智能變電站物理回路故障診斷方案設(shè)計(jì)

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【摘要】隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展以及科學(xué)技術(shù)的巨大進(jìn)步，我國(guó)在各個(gè)行業(yè)的智能化都得到了巨大的發(fā)展，尤其是在變電站的智能化發(fā)展過(guò)程中更是得到了巨大的進(jìn)步。在現(xiàn)階段智能變電站的發(fā)展過(guò)程中，主要是采用光纖通信的方式來(lái)取代傳統(tǒng)的電纜連接方式，光纖通信方式的選擇在發(fā)生故障時(shí)會(huì)給相關(guān)的維修工作人員帶來(lái)巨大的維修困難。本文主要是從智能變電站光纖鏈路告警出發(fā)，以變電站的虛實(shí)回路映射為基礎(chǔ)，通過(guò)規(guī)范化的鏈路告警信息，來(lái)構(gòu)建一個(gè)科學(xué)合理的智能變電站光纖鏈路故障診斷方案，該方案主要從變電站的信息傳輸方式和組網(wǎng)形式來(lái)進(jìn)行綜合的考慮，并且以實(shí)際驗(yàn)證的方式來(lái)驗(yàn)證方案的有效性以及實(shí)用性，能夠在一定程度上有效的提高變電站運(yùn)維工作的效率和可視化水平。

【關(guān)鍵詞】智能變電站；虛實(shí)回路映射；物理回路；故障診斷

1引言

智能變電站在設(shè)計(jì)上就與傳統(tǒng)的變電站在建設(shè)的過(guò)程中存在著一定的區(qū)別，同時(shí)在其他的一些方面與傳統(tǒng)的變電站之間也是有著巨大的區(qū)別的，在智能變電站的實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，相關(guān)設(shè)備之間的聯(lián)系采用的是通信光纖，摒棄了大量的電纜連接，這樣的話就能夠在一定程度上提高設(shè)備之間的信息傳輸效率，簡(jiǎn)化了變電站繁瑣的二次連接。但是在通信光纖使用的過(guò)程中，由于光纖回路傳輸信息的復(fù)合性以及不可見(jiàn)性，所以光纖通信的中斷就會(huì)在異地程度上給檢修人員的工作帶來(lái)巨大的不便，所以說(shuō)在智能變電站現(xiàn)階段的發(fā)展過(guò)程中，最為主要的問(wèn)題就是如何實(shí)現(xiàn)變電站通信鏈路的監(jiān)視以及故障的快速定位，本文對(duì)于變電站物理回路故障的診斷方案以及實(shí)現(xiàn)方法做了一個(gè)詳細(xì)的分析。

2智能變電站技術(shù)特點(diǎn)

2.1智能變電站技術(shù)結(jié)構(gòu)

在智能變電站系統(tǒng)建設(shè)的過(guò)程中，主要分為三個(gè)建設(shè)層次，分別是過(guò)程層、間隔層、站控層。下面就來(lái)對(duì)每個(gè)建設(shè)層次的系統(tǒng)來(lái)做一個(gè)詳細(xì)的分析。首先是過(guò)程層，過(guò)程層系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，主要包含由一次設(shè)備和智能組件構(gòu)成的智能設(shè)備、合并單元和智能終端，能夠在實(shí)際操作的過(guò)程中完成變電站電能的分配、變換、傳輸以及測(cè)量、控制、保護(hù)、計(jì)量等任務(wù)。在工作進(jìn)行的過(guò)程中，根據(jù)我們國(guó)家相關(guān)的規(guī)定要求，保護(hù)應(yīng)采取直接取樣的方法，對(duì)于單間隔的保護(hù)能夠進(jìn)行直接的跳閘操作，涉及到多間隔的保護(hù)可以選擇性的使用直接跳閘的方法。智能組件在實(shí)際使用的過(guò)程中屬于靈活配置的物理設(shè)備，包含有測(cè)量單元、控制單元等多功能的單元設(shè)置。

