智能变电站二次设备状态检修方法研究

马昊

摘要：电力二次设备的稳定运行是确保电力系统安全稳定运行的基础。传统的二次检修策略多依赖于工作人员经验，缺乏理论依据，检修不足检修过剩的问题频繁发生。状态检修是智能变电站二次设备检修方式的必然选择。论文结合一次设备状态检修方法和智能变电站二次设备的特点，提出了智能变电站二次设备的状态检修方法，并详细分析了状态信息监测、故障诊断和状态评价方法的各个环节。

1.1导言

实现电气二次设备状态检修研究，采取先进的技术手段进行二次设备管理方法的改进，完成二次设备科学化、制度化以及程序化的状态检修具有以下几个方面的实际意义：

1）有效减轻对电网的损害，大大减少盲目停电的几率，提高电力企业经济效益；

2）能够对系统故障及时诊断，协助电力人员有针对性的有效排除故障，大大提升供电系统的可靠性；

3）对电力设备准确地进行寿命评估与安全评价，确保系统始终在可控范围内。

2 智能变电站二次设备状态监测

状态检修就是以利用各种传感技术和自检技术对设备进行状态监测为基础，以对获得的状态信息进行全面采集和综合分析，并结合二次设备运行、试验、检修的历史资料、设备基础资料、家族性资料等等信息根据设备的运行状况预测设备状况发展趋势、预知设备故障、发现设备缺陷为重要手段，以进行设备状态评估、风险评估，制定更加科学、更加经济的检修策略（检修时间和检修项目）为最终目的。智能变电站二次设备系统的状态监测范围就是站控层、间隔层以及过程层之间的联系，如智能组件输入一致性信息、双重化合并单元、保护电流与测量电流一致性信息、跳闸回路自检信息、网络工作状态信息、装置自检信息等，从而实现了智能变电站告警及分析决策，为二次系统状态检修提供了有力的信息基础。其中主要监测信息包括以下几个方面[3]。

2.1 故障录波信息

故障录波系统是进行电网故障诊断的“黑厘子”，所采集的信息包括电网的模拟量信息、变电站内相关断路器的状态信息、所有保護装置的出口跳闹信息、各种保护装置的定值、保护动作事件等，故障录波器在系统故障时根据所设定的时间记录并生成相应的故障文件，一般含故障前、故障时、故障后重合闹及重合闹于故障或重合成功的完整过程。

2.2 综合报警信息

变电站故障诊断重点关注所设计的综合性自动化系统的相关故障报警信息，主要是通过故障特征信息推断相关故障设备及故障原因[33]。故障诊断所需告警主要有保护装置异常；合并单元异常；测控装置异常；幵关机构异常信号；交流电源故障；直流电源故障等。

1）IED装置异常告警

开关智能组件、测控装置、保护装置以及合并单元四部分是IED装置的重要组成部分，其工作状态信息在二次系统故障诊断中也是最为重要的。

2）断路器在线监测告警

针对断路器及其操作机构，控制回路的工况和主要运行参数，采用断路器进行监视，一旦检测到异常信号便立即发出告警信号。

3）电源系统告警

直流系统及交流系统是变电站两种用电源系统，任何电源系统出现故障均有可能导致变电站内部电力设备功能失效，这需要对电源告警信息进行详细分析。

2.3通信网络在线监视信息

通信网络监视分为物理连接监视、终端监视、网络配置监测及逻辑连接监视。

（1）物理连接监视

物理连接与通信协议无关，是反映通信介质（如光纤）和网络接口的运行状况。因此物理连接监视主要是监视物理连接的健康状况。

（2）终端监视

在终端内植入“软件传感器”，通过终端的自检能力实现对终端运行情况进行监视。

（3）网络配置监视

配置错误或是物理装S的加入或退出均可能导致网络拓扑结构发生较大的变化。因此，从网络的角度对配置进行监视，若监测到网络拓扑结构发生变化，则告警信号立即被触发。

（4）逻辑连接监视

网络分析主机需要对变电站内基于IEC 61850协议的通信全过程进行报文监视及详细分析，其主要包括MMS通信、GOOSE通信和SV采样值通信的记录报文分析，并给出相关的分析结果。

3 故障诊断方法

故障诊断过程是二次设备状态检修当中最重要的环节，故障诊断技术通过结合专家知识库当中储存大量相关领域经验与知识，建立在前述的状态信息监测的基础上，对二次设备运行状态信息进行提取，最后以一定的决策方式判断、推理信息内在意义，判断故障是否存在，如故障存在，进一步确定故障出现的位置、原因及其性质，得出正确的结论，对检修计划进行指导[4]。

3.1处理报警信息：监控主站按照报警信息的类型将实时信息、历史信息以及设备运行状态信息进行分类处理。对保护的健康水平进行分析，通过对实时报警信息的综合分析确认设备的状态。

3.2 信息确认：为确认报警信息的可信度，采用继电保护工程师站的控制功能，下发控制命令至子站保护装置进行确认。

3.3 专家分析系统的构建：根据接收到的保护装置报警信息及其相关设备信息，采用一定的推理规则推理分析，再结合工作人员的的经验对诊断保护装置的异常进行推断。这种分析过程采用数学表达式无法描述，而运用计算机人工智能能够对处理这类问题的过程进行模拟，在融合人的经验的同时具备一定的学习能力。

3.4故障诊断定位

1）对报警报文进行分析；

2）二次设备故障点的定位，采用保护工程师站对保护装置的硬件、运行参数以及二次回路的状态变化进行监测；

3）二次设备故障点性质分析，通过多对保护装置、相关保护以及电网的运行参数的运行状态综合分析故障点性质。

3.5知识库建立

3.5.1规则库：规则库是指推理规则诊断的依据，如下为几种类型的规则：

1）厂站系统的复位启动

2）厂站报文的误发

3）二次系统交流回路异常

4）直流系统电压异常

3.5.2资料库

1） 静态资料库：图纸、说明书及其保护配置。

2） 动态资料库：设备缺陷、运行定值、运行状态及其相关的跳闸逻辑。

3） 运行资料库：保护装置动作历史记录及其行为评价，历史告警信息报文，设备故障时的启动情况。

4） 运行经验：自检报警过程中对保护装置的运行情况的影响及其处理方式，对故障诊断、校核自检报文可信度记录。

4.二次设备状态评价方法

目前已有大量文献对电气设备状态评价进行了研究分析，但由于我国的电气设备状态评价技术起步较晚，其研究仍还处于摸索阶段。

4.1层次分析法

由于层次分析法具有将定性和定量分析结合、所需定量数据信息较少、便于理解、系统化等优点，合适于确定状态评价体系的指标权重。

4.2设备评分法

国内通过首先在电网内部推行《输变电设备状态检修试验规程》以及主要电气设备的状态评价导则促进状态检修的进程推进。根据该导则规定，由部件评价和整体评价两部分组成设备的状态评价。

4.3模糊评价法

模糊评价法是将模糊数学以及模糊统计方法应用到设备的评价过程当中，综合考虑评价设备的各个影响因素，通过模糊评判的标准化处理设备的状态评价指标后，得出隶属度向量，对所有的评价指标的隶属度向量进行合成，最终得到设备的综合评价结果。

参考文献

[1]高翔.智能变电站技术[M].北京：中国电力出版社，2012.4

[2]伍轶君.谈继电保护可靠性与检修[J].中国科技财富，2009， 33（2）：11-14.

[3]康晓.浅谈电力设备的状态检修[J].科技咨询导报2007， 24（3）：1-4.

[4]余国平.电力设备状态检修技术的应用[J].四川建材，2006， （7）：11-13