān)測(cè)；二次回路繼電保護(hù)二次回路是變電站的核心部分，為了保證變電站正常作業(yè)，提出了二次回路線路作業(yè)狀態(tài)監(jiān)測(cè)和診斷研究。傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)診斷方法采用人工監(jiān)測(cè)模式，以物理信號(hào)作為判斷依據(jù)，得到的監(jiān)測(cè)診斷結(jié)果可靠性較低。隨著智能化操控技術(shù)的快速發(fā)展，以數(shù)字信號(hào)信息采集與分析，取代了傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)診斷方法，提高了診斷準(zhǔn)確性。本文利用網(wǎng)絡(luò)報(bào)文記錄分析裝置，在線路調(diào)度端展開(kāi)故障診斷分析。1二次回路在線監(jiān)測(cè)及線路故障診斷系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)本系統(tǒng)主要由調(diào)度控制中心、繼電保護(hù)在線監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)、交換機(jī)、網(wǎng)絡(luò)保溫記錄分析裝置、防火墻、保護(hù)設(shè)備在線監(jiān)測(cè)診斷裝置組成。如圖1所示為系統(tǒng)總結(jié)結(jié)構(gòu)。圖1系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)繼電保護(hù)在線監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)向智能終端發(fā)出信息采集命令后，調(diào)度端開(kāi)始對(duì)變電站二次回路作業(yè)狀態(tài)進(jìn)行信息采集操作。采集的信息經(jīng)過(guò)交換機(jī)傳輸至網(wǎng)絡(luò)報(bào)文記錄分析裝置，在此裝置作用下，對(duì)線路作業(yè)信息進(jìn)行處理，以便診斷線路作業(yè)狀態(tài)。而后立即向監(jiān)測(cè)診斷裝置發(fā)送消息，判斷二次回路當(dāng)前是否異常，如果發(fā)生異常，開(kāi)啟設(shè)備保護(hù)模式，進(jìn)一步分析二次回路異常具體位置，并根據(jù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)的線路異常歷史信息進(jìn)行診斷生成線路故障問(wèn)題，并給出一些處理對(duì)策。如果未能在系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中查詢(xún)到此類(lèi)故障信息，那么，在操作界面上顯示“未找到此類(lèi)故障信息，請(qǐng)現(xiàn)場(chǎng)勘查解決。”2二次回路在線監(jiān)測(cè)信息類(lèi)別概述及診斷2.1信息類(lèi)別概述本系統(tǒng)作業(yè)涉及的信息包括裝置運(yùn)行狀態(tài)信息、異常警告信息、線路保護(hù)動(dòng)作信息等。其中，裝置運(yùn)行狀態(tài)信息包括裝置供電電源電壓信息、通道光強(qiáng)、作業(yè)環(huán)境溫度、差動(dòng)電流、各個(gè)支路作業(yè)電流等，長(zhǎng)期統(tǒng)計(jì)此類(lèi)數(shù)據(jù)，通過(guò)觀察數(shù)據(jù)是否在正常作業(yè)范圍內(nèi)，從而有效診斷線路是否發(fā)生異常。異常警告信息指的是二次回路發(fā)生異常情況下發(fā)出的警告，其中，異常情況主要包括SV鏈路中斷、CT/PT斷線、線路檢修狀態(tài)不一致等。線路保護(hù)動(dòng)作信息指的是以保護(hù)線路安全作業(yè)為目的開(kāi)啟的動(dòng)作，即在線路作業(yè)異常情況下發(fā)出的線路保護(hù)命令。