2.2智能一次設(shè)備

高壓設(shè)備在電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)之中，屬于一次設(shè)備的范疇，高壓設(shè)備的智能化，是整個(gè)智能電網(wǎng)中的重要組成部分，也是傳統(tǒng)電網(wǎng)與智能電網(wǎng)之間的重要區(qū)別。在實(shí)際運(yùn)行的過(guò)程中，可以利用傳感器對(duì)關(guān)鍵設(shè)備的運(yùn)行狀況進(jìn)行一個(gè)實(shí)時(shí)的監(jiān)控，進(jìn)而可以在一定程度上實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)設(shè)備的可觀測(cè)、可控制與自動(dòng)智能變電站光纖鏈路故障示意圖化，這些也是電網(wǎng)智能設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中的最為核心的內(nèi)容與任務(wù)。我國(guó)在智能設(shè)備運(yùn)行使用的過(guò)程中也制定了許多相關(guān)的規(guī)定，根據(jù)規(guī)定要求：①當(dāng)傳感器或者是執(zhí)行器與高壓設(shè)備或者是其部件進(jìn)行一體化的設(shè)計(jì)時(shí)，一定要達(dá)到特定的監(jiān)測(cè)或者是控制的目的；②將互感器與變壓器、斷路器等相關(guān)的高壓設(shè)備進(jìn)行一體化的設(shè)計(jì)，以此來(lái)減少設(shè)備的占地面積；③在智能組件的發(fā)展過(guò)程中，將相關(guān)測(cè)量、控制、計(jì)量、監(jiān)測(cè)進(jìn)行一體化的融合設(shè)計(jì)，能夠在一定程度上實(shí)現(xiàn)一、二次設(shè)備的融合。

2.3智能設(shè)備與順序控制

在實(shí)現(xiàn)智能化的高壓設(shè)備的操作過(guò)程中，主要采用的就是順序控制的方法來(lái)進(jìn)行處理的，以此來(lái)滿足無(wú)人值班以及區(qū)域控制中心站管理模式的需求，同時(shí)還能夠在一定程度上接收和執(zhí)行監(jiān)控中心、調(diào)度中心和當(dāng)?shù)睾笈_(tái)系統(tǒng)所發(fā)出的控制指令，當(dāng)這些指令在經(jīng)過(guò)安全檢查之后就能夠自動(dòng)完成符合相關(guān)運(yùn)行方式變化要求的設(shè)備控制，同時(shí)當(dāng)設(shè)備在運(yùn)行的過(guò)程中出現(xiàn)緊急缺陷的時(shí)候，還具備急停功能，能夠使智能高壓設(shè)備迅速的停止工作。

3物理光纖回路智能診斷原理

3.1光纖回路故障類(lèi)別

在對(duì)光纖回路的故障進(jìn)行分析的過(guò)程中，分類(lèi)的方式有很多種，下面就來(lái)介紹一下以故障的原因來(lái)進(jìn)行分類(lèi)的相關(guān)情況，按照故障的原因來(lái)進(jìn)行分類(lèi)，主要可以分為鏈路軟故障和鏈路硬故障。鏈路軟故障能夠在一定程度上導(dǎo)致接收方設(shè)備通信信息檢查不匹配，進(jìn)而產(chǎn)生鏈路警告，鏈路硬故障的影響是根據(jù)故障元件的不同而有所區(qū)別的。當(dāng)兩類(lèi)故障發(fā)生時(shí)，變電站的監(jiān)控后臺(tái)都會(huì)發(fā)出相應(yīng)的警告，通知相關(guān)的運(yùn)維人員進(jìn)行及時(shí)的處理。

3.2光纖故障診斷原理

現(xiàn)代化的智能變電站所采用的是光纖來(lái)進(jìn)行相關(guān)的通信轉(zhuǎn)換工作，當(dāng)光纖回路在實(shí)際工作的過(guò)程中發(fā)生故障的時(shí)候，系統(tǒng)的監(jiān)控后臺(tái)就會(huì)發(fā)出非常多的告警報(bào)文，智能變電站光纖回路斷鏈發(fā)生的判斷機(jī)制就是，當(dāng)相關(guān)的智能設(shè)備在實(shí)際運(yùn)行的過(guò)程中接收不到相關(guān)的發(fā)送方所發(fā)送的控制塊信息，或者是接收方所接收到的信息與發(fā)送方的文本不一樣，就說(shuō)明系統(tǒng)裝置在邏輯上發(fā)生了鏈路斷接的現(xiàn)象。當(dāng)這種現(xiàn)象發(fā)生的時(shí)候，后臺(tái)的監(jiān)控系統(tǒng)就能夠?qū)收系姆秶M(jìn)行劃分，從而進(jìn)行故障的準(zhǔn)確定位。

4故障診斷方案設(shè)計(jì)

4.1光纖故障告警方案設(shè)計(jì)

