智能变电站物理回路故障诊断方案设计

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【摘要】随着社会经济的快速发展以及科学技术的巨大进步，我国在各个行业的智能化都得到了巨大的发展，尤其是在变电站的智能化发展过程中更是得到了巨大的进步。在现阶段智能变电站的发展过程中，主要是采用光纤通信的方式来取代传统的电缆连接方式，光纤通信方式的选择在发生故障时会给相关的维修工作人员带来巨大的维修困难。本文主要是从智能变电站光纤链路告警出发，以变电站的虚实回路映射为基础，通过规范化的链路告警信息，来构建一个科学合理的智能变电站光纤链路故障诊断方案，该方案主要从变电站的信息传输方式和组网形式来进行综合的考虑，并且以实际验证的方式来验证方案的有效性以及实用性，能够在一定程度上有效的提高变电站运维工作的效率和可视化水平。

【关键词】智能变电站；虚实回路映射；物理回路；故障诊断

1引言

智能变电站在设计上就与传统的变电站在建设的过程中存在着一定的区别，同时在其他的一些方面与传统的变电站之间也是有着巨大的区别的，在智能变电站的实际运行过程中，相关设备之间的联系采用的是通信光纤，摒弃了大量的电缆连接，这样的话就能够在一定程度上提高设备之间的信息传输效率，简化了变电站繁琐的二次连接。但是在通信光纤使用的过程中，由于光纤回路传输信息的复合性以及不可见性，所以光纤通信的中断就会在异地程度上给检修人员的工作带来巨大的不便，所以说在智能变电站现阶段的发展过程中，最为主要的问题就是如何实现变电站通信链路的监视以及故障的快速定位，本文对于变电站物理回路故障的诊断方案以及实现方法做了一个详细的分析。

2智能变电站技术特点

2.1智能变电站技术结构

在智能变电站系统建设的过程中，主要分为三个建设层次，分别是过程层、间隔层、站控层。下面就来对每个建设层次的系统来做一个详细的分析。首先是过程层，过程层系统结构中，主要包含由一次设备和智能组件构成的智能设备、合并单元和智能终端，能够在实际操作的过程中完成变电站电能的分配、变换、传输以及测量、控制、保护、计量等任务。在工作进行的过程中，根据我们国家相关的规定要求，保护应采取直接取样的方法，对于单间隔的保护能够进行直接的跳闸操作，涉及到多间隔的保护可以选择性的使用直接跳闸的方法。智能组件在实际使用的过程中属于灵活配置的物理设备，包含有测量单元、控制单元等多功能的单元设置。

2.2智能一次设备

高压设备在电网的结构之中，属于一次设备的范畴，高压设备的智能化，是整个智能电网中的重要组成部分，也是传统电网与智能电网之间的重要区别。在实际运行的过程中，可以利用传感器对关键设备的运行状况进行一个实时的监控，进而可以在一定程度上实现电网设备的可观测、可控制与自动智能变电站光纤链路故障示意图化，这些也是电网智能设备运行过程中的最为核心的内容与任务。我国在智能设备运行使用的过程中也制定了许多相关的规定，根据规定要求：①当传感器或者是执行器与高压设备或者是其部件进行一体化的设计时，一定要达到特定的监测或者是控制的目的；②将互感器与变压器、断路器等相关的高压设备进行一体化的设计，以此来减少设备的占地面积；③在智能组件的发展过程中，将相关测量、控制、计量、监测进行一体化的融合设计，能够在一定程度上实现一、二次设备的融合。

2.3智能设备与顺序控制

在实现智能化的高压设备的操作过程中，主要采用的就是顺序控制的方法来进行处理的，以此来满足无人值班以及区域控制中心站管理模式的需求，同时还能够在一定程度上接收和执行监控中心、调度中心和当地后台系统所发出的控制指令，当这些指令在经过安全检查之后就能够自动完成符合相关运行方式变化要求的设备控制，同时当设备在运行的过程中出现紧急缺陷的时候，还具备急停功能，能够使智能高压设备迅速的停止工作。

