關(guān)于變電站錄波數(shù)據(jù)與故障診斷系統(tǒng)的研究

王孝彬+尹波+朱姣

摘 要：變電站的運(yùn)行可靠性與安全性對(duì)整個(gè)電網(wǎng)的運(yùn)行情況有著較為重要的影響。微機(jī)故障錄波裝置在電力系統(tǒng)中發(fā)揮著較為重要的作用。本文主要對(duì)變電站錄波數(shù)據(jù)的處理問(wèn)題和基于錄波數(shù)據(jù)的變電站故障診斷機(jī)制進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：變電站；錄波數(shù)據(jù)；故障診斷系統(tǒng)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.04.172

0 前言

變電站故障的準(zhǔn)確診斷與分析，對(duì)電網(wǎng)的安全運(yùn)行有著較為重要的影響。隨著電力技術(shù)的不斷發(fā)展，電力網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)大化和復(fù)雜化，也讓電力系統(tǒng)的行為表現(xiàn)出了復(fù)雜性的特征。高性能微機(jī)型錄波裝置的有效運(yùn)用，可以為電力系統(tǒng)運(yùn)行效率的提升提供保障。

1 錄波數(shù)據(jù)的處理

1.1 錄波裝置的數(shù)據(jù)傳送方式

多CPU并行處理方式是變電站微機(jī)故障錄波裝置中采用的主要處理方式。這一設(shè)備的數(shù)據(jù)采集單元中包含有32位數(shù)字信號(hào)處理器。事件記錄單元所使用的16位單片機(jī)可以發(fā)揮出收集、打包及上傳采集數(shù)據(jù)，接受上位機(jī)下達(dá)的命令和將命令下放給各個(gè)采集單元的作用。在錄波器啟動(dòng)以后，開(kāi)關(guān)量采集系統(tǒng)和模擬量采集系統(tǒng)可以將采樣數(shù)據(jù)傳遞到中層管理單元。在網(wǎng)絡(luò)負(fù)載較重的情況下，采集系統(tǒng)所獲取的采集數(shù)據(jù)會(huì)暫時(shí)存留于中層管理單元之中。在網(wǎng)絡(luò)負(fù)載相對(duì)較輕的情況下，中層管理單元可以借助以太網(wǎng)技術(shù)，將數(shù)據(jù)信息傳送至上位機(jī)[1]。

1.2 錄波數(shù)據(jù)的波形處理

在接受到實(shí)時(shí)錄波數(shù)據(jù)以后，上位機(jī)會(huì)在對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行整理的基礎(chǔ)上，以文件形式對(duì)信息進(jìn)行保存。對(duì)于用戶(hù)而言，他們可以根據(jù)錄波文件的名稱(chēng)，對(duì)相關(guān)信息進(jìn)行選擇，并在某一個(gè)位置選定某一個(gè)錄波通道的數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)分析波形界面之中，界面中間部分的紅色短實(shí)線(xiàn)可以隨著鼠標(biāo)點(diǎn)擊處改變位置，也可以隨按住鼠標(biāo)拖動(dòng)時(shí)改變位置。界面低段狀態(tài)欄反映出來(lái)的信息為當(dāng)前屏波形的起始時(shí)刻、故障發(fā)生的時(shí)間等內(nèi)容。

從主站與子站之間的關(guān)系來(lái)看，子站系統(tǒng)管理模塊在讀取故障信息以后，會(huì)借助數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方式，為故障診斷系統(tǒng)提供COMTRADE格式的數(shù)據(jù)信息，并會(huì)及時(shí)將開(kāi)關(guān)保護(hù)動(dòng)作信息寫(xiě)入子站數(shù)據(jù)庫(kù)。在獲取到子站發(fā)來(lái)故障信息以后，主站系統(tǒng)管理模塊會(huì)將相關(guān)信息編入主站數(shù)據(jù)庫(kù)之中，并會(huì)從子站讀取完整的故障信息。

1.3 故障錄波數(shù)據(jù)分析中的常用算法

諧波分析算法、故障相別識(shí)別算法和輸電線(xiàn)路故障測(cè)距算法是故障錄波數(shù)據(jù)分析中所采用的主要算法。一般情況下，電力系統(tǒng)的故障暫態(tài)信號(hào)中不僅包含有基波分量，也含有一些不確定幅值和衰減率的衰減直流分量。在諧波分量求取過(guò)程中，人們可以利用近似法和精確法消除衰減直流分量的影響。在衰減直流分量濾除以后，相關(guān)人員可以借助離散傅里葉變換求取諧波。