2.2線路信息采集本系統(tǒng)利用網(wǎng)絡(luò)報(bào)文記錄分析裝置完成二次回路中各條線路及設(shè)備作業(yè)狀態(tài)信息的采集，由于變電站二次回路線路信息較多，站控層與過(guò)程層體系繁雜，加大了數(shù)據(jù)信息采集難度，需要處理好數(shù)據(jù)冗余問(wèn)題，合理調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)。為了克服這些困難，本研究在站端裝置處添加了數(shù)據(jù)過(guò)濾與篩選處理結(jié)構(gòu)，利用該結(jié)構(gòu)完成數(shù)據(jù)處理。因此，本系統(tǒng)的二次回路數(shù)據(jù)信息采集儀網(wǎng)絡(luò)報(bào)文記錄分析裝置為中心，借助數(shù)據(jù)過(guò)濾與篩選處理結(jié)構(gòu)，對(duì)采集的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理，從而為線路故障診斷提供可靠數(shù)據(jù)支撐。本系統(tǒng)在線監(jiān)測(cè)的信息包括線路作業(yè)暫態(tài)及穩(wěn)態(tài)信息，將這些信息打包成文件，作為鏈路通斷狀態(tài)診斷依據(jù)。2.3信息診斷與警告將經(jīng)過(guò)處理的穩(wěn)態(tài)文件、暫態(tài)文件發(fā)送至主站，利用此部分結(jié)構(gòu)中的鏈路巡檢模塊，查看各條鏈路作業(yè)是否異常。如果文件中參數(shù)數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫(kù)中參數(shù)數(shù)據(jù)界定范圍不符，則認(rèn)為當(dāng)前線路作業(yè)異常。此時(shí)，開(kāi)啟系統(tǒng)警告功能模塊，在操控指揮界面顯示異常文件，以紅色圖標(biāo)驚醒管理人員。3二次回路線路故障診斷3.1故障診斷基本原理（1）SV/GOOSE鏈路診斷基本原理。此故障診斷方法以是否接收到SV信號(hào)和GOOSE信號(hào)作為故障診斷依據(jù)，如果在規(guī)定時(shí)間范圍內(nèi)尚未收到這些信息，則認(rèn)為當(dāng)前線路發(fā)生異常，此部分信息會(huì)形成警告報(bào)文，發(fā)送至報(bào)文記錄裝置，而后對(duì)信息進(jìn)行處理，得到詳細(xì)的故障診斷結(jié)果。對(duì)于直采回路的故障診斷，SV端口與之不同，加大了鏈路對(duì)比分析難度，對(duì)此情況，采取預(yù)先配置處理，將線路可能發(fā)生故障的所有可能性一一列出。與此同時(shí)，分析其他二次回路作業(yè)狀態(tài)，分析可能出現(xiàn)故障的概率。關(guān)于故障的具體定位，需要將這些信息發(fā)送至幾點(diǎn)保護(hù)裝置，發(fā)出警告后，由系統(tǒng)管理員采用排除法確定故障位置。（2）交流回路狀態(tài)診斷基本原理。采用雙AD采樣方法采集交流回路作業(yè)狀態(tài)信息，利用MMS計(jì)算采樣值差異性相關(guān)數(shù)據(jù)，得到采樣值相對(duì)誤差計(jì)算結(jié)果。如果相對(duì)誤差超過(guò)了規(guī)定范圍，則認(rèn)為線路當(dāng)前作業(yè)異常，并發(fā)出線路警告信息。如果未出現(xiàn)誤差，或者誤差計(jì)算數(shù)值在允許范圍內(nèi)，則認(rèn)為交流回路并無(wú)異常。本系統(tǒng)采用采樣值對(duì)比和差流對(duì)比方式，以設(shè)定的閾值作為標(biāo)準(zhǔn)，準(zhǔn)確診斷回路作業(yè)狀態(tài)。3.2保護(hù)動(dòng)作診斷原理為了充分發(fā)揮保護(hù)線路功效，需要保證保護(hù)裝置的保護(hù)動(dòng)作始終處于正常作業(yè)狀態(tài)。所以，在診斷二次回路作業(yè)是否異常的同時(shí)，還需要診斷保護(hù)動(dòng)作。本系統(tǒng)采用綜合分析法，對(duì)線路保護(hù)裝置動(dòng)作診斷進(jìn)行研究。