智能变电站二次系统网络缺陷诊断方法

智能变电站二次系统网络缺陷诊断方法

李宏伟杨永勃王核哲杨光王予疆贾伟

（国网郑州供电公司河南郑州450006）

摘要：智能化变电站及IEC61850的引入大幅度的简化了变电站的一二次设备及接线，完成了从传统的以私有协议和连接方式为主的直连直跳信号连接到网络化及标准信令化的转变，本文在已有的一些针对智能变电站模型校验、报文监测和分析处理成果的基础上，重点深化研究面向二次系统网络缺陷的多参量融合诊断方法。

关键词：智能变电站缺陷诊断

1二次系统物理光纤链路缺陷排查

目前智能变电站二次装置之间的数字信号采用绝缘的光纤作为连接和传输的通信介质，光纤链路成为了采样、控制、告警及计量等二次设备的主要数据来源通道，在光纤施工过程中，运维人员及厂家一般会分阶段对光纤进行长度、线序、衰耗、端面污秽等项目的测试。例如采用OTDR测量光纤衰耗，主要检测沿光纤长度衰减特性的详细情况、检测光纤的物理缺陷或断裂点的位置、测定接头的衰减和位置以及被测光纤的长度等工作。而这些基础性工作完成之后，缺少一种高效的网络测试管理工具和技术手段，来判断二次装置与交换机之间、交换机与交换机之间的物理链路接口是否配置正确。

2智能变电站二次系统的故障表现

智能变电站承担着电力运行任务，系统内包含大量的二次设备，由于二次系统在智能变电站中面临着复杂的运行方式，再加上IEC61850规约的影响，导致智能变电站二次系统出现诸多故障，增加了二次系统检修与维护的难度。以某智能变电站为例，分析二次系统故障的实际表现。

2.1智能终端故障

该智能变电站二次系统智能终端的故障表现是：终端信号无操作，但是系统内出现了“装置闭锁”信息，无法正常恢复。此次智能终端故障不属于装置本身，主要是定值设置不准确引起的，采用调试工具检修后发现属于报文故障，需要重新设计智能终端内部的数据，重置设计信息后才能完成复归。

2.2母差保护故障

母差保护故障在二次系统中有明显的表现，在正常的运行状态下提示告警，表示母差保护装置失电，该项故障可以在1s内迅速恢复，但是对智能变电站二次系统的影响较大。母差保护故障出现时应该重点检查电源系统，排查是否由电源问题引起的。

2.3GOOSE通信中断

该智能变电站二次系统110kV送电的过程中，操作刀闸、开关等设备，二次系统内的智能设备无变化，系统后台报出GOOSE通信故障。GOOSE通信故障是由通信问题引起的，硬件连接、通信设置等因素都会引起通信失效，进而造成通信中断故障。该智能变电站排查此次GOOSE通信故障时发现，通信设置都正常，但是电源插件松动，拉合刀闸时无法达到供电的标准，GOOSE插件缺少电源支持，因此出现了通信中断的故障。

3智能变电站二次系统故障的诊断方法

3.1故障特征信息

智能变电站二次系统出现故障时，最主要的是分析故障特征信息，为故障诊断提供根本性的标准，降低二次系统故障诊断的难度。故障特征信息需要利用在线监测的方式获取，同时考虑“三层两网”的框架状态，对二次系统实行在线监测。在线监测在二次系统中的应用，利用智能决策的方式，一方面监测二次系统运行的状态，另一方面诊断二次系统的故障信息。在线监测下的故障特征信息，有利于消除故障诊断中的盲点，强化落实自检功能，故障特性信息集中在3个方面：保护系统：保护元件监视，输入回路监视、操作回路监视、终端文件监视；通信系统，通信协议监视、网络通信监视、网络配置监视；入侵控制系统，无效网络访问、物理访问终端、畸形报文、资源耗竭、非法访问，全面获取故障特征信息。