2 基于錄波數(shù)據(jù)的變電站故障診斷機(jī)制

專(zhuān)家系統(tǒng)和保護(hù)開(kāi)關(guān)動(dòng)作評(píng)價(jià)系統(tǒng)在變電站故障診斷機(jī)制中發(fā)揮著較為重要的作用。推理引擎、實(shí)例庫(kù)和知識(shí)庫(kù)是專(zhuān)家系統(tǒng)的主要組成部分。在分布式熊之中，主站服務(wù)器可以本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)的相關(guān)信息為依據(jù)，借助專(zhuān)家系統(tǒng)所提供的格式填寫(xiě)事例庫(kù)。并借助故障情況、知識(shí)庫(kù)和多側(cè)子站故障簡(jiǎn)報(bào)信息的內(nèi)容，對(duì)故障設(shè)備進(jìn)行診斷。系統(tǒng)也可以根據(jù)推理結(jié)果和用戶(hù)的要求，提供診斷報(bào)告，并對(duì)診斷報(bào)告進(jìn)行存檔處理。保護(hù)開(kāi)關(guān)動(dòng)作評(píng)價(jià)體系涉及到了保護(hù)開(kāi)關(guān)的正確、誤動(dòng)和拒動(dòng)三種情況。從電網(wǎng)系統(tǒng)的實(shí)際情況來(lái)看，系統(tǒng)可以根據(jù)故障情況和設(shè)備關(guān)系等因素，對(duì)保護(hù)動(dòng)作知識(shí)庫(kù)所確定的保護(hù)動(dòng)作情況進(jìn)行運(yùn)用。以下內(nèi)容為基于錄波數(shù)據(jù)的變電站故障診斷機(jī)制。

2.1 電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的知識(shí)表示

電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)知識(shí)是電網(wǎng)故障診斷工作的基礎(chǔ)要素。知識(shí)表示方法的實(shí)效性對(duì)專(zhuān)家系統(tǒng)的工作效率和故障保護(hù)系統(tǒng)的通用性有著較為重要的影響?？茖W(xué)化的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)知識(shí)表示方法的應(yīng)用，可以為專(zhuān)家系統(tǒng)的實(shí)效性提供一定的保障[2]。

如果對(duì)電力系統(tǒng)設(shè)備的自身特點(diǎn)忽略不計(jì)，我們可以認(rèn)為，設(shè)備與設(shè)備之間的連接是一種動(dòng)態(tài)化的連接方式。在這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)表示方式的影響下，人們需要構(gòu)建一種區(qū)別于以母線(xiàn)為中心的表示方式的連接方式。以變電站類(lèi)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)知識(shí)為例，在將所有站內(nèi)設(shè)備融入變電站這一知識(shí)集合以后，人們可以借助單鏈表管理體系構(gòu)建站內(nèi)設(shè)備清單。由于系統(tǒng)的保護(hù)情況仍然建立在按照設(shè)備進(jìn)行配置的配置模式之下，此時(shí)人們可以采用錄波器中對(duì)保護(hù)信號(hào)的管理方式進(jìn)行保護(hù)類(lèi)的管理。

2.2 保護(hù)信息的知識(shí)表示

保護(hù)裝置在電網(wǎng)系統(tǒng)中發(fā)揮著二次設(shè)備的作用。相比于設(shè)備庫(kù)和開(kāi)關(guān)庫(kù)，保護(hù)知識(shí)庫(kù)所具有的對(duì)立性特征對(duì)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)沒(méi)有較為明顯的影響。此時(shí)錄波器的開(kāi)關(guān)事件通道的輸入量設(shè)定與希望值之間可能存在一定差異，因而在保護(hù)信息知識(shí)表示中，人們可以將構(gòu)造函數(shù)、獲取保護(hù)名稱(chēng)、設(shè)置保護(hù)狀態(tài)和獲取保護(hù)狀態(tài)等內(nèi)容納入到成員函數(shù)之中。

2.3 故障元件診斷主體設(shè)計(jì)

斷路器的閉合斷開(kāi)和正常倒閘變電站的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)是影響變電站電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的主要因素。錄波器的開(kāi)關(guān)事件是人們獲取斷路器動(dòng)作情況的主要依據(jù)。為了讓錄波器的功能得到完善，相關(guān)人員已經(jīng)讓刀閘狀態(tài)引入到了錄波器中。在刀閘變位不進(jìn)行故障診斷的情況下，開(kāi)關(guān)信息可以分為正常操作、故障跳閘和自動(dòng)重合閘等多種形式。集中信號(hào)成為了區(qū)分故障跳閘和正常操作的有效方式：如在電力系統(tǒng)處于正常操作的情況下，開(kāi)關(guān)時(shí)間會(huì)在較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)單獨(dú)出現(xiàn)。如果電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障，故障時(shí)的開(kāi)關(guān)時(shí)間會(huì)在較短的時(shí)間內(nèi)集中出現(xiàn)，判別模塊的應(yīng)用，是完成上述判別過(guò)程的重要措施。在對(duì)故障元件進(jìn)行確定以后，人們可以借助故障模擬，對(duì)保護(hù)和開(kāi)關(guān)動(dòng)作情況進(jìn)行分析，以便對(duì)動(dòng)作的正確性進(jìn)行確定。

3 結(jié)論

多CPU并行處理方式是變電站微機(jī)故障錄波裝置中采用的主要處理方式。斷路器的閉合斷開(kāi)和正常倒閘變電站的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)是影響變電站電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的主要因素。錄波器的開(kāi)關(guān)事件是人們獲取斷路器動(dòng)作情況的主要依據(jù)。判別模塊的應(yīng)用，是完成上述判別過(guò)程的重要措施。

參考文獻(xiàn)：

[1]周友武，何韜，周求寬，吳細(xì)秀，林福海，康琛，張科杰.嵌入式中性點(diǎn)接地電阻監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].江西電力，2016，40（02）：15-19.

[2]梁偉，王楠，李振斌.變電站智能監(jiān)控系統(tǒng)研究[J].天津電力技術(shù)，2012（02）：1-3+17.endprint