智能站保护二次回路故障诊断方法

摘要:随着城市化建设发展电力系统更加错综复杂，连接路线长，电压电流变换也非常频繁，在这种情况下，极容易产生二次回路故障，导致整个电力智能站供电故障。传统的二次回路诊断方法最大矢量低，导致其诊断效率低，因此设计新的诊断方法，首先采集了智能站二次回路故障信息，构建了二次诊断模型，然后设计了故障推理方案，实现了智能站故障综合诊断。实验证明，设计的二次回路故障诊断方法的最大矢量高，因此其诊断效率高，有一定的应用价值。

关键词:智能站；二次回路；故障诊断；电力系统；供电故障

随着经济的发展，我国的变电站数量也越来越多，各个地区的用电量增加导致变电站电缆分布复杂［1］。智能站主要是利用计算机技术，将变电站中的各个电缆分支记录到变电站管理平台中实现统一管理，常规的智能站故障诊断方法主要是在管理平台中拦截故障信息［2］，报警实现故障诊断，但这种方法存在效率低，容易出现错漏的问题，因此需要设计一种新的诊断方法，提高诊断效率，对促进智能站发展有重要意义。

1智能站保护二次回路故障诊断方法设计

1．1采集智能站二次回路故障信息

当电网发生故障时，最先应该进行故障信息排除，因此首先需要采集故障信息，提取出的故障信息可以为故障排除和恢复提供依据，故障信息包括静态配置信息和动态实时监控信息［3］，动态实时监控信息包括变电站综合自动报警信息、故障日志信息和辅助信息。根据传统变电站的输送规则，可以进行二次配置，将故障信息采集模块接入到采集平台中［4］。除此之外，智能变电站信息采集的范围可以根据变电站的规模划分，首先采集设备自检信息，然后采集网络运行状态信息，将这些故障信息依次输入到过程层、间隔层、站控层，并进行初步连接。故障信息采集为维护二次智能站保护提供了坚实的信息库，因此，在故障信息采集时，需要设置输入电路的位置，方便其进入到智能站数据库中。输入电路包含模拟量输入和开关量输入，智能变电站通过故障记录系统和存储数据，因此需要将输入电路的接口与数据库的入口紧密连接。智能变电站配备网络历史分析与故障记录集成装置、故障记录仪和数据管理机［5］。不仅如此，变电站还配备了电压记录仪、线路记录仪、报文分析仪，保证智能站数据信息采集的信息与故障信息拟合。变电站的数字记录分析设备可以捕捉所有数字设备的网络运行状态，并直接采集每个时间间隔映射的光口、GOOSE开关值和保护装置的网络端口数量，GOOSE开关可以监控并记录来自GOOSE交换机的数据。在运行状态下，合并单元由数字记录仪和网络分析仪监控，并与保护单元进行比较。但是，合并装置作为电子元件，不具有可靠性，因此，站台配备了常规的记录仪，监测合并装置的输入，电压输入、开关跳变和三侧PT合并位置，实现监测和控制协调运行的综合自动化系统［6］。数据采集的辅助装置包括报警仪、错误记录仪、自动装置和遥控装置。变电站故障诊断侧重于综合系统的故障告警信息，该告警信息可以反馈测控单元异常、开关机构信号异常、交流电源单元异常、直流电源单元异常等。二次系统故障诊断主要针对二次设备和通信网络故障，因此没有对变压器等一次设备的监测信息进行详细分析，因此，需要重点分析断路器的监测信息，不要过多考虑内部机械结构。

1．2构建智能站保护二次回路故障诊断模型

在采集到智能站保护信息后，需要建立故障诊断模型，故障诊断模型可以及时检测出网络的异常，并根据网络的异常状态告警信息，经过调查发现，变电站的通信组网是由监控模块，保护模块、测量模块等模块组成，经过几个模块的筛选，提取产生的报警信息，根据此时的报警信息，设计诊断模型，如下图1所示。由图1可知，该故障诊断模型首先需要进行故障重塑，重塑后观察此时是否存在异常故障信息，如果此时出现了异常故障信息，需要先进行动作信息保护，然后进行综合诊断，在综合诊断时，由于输入的告警信息类型不同，需要使用不同的方法进行诊断，包括智能装置诊断，配置诊断和报文诊断，将诊断的故障信息输出到信息反馈中心，实现故障诊断。

1．3设计故障推理方案

由于某些不可靠的因素存在，告警信息可能存在虚警或漏警，在这种情况下，进行准确的推理往往得不到正确的处理结果，在执行不确定推理时，警报需要与信息相匹配，因此设计的故障推理方案对故障推理规则进行了部分修改，以确保推理的正常进行。在故障正常诊断的情况下，故障告警信息可以根据重要程度分为核心信息和辅助信息，采用部分主辅信息相加的方法推导出此时的诊断规则和诊断结果，本方法根据一致性程度进行分析，辅助系统故障推理的基本步骤如下：第一步，根据告警信息发现相关的告警对象，根据告警对象对告警对象进行分类，确定最大误差范围。第二步，根据告警信息属性检索相同的属性信息，根据相同的属性对应关系对相同的告警对象进行分类，确定相同属性告警信息的故障范围。第三步，根据网络拓扑对连接对象进行分类，确定故障区域。从报警对象到拓扑检测，所有发现的智能设备和通信设备都是疑似有缺陷的部件。第四步，根据已有启发式知识进行规则匹配，确定故障设备或链路。对疑似故障元件进行故障假设，然后根据知识库中的相关启发式规则判断匹配程度，最终输出诊断结果。

