摘要：随着智能变电站技术的不断发展,IEC61850标准已从理论研究阶段进入实质性的工程应用阶段,成为智能变电站的通用通信标准。过程层和站控层的网络全部利用网络报文的方式进行信息的传递,信息模型采用自描述的方式,实现了不同设备之间的互通信和互操作,同时网络报文提供了大量关于设备运行的信息,为智能变电站二次设备的状态检修、运行管理及故障分析等创造了有利的条件。
关键词：继电保护；带电检测；故障诊断系统；设计
一、系统简介
（一）数据模型服务
(1)一次设备模型基于IEC61970,主要包含间隔表、断路器表、刀闸表、接地刀闸表、母线表、发动机组表、负荷表、交流线段表、交流线段端点表、变压器表、变压器绕组表。表空间定义了每种设备的所属厂站、元件参数、当前状态等基本属性。
(2)为了反映基本的二次设备模型,建立了二次设备表,包括母线保护、主变保护、线路保护、断路器保护、电抗器保护、电容器保护、网络报文记录网分装置等。表空间定义了每种设备的名称、所属厂站、一次设备关系等基本属性。
(3)为了在运行过程中能查阅以前的故障信息,平台提供历史数据模型将系统获取的消息、文件及分析结果保存起来。每种故障信息源信息保存成固定的格式,如网分消息模型用来保存二次设备在线检测系统发送的故障消息;同时,提供接口将报文保存到固定的路径,通过命令方式实现上送管理。
(4)故障信息整合模型的建立保证了大量故障数据能按一定的规则进行融合,实现大规模电网数据的统一管理及有效分析。故障数据整合表将大量故障数据以故障为单位进行整合,从而能识别所有消息是反映哪次故障的,为故障分析打下基础。
(5)系统支撑模型为系统的统一管理、图形驱动、数据库搭建等功能提供底层系统支撑。
（二）数据处理服务
平台服务层实现了系统各种功能,为平台运行提供了核心的服务,为上层高级应用提供底层基础数据,同时将分析结果返回给数据模型,保证系统的高级应用和分析模型之间的通信及交互。其设计遵循基于组件开发的设计模式,所有的功能都是以业务组件的形式进行封装的,并由业务组件容器进行统一的生命周期和调度管理。每个业务组件由若干个对象组成,实现了一组特定的功能,并对外进行封装,成为组件对外提供的服务(调用)。本框架已实现了业务组件容器管理器,并内置了基础的业务组件。这些内置的业务组件称作“服务”或“引擎”,如事件处理引擎、流量处理引擎、关联分析引擎、搜索引擎、数据访问服务、数据存储服务等。基于服务组件的设计模式简化了传统MVC(模型-视图-控制)三层架构,将界面展示层和业务逻辑层更好地统一起来,为系统提供更高效的数据交互。
平台服务层包含图形服务、流程服务、消息服务、数据库服务、系统管理服务工具。图形服务用于可视化界面与系统服务器之间的交互,提供图形组件支持系统界面的稳定运行;流程服务管理系统各子模块之间的协调运行,对系统资源空间进行分配、流程进行管理;消息服务用于各子模块之间的消息流通,完成各子模块之间的通信及交互;数据库服务提供最基本的数据库管理方法;系统管理服务综合管理系统业务,对系统运行实行上层统一管理。
二、关键技术和创新点
（一）网络报文记录诊断装置采集的信息统一建模
对智能变电站的网络报文记录诊断装置采集的报文的告警进行统一定义;该建模方法针对在线检测与故障诊断的不同需求,划分不同的LD,各LD具有不同的功能。结合当前网络报文记录诊断装置的发展状况,立足于现场实用性,按照系统检测和诊断的需要定制或提取相应数据。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆模型具有通用性,易于理解,不擅自扩充逻辑节点和数据类型。
（二）基于网络报文记录诊断装置海量数据提取及上送方法