3物理光纤回路智能诊断原理

3.1光纤回路故障类别

在对光纤回路的故障进行分析的过程中，分类的方式有很多种，下面就来介绍一下以故障的原因来进行分类的相关情况，按照故障的原因来进行分类，主要可以分为链路软故障和链路硬故障。链路软故障能够在一定程度上导致接收方设备通信信息检查不匹配，进而产生链路警告，链路硬故障的影响是根据故障元件的不同而有所区别的。当两类故障发生时，变电站的监控后台都会发出相应的警告，通知相关的运维人员进行及时的处理。

3.2光纤故障诊断原理

现代化的智能变电站所采用的是光纤来进行相关的通信转换工作，当光纤回路在实际工作的过程中发生故障的时候，系统的监控后台就会发出非常多的告警报文，智能变电站光纤回路断链发生的判断机制就是，当相关的智能设备在实际运行的过程中接收不到相关的发送方所发送的控制块信息，或者是接收方所接收到的信息与发送方的文本不一样，就说明系统装置在逻辑上发生了链路断接的现象。当这种现象发生的时候，后台的监控系统就能够对故障的范围进行划分，从而进行故障的准确定位。

4故障诊断方案设计

4.1光纤故障告警方案设计

在智能变电站工作运行的过程中，判断智能变电站光纤故障主要的判断与诊断依据就是变电站内部装置的告警系统，在现阶段智能变电站发展的过程中，在对智能变电站进行设计的时候对此类的告警系统还没有进行有效的规范要求，并且在这个过程中多配、少配、重配的现象比较的突出，非常容易造成告警信息的不明确，所以说在智能变电站系统实际发展的过程中，十分的有必要对二次光纤回路的告警信息进行规范性的设计。在光纤回路故障信息发出的过程中，由于每个装置对另外装置的光纤连接都有唯一一个对应的告警信息。

4.2变电站光纤组网及故障信息采集方案

（1）智能变电站光纤组网。在现阶段变电站光纤组网工作进行的过程之中，根据工程灵活性以及可靠性的要求，通常采用的混合组网的方式。在变电光纤连接的过程中，主要分为直采直跳和组网的方式来进行连接，在进行直采直跳方式进行组网的时候，不需要经过交换机就可以直接通过光纤来将两个互联网设备进行连接。（2）光纤故障告警信息的采集方案。现阶段主要的告警信息采集方案有以下两种，其一是直采直跳告警信息，使用直采直跳的方式来进行告警信息的采集时主要有一下三种有效的途径，分别是智能终端发送信息到保护装置、合并单元发送信息到保护装置、保护装置发送GOOSE信息到智能终端，这三种告警信息的采集途径都能够对相关的告警信息进行及时、有效、准确的采集；另外一种采集方案就是组网方式告警信息的采集，这种方式主要是针对IED设备到交换机之间光纤中断的情况。

5光纤回路故障诊断应用

根据前文对物理回路故障诊断幅的分析以及故障诊断方案的设计与实现，我们在这个基础上研究开发出了一套智能变电站光纤故障在线诊断系统软件，并在实验室中进行了相关的仿真模拟。光纤故障诊断系统是通过报文的方式来进行采集的，之后就能够得到二次回路虚链路状态和交换机的物理端口的状态，并可以对虚实链路进行相关的链路搜索，完成虚实回路的映射工作。在这个过程中通过规范化的虚链路告警信息能够完成对实回路异常情况的诊断，从而能够在一定程度上推断出发生故障的光纤链路，并可以对其进行可视化的管理与展示，仿真系统能够在一定程度上验证研究成果原理和方案的真确性、可行性以及适用性。

6结束语

在现阶段智能变电站物理回路故障诊断方案设计以及实现的过程中，本文基于虚实回路以及相关的情况设计了一些相关的故障诊断方案，故障诊断方案的制定能够在一定程度上提升智能变电站运维管理人员的可视化运维水平，能够在一定程度上提高检修和运维的效率，为电力系统的高效运行做出了巨大的贡献。

参考文献

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[2]高磊，杨毅，苏麟，等.智能变电站二次系统物理回路建模方法及设计实现[J].电力系统保护与控制，2016，44（24）：130~139.

[3]张航，马东海，徐震.智能变电站二次系统物理回路连接典型设计及模板数据应用[J].内蒙古电力技术，2017，35（3）：34~38.

作者：郭小春 单位:国网四川省电力公司检修公司