3.2故障诊断模型

3.2.1故障诊断系统结构

智能变电站二次系统故障诊断模型主要以专家系统为主，构建出专家系统的诊断结构。专家系统结构主要包括4个模块：数据库，用于存储在线监测及故障诊断的信息，为故障诊断提供可用的参数信息，数据库系统可以划分为动态与静态结构，分别负责配置参数与状态参数，强化数据处理的基础；知识库，此结构是专家系统的核心，也是故障诊断的集合模块，其可执行推理、计算等，知识库执行专家系统的表达，以便故障诊断系统能够诊断出二次系统潜在的故障；人机接口，主要是连接二次系统与专家系统的设备，确保专家系统能够准确判断二次系统的故障；推理机，是专家系统的控制部分，可以分析二次系统的异常信息，利用专家系统内的各项规则，诊断出二次系统的故障。

3.2.2故障诊断模型

智能变电站二次系统故障诊断模型可以全面监督系统的运行，发挥保护和控制的作用，如果二次系统发生故障，诊断模型会立即发出故障警告，将警告信息迅速传输到通信网络内，提供故障分析的依据。故障诊断模型可以按照故障特征信息，诊断出二次系统和诊断故障的关系，在专家系统的分析下得出故障结论。

3.2.3故障诊断方法

故障诊断在智能变电站二次系统中发挥重要的作用，落实故障诊断方法的应用，保障二次系统的稳定性。故障诊断方法有：配置诊断方法，用于诊断二次系统内智能设备的配置故障，如测控配置、开关配置等，配置诊断方法利用通信报文的方式提供诊断信息，二次系统各类配置诊断都可利用报文的方式体现，确保配置诊断的全面性；IED装置诊断方法，此类诊断方法主要分为两个部分，第一是通信中断的诊断方法，第二是功能异常的诊断方法；通信网络异常诊断方法；综合诊断方法，用于诊断二次系统内的误动和拒动故障，避免扩大停电的范围，有利于提高二次系统的可靠性。

4二次系统虚通道扫描及故障定位

智能变电站一二次设备的关联关系和通信状况看不见摸不着。现场运维工作中迫切需要一种IED仿真模拟运行、和二次回路在线监测的方法。基于这种现状，本项目在已有的一些针对智能变电站模型校验、报文监测和分析处理成果的基础上，给出一种模拟海量实时数据的有效手段，对站内组网性能及虚端子逻辑连接正确性进行测试和校验。通过解析SCD文件，可以做到可针对任何在SCD模型中定义的SMV、GOOSE和MMS数据集的模拟仿真，用以对组网性能进行测试和评估。以模拟goose报文为例，给出IED仿真模拟的实现方法。

（1）调试平台自动解析变电站SCD文件并将所解析内容在数据库中建模并保存，系统根据需求从数据库得到需要模拟GOOSE数据集的相关信息。

（2）调试平台根据得到的GOOSE数据集的信息，调用界面生成引擎，生成GOOSE数据集模拟参数输入界面。

（3）用户在界面输入相应的参数值，调试平台根据用户输入的参数值和该GOOSE数据集的信息合成产生该GOOSE数据集的SCL模型实例，通过“软件中间件”将其传给“模拟控制模块”。

（4）“模拟控制模块”根据该数据集的SCL模型实例和GOOSE报文格式、通信机制，通过相关接口调用生成GOOSE报文，通过交换机发送到指定设备。

5结语

二次系统对智能变电站的运行具有保护作用，合理实行故障诊断方法，有利于强化智能变电站的运行。与常规变电站相比，智能变电站对二次系统的需求较大，可以按照故障诊断的结果调试二次系统并保障智能变电站二次系统的可靠性运行，确保智能变电站二次系统具备高效率、高质量的运行方式，进而维护智能变电站的安全性，同时衔接一次系统，表现二次系统故障诊断方法的实际价值。

参考文献

[1]薛震.智能变电站二次设备在线监测与故障诊断研究[D].山东大学,2015.

[2]郭燕霞,徐俊,刘万旭.智能变电站二次系统故障诊断方法[J].农村电气化,2015,08:40-41.