提供一种基于多变电站的网络报文记录诊断装置海量数据提取及上送方法,通过分析变电站网络报文记录诊断装置中的告警与错误信息的类型与特性,按照一定的规则与策略,将告警按严重程度分类,并按照一定的条件筛选,采用暂态和稳态数据交换文件的形式实现海量数据的提取及上送。基于网络报文记录诊断装置采集的信息特征,对智能变电站的二次设备运行状态进行分析,按照一定的时间间隔对二次设备运行的状态信息进行离散化采样,并记录为暂态文件,根据暂态文件可还原出变电站二次设备的运行状态的初步信息。当发现某点包含异常故障信息时,调用该时间段内的稳态文件,以获取变电站二次设备状态的详细信息。暂态数据交换文件和稳态数据交换文件是由网络报文记录诊断装置对全站的二次设备运行状态的海量信息进行整理、分析后,抽取的二次设备重要告警信息的核心数据。
（三）基于DOM的SCD自动成图技术
通过对SCD文件进行深层解析,获取各子网模型、IED模型、各IED的输入输出及报文类型,及各IED之间的关联。通过SCD文件,自动生成虚端子图,并将相应的链路与网络报文记录诊断装置采集的信息进行自动对应。SCD文件的解析过程主要包括读取文件和解析文件。读取文件是按照XML的方法将SCD文件建成文档对象模型树,分析文件时对读取的SCD文件进行重构,生成一颗新的满足要求的结构树。通过对SCD文件的解析,不仅可获取IED名称、逻辑设备名称及GOOSE控制块的配置信息,还能得到数据集成员的中文描述名称。对于SMV的配置信息,也可从SCD文件获取。通过对SCD文件解析,可生成二次虚回路图并展示,可形成按间隔划分的间隔图,获取告警或错误信息的数据,精确定位于相应的回路并在回路上显示。
（四）智能变电站二次回路告警及故障诊断方法
针对智能变电站内不同类型智能二次设备的特点,研究用于描述智能二次设备及系统运行状态的全部表征参量,包括装置的运行信息、网络运行信息、二次回路信息等,明确各类设备健康状态的信息类型及获取方法。采用“横向对比、纵向校验”的对比策略,对网络报文上送的信息,通过预先配置的方法实时检测链路。系统提出一种基于多参信息量的对比策略来实现二次设备及其二次回路的运行状态评价方法,即综合利用设备自身及其关联设备的运行信息。对于具有同一系统观测源的二次设备之间的通信链路,采用直接对比其通断状态,给出二次设备具体故障点;对于不具有同一系统观测源的二次设备之间的通信链路,采用预先配置,间接对比链路通断状态,给出二次设备故障点集合,实现二次设备的在线检测与故障诊断,为二次设备状态检修提供基础数据和依据。对于继电保护设备,提出了采样值对比的方式验证采样值是否异常,开关量状态和GOOSE信息对比验证开关量是否异常,通过网络报文记录诊断装置的采样值进行时间序列分析,结合保护动作的关联特性及典型故障过程,分析断路器和保护的误动和拒动信息,快速、有效地进行保护动作正确性分析。对于合并单元,通过校验多个二次设备采集同一SV的值是否相同,校验SV数据的异常和同步性。对于智能终端,通过校验网络报文记录诊断装置采集的GOOSE和测控的位置信号,校验GOOSE是否断线,出口动作是否一致。对于测控装置,通过校验网络报文记录诊断装置采集的采样值和MMS上送的采样值是否一致,判断开入量是否正常及遥测精度。对于保护相关的二次回路,提出基于链路对比的策略对二次回路进行诊断分析。
三、结论
继电保护带电检测与故障诊断系统以故障诊断技术、在线检测技术为基础,充分利用智能化装置自检信息及外部检测回路信息,加强设备状态监控,强化管理和技术分析,综合分析各类设备运行状况,判定故障产生的部位、原因及发生概率,对全面提高电力系统运行的可靠性具有非常重要的意义。
参考文献：
[1]叶远波,孙月琴,黄太贵,陈玉兰,王正航,宋斌.继电保护相关二次回路的在线状态检测技术[J].电力系统自动化,2014,38(23):108-113.
[2]王艳,郭怀德,李小燕.电力系统继电保护及故障检测新方法[J].煤炭技术,2012,31(02):42-44.
论文作者:李涛
论文发表刊物:《基层建设》2018年第36期
论文发表时间:2019/2/27
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