其中，校驗(yàn)指標(biāo)有3個(gè)，分別是保護(hù)出口時(shí)間差、裝置整組時(shí)間特性、動(dòng)作元件一致性，分別對(duì)這3個(gè)指標(biāo)進(jìn)行校驗(yàn)，而后設(shè)定權(quán)重，根據(jù)指標(biāo)對(duì)保護(hù)裝置作業(yè)的影響大小，給出綜合判斷，從而最終確定當(dāng)前保護(hù)動(dòng)作是否發(fā)生故障。例如，某二次線路發(fā)生故障，其對(duì)多個(gè)支路的運(yùn)行有所影響，而當(dāng)前保護(hù)動(dòng)作無(wú)法實(shí)現(xiàn)同時(shí)作業(yè)，選擇影響較大的支路進(jìn)行保護(hù)，此方案不會(huì)對(duì)線路的繼續(xù)運(yùn)行造成影響，則判定當(dāng)前保護(hù)動(dòng)作無(wú)故障。4網(wǎng)絡(luò)異常狀態(tài)監(jiān)測(cè)及警告測(cè)試4.1測(cè)試內(nèi)容及方法本次測(cè)試主要對(duì)系統(tǒng)的信息采集、故障診斷及故障警告3項(xiàng)功能進(jìn)行測(cè)試，以下為功能測(cè)試方法概述：（1）信息采集功能測(cè)試：利用網(wǎng)絡(luò)報(bào)文記錄分析裝置采集線路1、線路2電壓數(shù)值，觀察接收端數(shù)據(jù)與實(shí)際數(shù)據(jù)是否相同，從而判斷信息采集功能模塊中數(shù)據(jù)過(guò)濾機(jī)篩選處理是否發(fā)生作用。（2）故障診斷及故障警告功能測(cè)試：分別對(duì)SV/GOOSE鏈路、交流回路作業(yè)狀態(tài)是否發(fā)生故障進(jìn)行判斷。如果發(fā)生故障，則觀察是否發(fā)出警告。4.2測(cè)試結(jié)果分析（1）信息采集功能測(cè)試結(jié)果。測(cè)試結(jié)果顯示，本系統(tǒng)采集終端輸出的線路1、線路2電壓數(shù)值與實(shí)際數(shù)值相同，所以，本系統(tǒng)可以準(zhǔn)確采集二次回路信息。（2）故障診斷功能及警告功能測(cè)試結(jié)果。本次測(cè)試以2條SV/GOOSE鏈路，2條交流回路作為故障診斷對(duì)象，故障診斷結(jié)果顯示，本系統(tǒng)可以準(zhǔn)確診斷二次回路故障狀態(tài)，當(dāng)線路運(yùn)行異常時(shí)，自動(dòng)發(fā)出警告信息。5結(jié)語(yǔ)本文圍繞二次回路運(yùn)行作業(yè)狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法及線路故障診斷問(wèn)題展開(kāi)研究，依據(jù)變電站繼電器作業(yè)原理，對(duì)二次回路運(yùn)行作業(yè)狀態(tài)監(jiān)測(cè)功能模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)，并開(kāi)發(fā)相應(yīng)的故障診斷子系統(tǒng)，作為二次回路智能化管理工具。測(cè)試結(jié)果表明，本系統(tǒng)可以準(zhǔn)確采集二次回路作業(yè)信息，有效診斷二次回路故障狀態(tài)，針對(duì)線路運(yùn)行異常情況，自動(dòng)發(fā)出警告信息。Reference[1]梁華.電力變壓器油色譜在線監(jiān)測(cè)裝置的應(yīng)用及裝置故障分析[J].電子測(cè)試,2021(07):118-119+111.[2]林燎東.變電站繼電保護(hù)二次回路在線監(jiān)測(cè)及線路故障診斷研究[J].中國(guó)設(shè)備工程,2021(06):175-176.[3]李玉峰,吳曉賓,孔海波,梁素杰,王明欽.基于多參信息量的智能變電站繼電保護(hù)二次回路故障在線診斷[J].自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用,2021,40(03):172-175.[4]楊祥,宗和剛.500k