在智能變電站工作運(yùn)行的過(guò)程中，判斷智能變電站光纖故障主要的判斷與診斷依據(jù)就是變電站內(nèi)部裝置的告警系統(tǒng)，在現(xiàn)階段智能變電站發(fā)展的過(guò)程中，在對(duì)智能變電站進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候?qū)Υ祟?lèi)的告警系統(tǒng)還沒(méi)有進(jìn)行有效的規(guī)范要求，并且在這個(gè)過(guò)程中多配、少配、重配的現(xiàn)象比較的突出，非常容易造成告警信息的不明確，所以說(shuō)在智能變電站系統(tǒng)實(shí)際發(fā)展的過(guò)程中，十分的有必要對(duì)二次光纖回路的告警信息進(jìn)行規(guī)范性的設(shè)計(jì)。在光纖回路故障信息發(fā)出的過(guò)程中，由于每個(gè)裝置對(duì)另外裝置的光纖連接都有唯一一個(gè)對(duì)應(yīng)的告警信息。

4.2變電站光纖組網(wǎng)及故障信息采集方案

（1）智能變電站光纖組網(wǎng)。在現(xiàn)階段變電站光纖組網(wǎng)工作進(jìn)行的過(guò)程之中，根據(jù)工程靈活性以及可靠性的要求，通常采用的混合組網(wǎng)的方式。在變電光纖連接的過(guò)程中，主要分為直采直跳和組網(wǎng)的方式來(lái)進(jìn)行連接，在進(jìn)行直采直跳方式進(jìn)行組網(wǎng)的時(shí)候，不需要經(jīng)過(guò)交換機(jī)就可以直接通過(guò)光纖來(lái)將兩個(gè)互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行連接。（2）光纖故障告警信息的采集方案?，F(xiàn)階段主要的告警信息采集方案有以下兩種，其一是直采直跳告警信息，使用直采直跳的方式來(lái)進(jìn)行告警信息的采集時(shí)主要有一下三種有效的途徑，分別是智能終端發(fā)送信息到保護(hù)裝置、合并單元發(fā)送信息到保護(hù)裝置、保護(hù)裝置發(fā)送GOOSE信息到智能終端，這三種告警信息的采集途徑都能夠?qū)ο嚓P(guān)的告警信息進(jìn)行及時(shí)、有效、準(zhǔn)確的采集；另外一種采集方案就是組網(wǎng)方式告警信息的采集，這種方式主要是針對(duì)IED設(shè)備到交換機(jī)之間光纖中斷的情況。

5光纖回路故障診斷應(yīng)用

根據(jù)前文對(duì)物理回路故障診斷幅的分析以及故障診斷方案的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，我們?cè)谶@個(gè)基礎(chǔ)上研究開(kāi)發(fā)出了一套智能變電站光纖故障在線診斷系統(tǒng)軟件，并在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行了相關(guān)的仿真模擬。光纖故障診斷系統(tǒng)是通過(guò)報(bào)文的方式來(lái)進(jìn)行采集的，之后就能夠得到二次回路虛鏈路狀態(tài)和交換機(jī)的物理端口的狀態(tài)，并可以對(duì)虛實(shí)鏈路進(jìn)行相關(guān)的鏈路搜索，完成虛實(shí)回路的映射工作。在這個(gè)過(guò)程中通過(guò)規(guī)范化的虛鏈路告警信息能夠完成對(duì)實(shí)回路異常情況的診斷，從而能夠在一定程度上推斷出發(fā)生故障的光纖鏈路，并可以對(duì)其進(jìn)行可視化的管理與展示，仿真系統(tǒng)能夠在一定程度上驗(yàn)證研究成果原理和方案的真確性、可行性以及適用性。

6結(jié)束語(yǔ)

在現(xiàn)階段智能變電站物理回路故障診斷方案設(shè)計(jì)以及實(shí)現(xiàn)的過(guò)程中，本文基于虛實(shí)回路以及相關(guān)的情況設(shè)計(jì)了一些相關(guān)的故障診斷方案，故障診斷方案的制定能夠在一定程度上提升智能變電站運(yùn)維管理人員的可視化運(yùn)維水平，能夠在一定程度上提高檢修和運(yùn)維的效率，為電力系統(tǒng)的高效運(yùn)行做出了巨大的貢獻(xiàn)。

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作者：郭小春 單位:國(guó)網(wǎng)四川省電力公司檢修公司