1．4实现智能站故障综合诊断

智能站保护功能的正常实现需要所有链路的协调配合，才能保证诊断系统稳定正常运行，如果链路发生故障，极有可能造成保护异常，此时如果故障线路无法快速可靠地排除故障，会严重威胁智能站的安全。因此在进行电缆布设时，应及时筛选出有缺陷的生产线，确保智能站线路的可靠运行。由于GOOSE报文传输过程选用了一个GOOSE网络智能保护组件，因此在进行故障诊断时，需要考虑智能保护装置的配置信息、智能组件的运行状态、运行回路状态、GOOSE诊断结果和消息的传递状态。可以根据知识库中已有的知识来推断智能部件和运行回路的运行状态。GOOSE报文传输状态诊断需要对故障期间的GOOSE跳闸报文进行信息分析，从而检查保护装置的通讯状态，该信息也可以通过二级诊断获得。开关的故障主要发生在两个方面，一是开关本身故障，二是跳闸信息，所以开关的故障诊断需要从这两方面考虑和推断。步骤1，分析并确定开关的工作状态；步骤2，进行GOOSE跳闸命令检测，确定外部跳闸信息来源。GOOSE报文检测侧重于SqNum报文信息。如果没有检测到外部跳闸命令，也可能是智能开关故障导致的，当检测到跳闸命令时，可以分析跳闸信息的来源，当保护跳闸信息丢失时，可以使用GOOSE及时进行纠正。

2实验

为了检测本文设计的智能站保护二次回路故障诊断方法的可行性与有效性，将其与传统的故障诊断方法进行对比，检测两种方法的矢量，进行实验。

2．1实验准备

本实验在原件自检数据库中进行，将实验中需要检测的数据从数据库中提取出来，进行多元化处理，输入到故障诊断模型中，此时数据库参数如表1所示。按照表1中的数据参数进行故障信息储存，从D5000系统故障数据库中提取的结构化数据属性为Re－gion、Factory和AlarmTime。从OMS系统中提取的结构化数据属性为地区、工厂、防护设备、动作状态和动作时间。对于非结构化数据，数据提取后，必须经过处理后才能存储。D5000系统提取两个非典型属性来保护站点异常、保护检查中发现的问题并及时采取改进措施，进行故障诊断和保护设备后即可记录报警内容和实际故障信息，处理后，再进行后续的矢配量检测实验。

2．2实验结果与讨论

在上午实验准备中的自检数据库中，随机调取若干数据，使用本文设计的故障诊断方法和传统的故障诊断方法进行测试，检测两者面对大数据时的矢配量实验结果如下图2所示。由图2可知，在大数据的冲击下，传统方法的矢量值逐渐减少，本文设计方法的矢量值呈增加趋势，因此本文设计方法的故障诊断效率高，具有明显优势。

3结束语

综上所述，智能站在大数据背景下应用十分广泛，及时解决智能站布设或使用时出现的故障对智能站的发展十分有帮助，因此本文设计了智能站保护二次回路故障诊断方法，实验证明，本文设计方法的矢配量不随着迭代次数增加而减少，始终呈现增加的趋势，因此本文设计方法的故障诊断效率高，具有明显优势，有一定的应用价值。

参考文献

［1］周迎伟，高明亮，杨慢慢，等．电力系统继电保护二次回路故障状态实时监测方法［J］．自动化与仪器仪表，2021（7）：171－174．

［2］李玉峰，吴晓宾，孔海波，等．基于多参信息量的智能变电站继电保护二次回路故障在线诊断［J］．自动化技术与应用，2021，40（3）：172－175．

［3］张晓彤，陈青，孙梦璇，等．针对智能变电站二次回路故障的高压断路器故障追踪［J］．电力自动化设备，2020，40（10）：212－217，224．

［4］戴志辉，鲁浩，刘媛，等．基于改进D－S证据理论的智能站保护二次回路故障诊断方法［J］．电力系统保护与控制，2020，48（9）：59－67．

［5］王同文，刘宏君，邵庆祝，等．智能变电站二次回路智能预警及故障诊断技术研究［J］．电测与仪表，2020，57（8）：59－63，98．

［6］尹相国，张文，路致远，等．面向智能变电站二次设备的故障诊断方法研究［J］．电测与仪表，2020，57（3）：39－45.

作者：邱亮 单位：国网南通供电公司